一,Introducere în poliimidă
Poliimida (PI) este o structură moleculară care conține legături de lanț pe bază de imidă ale compușilor polimeri heterociclici aromatici, este în prezent una dintre cele mai bune soiuri de rezistență la căldură a materialelor plastice de inginerie, utilizată pe scară largă în aviație, aerospațială, microelectronică, nano, cristale lichide, laser și altele. câmpuri.
Recent, toate țările includ cercetarea, dezvoltarea și utilizarea PI în secolul 21, unul dintre punctele centrale ale dezvoltării de noi materiale chimice. Poliimida, datorită caracteristicilor sale remarcabile în performanță și sinteză, are perspective mari de aplicare, fie ca material structural, fie ca material funcțional.
Poliimida este cunoscută drept vârful piramidei materialelor polimerice, cunoscută și sub numele de „rezolvatorul de probleme”, și chiar și unii oameni din industrie cred că „nicio poliimidă nu va avea tehnologia microelectronică de astăzi”.
2, clasificarea și aplicarea poliimidelor
Poliimidele pot fi utilizate într-o gamă largă de aplicații datorită proprietăților lor excelente și pot fi clasificate într-o varietate de tipuri, inclusiv materiale plastice tehnice, fibre, poliimide fotosensibile, spume, acoperiri, adezivi, filme, aerogeluri, compozite și multe altele.
Dintre mulți polimeri, poliimida este singura care are o gamă largă de aplicații și prezintă performanțe remarcabile în fiecare dintre aceștia. Mai jos, vă voi prezenta principalele utilizări ale fiecărei varietăți de poliimidă.
1. Plastic de inginerie
Plasticul de inginerie poliimidă are termorigide și termoplastic, care poate fi împărțit în politetrametilen tetracarbimidă (PMMI), polieterimidă (PEI), poliamidă și imidă (PAI), etc., au propriile utilizări în diferite domenii.
PMMI în sarcină de 1.8MPa temperatură de distorsiune termică de 360 de grade, proprietăți electrice excelente, poate fi folosit pentru condiții speciale de piese de precizie, rulmenți auto-lubrifianți la temperatură înaltă, etanșări, rotoare de suflante etc., pot fi, de asemenea, utilizate în contact cu amoniacul lichid piese de supape, piese ale sistemului de alimentare cu combustibil pentru motor cu reacție.
PEI are proprietăți mecanice excelente, proprietăți de izolare electrică, rezistență la iradiere, rezistență la temperaturi ridicate și rezistență la abraziune, fluiditate bună la topire, rata de contracție a turnării de {{0}},5% până la 0,7%, disponibil pentru turnare prin injecție și extrudare , post-procesarea este relativ ușoară, poate fi folosită și pentru metoda de sudare și alte materiale combinate în electronice și aparate electrice, aviație, automobile, echipamente medicale și alte industrii sunt utilizate pe scară largă.
Rezistența PAI este cea mai mare dintre materialele plastice nearmate actuale, rezistența la tracțiune este de 190MPa, rezistența la încovoiere este de 250MPa și temperatura de distorsiune termică este de până la 274 de grade sub sarcina de 1,8MPa. PAI are o rezistență bună la ablație și electromagnetism la temperaturi ridicate și frecvență înaltă și are proprietăți adezive bune la metale și alte materiale, utilizate în principal pentru roți dințate, rulmenți și gheare separatoare ale fotocopiatoarelor etc. și poate fi folosit și pentru acesta. este utilizat în principal pentru roți dințate, rulmenți și gheare separatoare ale fotocopiatoarelor etc. Poate fi folosit și pentru materiale ablative, materiale permeabile magnetic și materiale structurale ale aeronavei.
2.Fibră de poliamidă
Fibra de poliimidă este o fibră importantă de înaltă performanță, fibra sa de poliimidă la temperatură înaltă este în prezent una dintre cele mai înalte temperaturi ale fibrelor sintetice organice, putând fi utilizată la 250 ~ 350 de grade. În ceea ce privește rezistența la lumină, absorbția de apă, rezistența la căldură și alte aspecte ale fibrelor de aramidă și polifenilen sulfură sunt mai superioare în comparație cu rezistența fibrei de poliimidă de înaltă performanță decât aramida este de aproximativ o ori mai mare decât performanța mecanică actuală a uneia dintre cele mai bune organice. fibre sintetice. Este una dintre cele mai bune fibre sintetice organice din punct de vedere al proprietăților mecanice.
