Materijal visokih performansi – poliimid (1)

Poliimid, univerzalni polimerni materijal, izazvao je interesovanje mnogih istraživačkih instituta u Kini, a neka preduzeća su takođe počela da proizvode – naš sopstveni poliimid materijal.
I. Pregled
Kao poseban inženjerski materijal, poliimid se široko koristi u avijaciji, vazduhoplovstvu, mikroelektronici, nanometru, tečnim kristalima, membranama za razdvajanje, laserima i drugim poljima.Nedavno, zemlje navode istraživanja, razvoj i korištenjepoliimidkao jedna od najperspektivnijih inženjerskih plastika u 21. veku.Poliimid, zbog svojih izvanrednih karakteristika u performansama i sintezi, bilo da se koristi kao strukturni materijal ili kao funkcionalni materijal, njegove velike mogućnosti primjene su u potpunosti prepoznate i poznat je kao „ekspert za rješavanje problema” (protion solver ), i smatra da „bez poliimida danas ne bi bilo tehnologije mikroelektronike“.

Drugo, performanse poliimida
1. Prema termogravimetrijskoj analizi potpuno aromatičnog poliimida, njegova temperatura raspadanja je općenito oko 500°C.Poliimid sintetiziran iz bifenil dianhidrida i p-fenilendiamina ima temperaturu termičke razgradnje od 600°C i jedan je od termički najstabilnijih polimera do sada.
2. Poliimid može izdržati ekstremno niske temperature, kao što je u tečnom helijumu na -269°C, neće biti lomljiv.
3. Poliimidima odlična mehanička svojstva.Vlačna čvrstoća nepunjene plastike je iznad 100Mpa, filma (Kapton) homofenilen poliimida je iznad 170Mpa, a poliimida bifenilnog tipa (UpilexS) do 400Mpa.Kao inženjerska plastika, količina elastičnog filma je obično 3-4Gpa, a vlakno može doseći 200Gpa.Prema teorijskim proračunima, vlakna sintetizirana ftalnim anhidridom i p-fenilendiaminom mogu doseći 500Gpa, odmah iza karbonskih vlakana.
4. Neke vrste poliimida su nerastvorljive u organskim rastvaračima i stabilne na razblažene kiseline.Opšte sorte nisu otporne na hidrolizu.Ovaj naizgled nedostatak čini poliimid drugačijim od drugih polimera visokih performansi.Karakteristika je da se sirovina dianhidrid i diamin mogu dobiti alkalnom hidrolizom.Na primjer, za Kapton film, stopa oporavka može doseći 80% -90%.Promjenom strukture mogu se dobiti i sorte prilično otporne na hidrolizu, kao što su izdržati 120 ° C, 500 sati ključanja.
5. Koeficijent toplinske ekspanzije poliimida je 2×10-5－3×10-5℃, Guangcheng termoplastični poliimid je 3×10-5℃, bifenilni tip može doseći 10-6℃, pojedinačne sorte mogu biti do 10- 7°C.
6. Poliimid ima visoku otpornost na zračenje, a njegov film ima stopu zadržavanja čvrstoće od 90% nakon zračenja brzim elektronima od 5×109rad.
7. Poliimidima dobra dielektrična svojstva, sa dielektričnom konstantom od oko 3,4.Uvođenjem fluora ili dispergirajućih nanometara zraka u poliimid, dielektrična konstanta se može smanjiti na oko 2,5.Dielektrični gubitak je 10-3, dielektrična čvrstoća je 100-300KV/mm, Guangcheng termoplastični poliimid je 300KV/mm, zapreminski otpor je 1017Ω/cm.Ova svojstva ostaju na visokom nivou u širokom temperaturnom i frekventnom opsegu.
8. Poliimid je samogasivi polimer sa niskom stopom dima.
9. Poliimid ima vrlo malo ispuštanja plinova pod ekstremno visokim vakuumom.
10. Poliimid je netoksičan, može se koristiti za izradu posuđa i medicinskih aparata i može izdržati hiljade dezinfekcija.Neki poliimidi također imaju dobru biokompatibilnost, na primjer, nehemolitički su u testu kompatibilnosti krvi i netoksični u in vitro testu citotoksičnosti.

