一, Uvod u poliimid
Poliimid (PI) je molekularna struktura koja sadrži karike lanca aromatskih heterocikličkih polimernih spojeva na bazi imida, trenutno je jedna od najboljih varijanti inženjerske plastike otporne na toplinu, naširoko se koristi u zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, mikroelektronici, nano, tekućim kristalima, laserima i drugim poljima.
Nedavno sve zemlje uključuju istraživanje, razvoj i korištenje PI u 21. stoljeću, jedan od fokusa razvoja novih kemijskih materijala. Poliimid, zbog svojih izvanrednih svojstava u izvedbi i sintezi, ima velike izglede za primjenu, bilo kao strukturni materijal ili kao funkcionalni materijal.
Poliimid je poznat kao vrh piramide polimernih materijala, poznat i kao "rješavač problema", a čak i neki poznavatelji industrije vjeruju da "nijedan poliimid neće imati današnju tehnologiju mikroelektronike".
2, Klasifikacija i primjena poliimida
Poliimidi se mogu koristiti u širokom rasponu primjena zbog svojih izvrsnih svojstava i mogu se klasificirati u različite vrste, uključujući inženjersku plastiku, vlakna, fotoosjetljive poliimide, pjene, premaze, ljepila, filmove, aerogelove, kompozite i još mnogo toga.
Među mnogim polimerima, poliimid je jedini koji ima širok raspon primjena i pokazuje izvanredne performanse u svakoj od njih. U nastavku ću vas provesti kroz glavne namjene svake vrste poliimida.
1.Inženjerska plastika
Poliimidna inženjerska plastika ima termoreaktivnu i termoplastičnu plastiku, koja se može podijeliti na poli tetrametilen tetrakarbimid (PMMI), polieterimid (PEI), poliamid i imid (PAI) itd., koji imaju vlastitu upotrebu u različitim područjima.
PMMI pri opterećenju od 1,8 MPa, temperatura toplinske distorzije od 360 stupnjeva, izvrsna električna svojstva, može se koristiti za posebne uvjete preciznih dijelova, visokotemperaturnih samo-podmazujućih ležajeva, brtvila, rotora puhala itd., također se može koristiti u kontaktu s dijelovima ventila za tekući amonijak, dijelovima sustava za dovod goriva mlaznog motora.
PEI ima izvrsna mehanička svojstva, električna izolacijska svojstva, otpornost na zračenje, otpornost na visoke temperature i otpornost na habanje, dobru fluidnost taline, stopu skupljanja kod kalupljenja od 0,5% do 0,7%, dostupan za injekcijsko i ekstruzijsko kalupljenje, post-obrada je relativno laka, također se može koristiti za metode zavarivanja i druge materijale kombinirane u elektronici i električnim uređajima, zrakoplovstvu, automobilima, medicinskoj opremi i druge industrije se široko koriste.
Čvrstoća PAI-a najveća je među trenutnom nearmiranom plastikom, vlačna čvrstoća je 190 MPa, čvrstoća na savijanje je 250 MPa, a temperatura toplinske distorzije je čak 274 stupnja pod opterećenjem od 1,8 MPa. PAI ima dobru otpornost na ablaciju i elektromagnetizam pri visokoj temperaturi i visokoj frekvenciji i ima dobra svojstva prianjanja na metale i druge materijale, uglavnom se koristi za zupčanike, ležajeve i odvajajuće kandže fotokopirnih strojeva itd., a može se također koristiti za Uglavnom se koristi za zupčanike, ležajeve i odvajajuće kandže fotokopirnih uređaja itd. Također se može koristiti za ablativne materijale, magnetski propusne materijale i konstrukcijske materijale zrakoplova.
2.Poliimidno vlakno
Poliimidno vlakno je važno vlakno visokih-učinkovitosti, njegovo poliimidno vlakno visoke temperature trenutno je jedno od organskih sintetičkih vlakana s najvišom temperaturom, može se koristiti na 250~350 stupnjeva. U otpornosti na svjetlost, upijanju vode, otpornosti na toplinu i drugim aspektima aramidna i polifenilen sulfidna vlakna su superiornija u usporedbi s poliimidnim vlaknima visokih-učinkovitosti nego što je čvrstoća aramida otprilike jedanput veća od trenutne mehaničke izvedbe jednog od najboljih organskih sintetičkih vlakana. Jedno je od najboljih organskih sintetičkih vlakana u smislu mehaničkih svojstava.