Odată cu dezvoltarea continuă a domeniilor de înaltă tehnologie, proprietățile fizice și chimice ale produselor PI sunt din ce în ce mai solicitante. Materialele tradiționale PI în mecanică, termică și optică, electrice, magnetice și alte aspecte ale performanței nu a fost în măsură să îndeplinească domeniile științifice și tehnologice moderne ale cerințelor speciale ale materialului. Fibrele de înaltă performanță PI cu proprietățile sale mecanice superioare, stabilitatea termică, iradierea și alte caracteristici vor deveni reprezentative tipice următoarei generații de fibre de înaltă performanță.
În prezent, industria internă a fibrelor PI este angajată în principal în Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino și așa mai departe. Printre acestea, Hipolyking a devenit o bază importantă pentru cercetarea, dezvoltarea și producția de poliimide în China. Jsshino, o fibră organică de înaltă performanță, cu drepturi de proprietate intelectuală complet independente, a trecut de evaluarea realizărilor științifice și tehnologice în 2016 și, în același timp, a preluat conducerea în finalizarea formulării standardului național de „poliimidă de înaltă rezistență și modul înalt. filament" în 2020.
3. Poliimidă fotosensibilă (PSPI)
Poliimida fotosensibilă (PSPI) este o clasă de lanț polimeric atât în inelul imid cât și în genele fotosensibile, un set de stabilitate termică excelentă, proprietăți mecanice bune, proprietăți chimice și fotografice ale materialelor organice.
PSPI în domeniul electronicii, în principal fotorezist și ambalaj electronic, două roluri majore, în poliimida fotosensibilă adăugată la sensibilizator, stabilizator, etc. pot fi obținute „poliimid photoresist”. În comparație cu fotorezistul tradițional, deoarece poliimida în sine are proprietăți dielectrice bune, astfel încât atunci când este utilizată fără a fi nevoie să acoperiți rolul mediului de lucru al agentului de barieră luminoasă, poate scurta foarte mult procesul și poate îmbunătăți eficiența producției.
Tehnologia de producție PSPI este controlată în principal de companiile americane și japoneze, dintre care Toray este una dintre cele mai de succes întreprinderi din lume pe piața produselor PSPI pozitive, iar produsele sale pozitive sunt utilizate în ambalarea microelectronică, încapsularea optoelectronice și în alte domenii.
Restrânsă de întârzierea tehnologiei de producție, industria poliimidă din China este încă să filmeze și alte produse low-end pentru a stabiliza, producția de poliimidă fotosensibilă este mai mică, cererea de pe piață depinde de importuri. În 《Made in China 2025 expres sprijinul politicii, domeniile industriale, mecanice, electronice și alte din China intră în etapa de substituție internă, întreprinderile interne pentru PSPI continuă să se aprofundeze, unele companii au stăpânit tehnologia de producție.
În prezent, aspectul PSPI R & D, producția de întreprinderi locale au Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng noi materiale, Dragon-chen, etc, viitorul domeniului de substituție internă a spațiului.
4.Spumă poliimidă
Spuma de poliimidă este un tip de material poliimid, dezvoltat pentru prima dată în anii 1970 de NASA Langley Research Center în cooperare cu Unitika America, utilizat pe naveta spațială și este acum utilizat pe scară largă în avioane, nave, trenuri, automobile și alte domenii. Are caracteristici non-toxice intrinseci ignifuge, rezistente la căldură, ușoare și ecologice și poate fi folosit pentru o lungă perioadă de timp în condiții de temperatură ultra-înaltă, temperatură ultra-scăzută, pulverizare de sare ridicată, zgomot puternic, coroziune puternică, radiații puternice și alte condiții extreme de serviciu.
Spuma poliimidă poate fi împărțită în trei categorii:
La fel ca în general poliimidă, materialele spumoase cu un mid ca lanț principal, cu o temperatură de funcționare de 300 de grade sau mai mult (spumă PI).
Materiale spumante în care inelul mide există ca grup lateral (spumă PMI).
Materiale nano-spumate obținute prin introducerea în poliimidă a segmentelor de lanț gras instabili termic și crăparea acestora la temperaturi ridicate.
Materialul din spumă de poliimidă aparține materialelor funcționale avansate, a fost din ce în ce mai utilizat în industria aerospațială, transportul oceanic, apărarea națională și microelectronica și alte domenii de înaltă tehnologie în izolarea termică, reducerea vibrațiilor și a zgomotului și izolarea și alte materiale cheie.