3. Više načina sinteze:
Postoji mnogo vrsta i oblika poliimida, i postoji mnogo načina da se sintetizira, tako da se može odabrati prema različitim svrhama primjene.Ovu vrstu fleksibilnosti u sintezi teško je posjedovati i drugim polimerima.

1. Poliimidse uglavnom sintetizira iz dvobaznih anhidrida i diamina.Ova dva monomera su kombinovana sa mnogim drugim heterocikličkim polimerima, kao što su polibenzimidazol, polibenzimidazol, polibenzotiazol, polikinon. U poređenju sa monomerima kao što su fenolin i polihinolin, izvor sirovina je širok, a sinteza je takođe relativno laka.Postoji mnogo vrsta dianhidrida i diamina, a poliimidi s različitim svojstvima mogu se dobiti različitim kombinacijama.
2. Poliimid se može polikondenzovati na niskoj temperaturi pomoću dianhidrida i diamina u polarnom otapalu, kao što je DMF, DMAC, NMP ili otapalo miješano THE/metanol, da bi se dobila rastvorljiva poliaminska kiselina, nakon formiranja filma ili centrifuge. Zagrijavanje na oko 300°C za dehidracija i ciklizacija u poliimid;anhidrid sirćetne kiseline i katalizatori tercijarnog amina se također mogu dodati poliaminskoj kiselini za hemijsku dehidraciju i ciklizaciju da bi se dobio rastvor poliimida i prah.Diamin i dianhidrid se također mogu zagrijati i polikondenzovati u rastvaraču visoke tačke ključanja, kao što je fenolni rastvarač, da bi se dobio poliimid u jednom koraku.Osim toga, poliimid se također može dobiti reakcijom estera dvobazne kiseline i diamina;takođe se može konvertovati iz poliaminske kiseline prvo u poliizoimid, a zatim u poliimid.Sve ove metode donose pogodnost obrade.Prva se zove PMR metoda, kojom se može dobiti niski viskozitet, visoka čvrsta otopina i ima prozor sa niskim viskozitetom taline tokom obrade, što je posebno pogodno za proizvodnju kompozitnih materijala;potonje se povećava Kako bi se poboljšala rastvorljivost, tokom procesa konverzije se ne oslobađaju niskomolekularna jedinjenja.
3. Sve dok je čistoća dianhidrida (ili tetrakiseline) i diamina kvalifikovana, bez obzira na to koja se metoda polikondenzacije koristi, lako je dobiti dovoljno visoku molekulsku težinu, a molekulska težina se može lako podesiti dodavanjem jediničnog anhidrida ili jedinični amin.
4. Polikondenzacija dianhidrida (ili tetrakiseline) i diamina, sve dok molarni omjer dostigne ekvimolarni omjer, toplinska obrada u vakuumu može uvelike povećati molekularnu težinu čvrstog predpolimera niske molekularne težine, čime se poboljšava prerada i formiranje praha.Dođite povoljno.
5. Lako je uvesti reaktivne grupe na kraju lanca ili lanca kako bi se formirali aktivni oligomeri, čime se dobija termoreaktivni poliimid.
6. Iskoristite karboksilnu grupu u poliimidu za esterifikaciju ili formiranje soli i uvedite fotosenzitivne grupe ili dugolančane alkil grupe da biste dobili amfifilne polimere, koji se mogu koristiti za dobijanje fotorezista ili se koristiti u pripremi LB filmova.
7. Opšti proces sinteze poliimida ne proizvodi anorganske soli, što je posebno korisno za pripremu izolacionih materijala.
8. Dianhidrid i diamin kao monomeri se lako sublimiraju pod visokim vakuumom, tako da se lako formirajupoliimidfilm na radnim komadima, posebno na uređajima s neravnim površinama, taloženjem pare.