Uz kontinuirani razvoj visoko{0}}tehnoloških polja, fizikalna i kemijska svojstva PI proizvoda sve su zahtjevnija. Tradicionalni PI materijali u mehanici, toplinski i optički, električni, magnetski i drugi aspekti izvedbe nisu bili u mogućnosti zadovoljiti suvremena znanstvena i tehnološka polja posebnih zahtjeva materijala. PI vlakna visokih-učinkovitosti sa svojim superiornim mehaničkim svojstvima, toplinskom stabilnošću, zračenjem i drugim karakteristikama postat će tipična sljedeća generacija vlakana visokih-učinkovitosti.
Trenutačno je domaća industrija PI vlakana uglavnom angažirana u Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino i tako dalje. Među njima, Hipolyking je postao važna baza za istraživanje, razvoj i proizvodnju poliimida u Kini. Jsshino organsko vlakno visokih-učinkovitosti s potpuno neovisnim pravima intelektualnog vlasništva prošlo je ocjenjivanje znanstvenih i tehnoloških dostignuća 2016., a istovremeno je preuzelo vodstvo u dovršavanju formulacije nacionalnog standarda "poliimidne niti visoke-čvrstoće i visokog-modula" 2020. godine.
3. Fotoosjetljivi poliimid (PSPI)
Fotoosjetljivi poliimid (PSPI) je klasa polimernog lanca u imidnom prstenu i fotoosjetljivim genima, skup izvrsne toplinske stabilnosti, dobrih mehaničkih svojstava, kemijskih i fotografskih svojstava organskih materijala.
PSPI u području elektronike, uglavnom fotorezist i elektroničko pakiranje dvije glavne uloge, u fotoosjetljivom poliimidu koji se dodaje senzibilizatoru, stabilizatoru itd. može se dobiti "poliimidni fotorezist". U usporedbi s tradicionalnim fotorezistom, jer sam poliimid ima dobra dielektrična svojstva, pa kada se koristi bez potrebe za premazivanjem uloge radnog medija agensa svjetlosne barijere, može uvelike skratiti proces i poboljšati učinkovitost proizvodnje.
Tehnologiju proizvodnje PSPI uglavnom kontroliraju američke i japanske tvrtke, od kojih je Toray jedno od najuspješnijih poduzeća na svijetu na tržištu pozitivnih PSPI proizvoda, a njegovi pozitivni proizvodi koriste se u pakiranju mikroelektronike, optoelektroničkoj enkapsulaciji i drugim poljima.
Ograničena zaostalošću proizvodne tehnologije, kineska industrija poliimida tek treba stabilizirati filmove i druge -proizvode niske cijene, proizvodnja fotoosjetljivih poliimida je manja, potražnja na tržištu ovisi o uvozu. U ekspresnoj podršci politike 《Made in China 2025, kineska industrijska, mehanička, elektronička i druga polja ulaze u domaću fazu zamjene, domaća poduzeća za PSPI nastavljaju se produbljivati, neke su tvrtke ovladale tehnologijom proizvodnje.
Trenutno, izgled PSPI R & D, proizvodnja lokalnih poduzeća imaju Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen itd., budućnost polja domaće zamjene prostora.
4.Poliimidna pjena
Poliimidna pjena je vrsta poliimidnog materijala, koju je 1970-ih prvi put razvio NASA Langley Research Center u suradnji s Unitikom America, koristi se na Space Shuttleu, a sada se naširoko koristi u zrakoplovima, brodovima, vlakovima, automobilima i drugim područjima. S intrinzičnim otpornim na plamen, otporan-na toplinu, lagan i ekološki prihvatljiv, ne-otrovan, i može se koristiti dugo vremena pod ultra-visokom temperaturom, ultra-niskom temperaturom, visokom količinom soli, jakom bukom, jakom korozijom, jakim zračenjem i drugim ekstremnim uvjetima rada.
Poliimidnu pjenu možemo podijeliti u tri kategorije:
Kao i općenito poliimid, pjenasti materijali sa sredinom kao glavnim lancem, s radnom temperaturom od 300 stupnjeva ili više (PI pjena).
Pjenasti materijali u kojima središnji prsten postoji kao bočna skupina (PMI pjena).
Nano-pjenasti materijali dobiveni uvođenjem termički nestabilnih segmenata masnog lanca u poliimid i njihovim pucanjem na visokim temperaturama.
Materijal od poliimidne pjene pripada naprednim funkcionalnim materijalima, sve se više koristi u zrakoplovstvu, oceanskom prijevozu, nacionalnoj obrani i mikroelektronici te drugim visoko{0}}tehnološkim područjima u toplinskoj izolaciji, smanjenju vibracija i buke te izolaciji i drugim ključnim materijalima.