Cea mai importantă aplicație a spumei PI este izolarea termică și materialul de reducere a zgomotului pentru nave. Spuma PI ca primă alegere a materialului de izolare termică și de reducere a zgomotului în noile nave de război este în creștere rapidă.
Spuma PMI este un nou tip de material spumă cu structură moleculară înaltă, cu cea mai bună performanță cuprinzătoare, care este un material de miez de spumă compozit de înaltă performanță, cu rezistență specifică ridicată, modul specific ridicat, viteză mare de închidere și rezistență ridicată la căldură și are caracteristicile: greutate ușoară, rezistență ridicată și rezistență la temperatură înaltă/joasă. În plus, fiind cel mai excelent material de bază din spumă structurală, spuma PMI este utilizată pe scară largă în paletele ventilatorului, paletele elicopterelor, aerospațiale și alte domenii, iar tendința de înlocuire a spumei PET este clară, cu un spațiu larg de piață.
Spuma PI este rezistentă la căldură, ignifugă, nu produce gaze nocive, ușor de instalat, este utilizată pe scară largă în materiale de izolare termică și de reducere a zgomotului. În prezent, Marina SUA a folosit spuma PI ca material de izolare termică și acustică pentru toate navele și submarinele de suprafață, iar spuma SOLIMIDE produsă de INSPEC a fost folosită de peste 15 țări pentru a dezvolta sistemul de izolare termică și acustică pentru navele navale. . În plus, spuma PI este utilizată pe scară largă în navele civile, cum ar fi navele de croazieră de lux, bărcile cu motor și navele cu gaz natural lichefiat.
Similar cu spuma PI, aplicarea spumei PMI este, de asemenea, foarte largă. Aplicațiile tipice ale spumei PMI includ:
(1) Material de bază din spumă structurală: rezistență excelentă la compresie la temperatură înaltă, astfel încât este utilizat pe scară largă ca material de bază pentru paletele ventilatorului, aviație, aerospațială, nave, echipamente sportive, echipamente medicale și alte domenii;
(2) Materiale transparente în bandă largă: constanta dielectrică scăzută și pierderea îl fac utilizat pe scară largă în radar, antenă și alte domenii;
(3) materiale de izolare termică și fonică: locomotive de mare viteză, anvelope, sunet și așa mai departe.
Începând cu secolul 21, numărul de unități implicate în cercetarea spumei poliimide în China a crescut semnificativ, iar industria a făcut progrese tehnologice semnificative. În prezent, principalii producători interni de spumă poliimidă sunt Qingdao Ouc, Shkdchem și Tschina, Zgzts și AMMT. Printre acestea, Institutul Ningbo de Materiale Tahnologie ＆ Inginerie, CAS a construit un echipament pilot de particule de microspumă poliimidă, Qingdao Ouc și produse de poliimidă Shkdchem au trecut testul militar.
5.PolimidăcOating
Utilizarea poliimidei în prepararea acoperirilor este una dintre cele mai timpurii aplicații ale sale, iar acest tip de substanță este utilizat în principal ca acoperire izolatoare pentru firele emailate în acoperiri. Acoperirile izolante ale sârmei emailate sunt în principal sârmă rotundă acoperită prin imersare, sârmă plată și alte tipuri de sârmă de cupru goală cu diametrul sârmei, sârmă din aliaj și sârmă de sticlă învelită stratul exterior, îmbunătățesc și stabilizează stratul exterior al sârmei emailate.
Unul dintre indicii importanți ai acoperirilor izolatoare este gradul de rezistență la căldură, conform Asociației Electrotehnice Internaționale din 1954 ICE-85 materialelor izolatoare pentru motor și electrice în utilizarea standardelor de gradare a stabilității termice, materialele izolante sunt împărțite în șapte rezistente la căldură. nota.
Pentru a îndeplini cerințele tehnologiei industriale, dezvoltarea materialelor de izolație se caracterizează prin faptul că sistemul de izolație ar trebui să fie capabil să 180-200 gradul său la temperaturi mai ridicate pentru lucru pe termen lung, dar nici o pierdere semnificativă în greutate și o reducere a rezistenței electrice și să mențină o elasticitate bună, umiditate, ozon, rezistență la arc și alte proprietăți. Materialele poliimide pot fi foarte bune pentru a îndeplini cerințele acestei utilizări, pentru a pregăti stratul de izolație de clasa F și mai sus rezistent la căldură, poliimida poate fi folosită ca lac izolator pentru firul electromagnetic sau ca acoperiri la temperatură ridicată utilizate.