Najvažnija primjena PI pjene je toplinska izolacija i materijal za smanjenje buke za brodove. PI pjena kao prvi izbor toplinske izolacije i materijala za smanjenje buke u novim ratnim brodovima brzo raste.
PMI pjena nova je vrsta pjenastog materijala visoke molekularne strukture s najboljim sveobuhvatnim performansama, a to je kompozitni pjenasti jezgreni materijal visokih-učinkovitosti s visokom specifičnom čvrstoćom, visokim specifičnim modulom, visokom brzinom zatvaranja i velikom otpornošću na toplinu, te ima karakteristike male težine, velike čvrstoće i otpornosti na visoke/niske temperature. Osim toga, kao najizvrsniji strukturni pjenasti materijal jezgre, PMI pjena naširoko se koristi u lopaticama ventilatora, lopaticama helikoptera, zrakoplovstvu i drugim poljima, a njen trend zamjene za PET pjenu je jasan, sa širokim tržišnim prostorom.
PI pjena je -otporna na toplinu, -usporava plamen, ne proizvodi štetne plinove, jednostavna je za ugradnju, naširoko se koristi u materijalima za toplinsku izolaciju i smanjenje buke. Trenutačno, američka mornarica koristi PI pjenu kao materijal za toplinsku i zvučnu izolaciju za sve površinske brodove i podmornice, a pjenu SOLIMIDE koju proizvodi INSPEC koristi više od 15 zemalja za razvoj sustava toplinske i akustične izolacije za mornarička plovila. Osim toga, PI pjena također se široko koristi u civilnim brodovima, kao što su luksuzni brodovi za krstarenje, gliseri i brodovi na ukapljeni prirodni plin.
Slično PI pjeni, primjena PMI pjene također je vrlo široka. Tipične primjene PMI pjene uključuju:
(1) Materijal jezgre od strukturne pjene: izvrsna otpornost na visoko{1}}temperaturnu kompresiju, tako da se široko koristi kao materijal jezgre za lopatice ventilatora, zrakoplovstvo, zrakoplovstvo, brodove, sportsku opremu, medicinsku opremu i druga područja;
(2) Transparentni materijali -širokopojasnih valova: niska dielektrična konstanta i gubitak čine ga širokom uporabom u radarima, antenama i drugim područjima;
(3) materijali za toplinsku i zvučnu izolaciju:-brze lokomotive, gume, audio i tako dalje.
Od 21. stoljeća, broj jedinica uključenih u istraživanje poliimidne pjene u Kini značajno je porastao, a industrija je napravila značajne tehnološke pomake. Trenutačno su glavni domaći proizvođači poliimidne pjene Qingdao Ouc, Shkdchem i Tschina, Zgzts i AMMT. Među njima, Ningbo Institute of Materials Tachnology ＆ Engineering, CAS izgradio je pilotsku opremu za čestice poliimidne mikropjene, Qingdao Ouc i Shkdchem poliimidni proizvodi prošli su vojni test.
5.Poliimidcjedenje
Upotreba poliimida u pripremi premaza jedna je od njegovih najranijih primjena, a ova se vrsta tvari uglavnom koristi kao izolacijska prevlaka za emajlirane žice u prevlakama. Izolacijski premazi emajlirane žice uglavnom su okrugla žica obložena namakanjem, ravna žica i druge vrste žica promjera gole bakrene žice, žice od legure i staklene žice omotane vanjskog sloja žice, poboljšavaju i stabiliziraju vanjski sloj emajlirane žice.
Jedan od važnih pokazatelja izolacijskih premaza je stupanj otpornosti na toplinu, prema Međunarodnom elektrotehničkom udruženju ICE-85 iz 1954. za motore i električne izolacijske materijale u korištenju standarda ocjenjivanja toplinske stabilnosti, izolacijski materijali podijeljeni su u sedam stupnjeva otpornosti na toplinu.
Kako bi se zadovoljili zahtjevi industrijske tehnologije, razvoj izolacijskih materijala karakterizira izolacijski sustav koji bi trebao biti sposoban za 180-200 stupnjeva do viših temperatura za dugotrajan-rad, ali bez značajnog gubitka težine i smanjenja električne čvrstoće, te održavati dobru elastičnost, vlagu, otpornost na ozon, luk i druga svojstva. Poliimidni materijali mogu biti vrlo dobri za ispunjavanje zahtjeva ove upotrebe, za pripremu izolacijskog premaza klase F-i iznad-otpornog na toplinu, poliimid se može koristiti kao izolacijski lak za elektromagnetsku žicu ili kao premaz za visoke temperature.