Als spezielles technisches Material wurde Polyimid in Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt, Mikroelektronik, Nano, Flüssigkristall, Trennmembran, Laser und anderen Feldern häufig eingesetzt. In jüngster Zeit umfassen alle Länder die Forschung, Entwicklung und Nutzung von Polyimid als eine der vielversprechendsten technischen Kunststoffe des 21. Jahrhunderts. Polyimid, aufgrund seiner herausragenden Merkmale in Bezug auf Leistung und Synthese, sei es als strukturelles Material oder als funktionell Polyimid wird die heutige Mikroelektronik -Technologie nicht haben.
Leistung von Polyimid
1, Allaromatische Polyimid nach der thermogravimetrischen Analyse liegt der Beginn der Zersetzungstemperatur im Allgemeinen bei 500 ° C. Synthese durch Biphenyldianhydrid und p-Phenylendiamin-Polyimid, ist die thermische Zersetzungstemperatur von 600 ° C bisher eine der höchsten thermischen Stabilität von Polymeren.
2, Polyimid kann extrem niedrigen Temperaturen standhalten, wie -269 ℃ im flüssigen Helium ist nicht spröde.
3, Polyimid weist ausgezeichnete mechanische Eigenschaften auf, eine nicht gefüllte Plastikfestigkeit von mehr als 100 mPa, Polyimidfilm vom Hombenzol-Typ (Kapton) für mehr als 170 MPa und Biphenyl-Polyimid (Upilexs) bis zu 400 MPa. Als technische Kunststoffe beträgt die Menge des elastischen Films normalerweise 3-4GPa. Die Faser können je nach theoretischen Berechnungen bis zu 200 GPa betragen, Benzol-Dianhydrid und p-Phenylendiamin-synthetisierte Fasern bis zu 500 GPa, zweitens nur zu Kohlefaser.
4, einige Sorten von Polyimid-Unlöslichen in organischen Lösungsmitteln, verdünnte Säurestabilität und allgemeinen Sorten sind nicht sehr resistent gegen die Hydrolyse, dies scheint ein Nachteil der Leistung von Polyimid zu sein von anderen Hochleistungspolymeren, ein großes Merkmal, das ist, ist. Die alkalische Hydrolyse kann verwendet werden, um Rohstoffe wie Dianhydrid und Diamin zurückzugewinnen, wie zum Beispiel für den Kapton -Film, die Erholungsrate von bis zu 80% -90%. Veränderung Die Struktur kann auch gegen Hydrolysesorten resistent werden, wie z. B. 120 ℃, 500 Stunden Kochen.
5, der thermische Expansion von Polyimid in 2 × 10-5-3 × 10-5 ° C, weit in thermoplastische Polyimid 3 × 10-5 ° C, Biphenyl-Typ bis zu 10-6 ° C, einzelne Sorten von 10 ° C, Biphenyl-Typ, einzelne Sorten von 10 -7 ° C.
6, Polyimid hat eine hohe Bestrahlung, sein Film in 5 × 109RAD -Retentionsrate von 90%schneller Elektronenbestrahlungsfestigkeit.
7, Polyimid hat gute dielektrische Eigenschaften, Dielektrizitätskonstante von 3,4. Dielektrischer Verlust von 10-3, dielektrische Stärke von 100-300 kV/mm, Guangcheng thermoplastisches Polyimid für 300 kV/mm, Volumenwiderstand von 1017/cm. Diese Eigenschaften in einem weiten Bereich von Temperaturen und Frequenzbereich können weiterhin auf hohem Niveau gehalten werden.
8, Polyimid ist ein selbsterkundiges Polymer, niedrige Röte.
9, Polyimid in einem sehr hohen Vakuum unter sehr wenig Outgassing.
10, Polyimid ungiftig, kann verwendet werden, um Tabellengeschirr und medizinische Instrumente herzustellen und tausende Male Sterilisation standzuhalten. Es gibt einige Polyimid auch eine sehr gute Biokompatibilität, beispielsweise im Blutkompatibilitätstest für nicht-hämolytische In-vitro-Zytotoxizitätstest für ungiftiges.
Mehrere Wege zur Synthese:
Polyimid -Sorten, Formen, in der Synthese verschiedener Möglichkeiten, sodass Sie nach einer Vielzahl von Anwendungen wählen können, ist die Synthese dieser Anpassungsfähigkeit auch schwierig, andere Polymere zu haben.
1, Polyimid wird hauptsächlich durch Dianhydrid und Diamin synthetisiert, diese beiden Monomere und viele andere heterocyclische Polymere wie Polybenzimidazol, Polybenzimidazol, Polybenzothiazol, Polyquimorpholin und Polyquinolin und andere Monomeer mit der Quelle der Rohstoffe ist breit. Die Synthese ist. . Dianhydrid, Diaminsorten, verschiedene Kombinationen können aus verschiedenen Eigenschaften von Polyimid erhalten werden.
2, Polyimid können in polaren Lösungsmitteln wie DMF, DMAC, NMP oder die / Methanol-gemischten Lösungsmittel in der ersten Polykondensation mit niedriger Temperatur DMF, DMAC, NMP oder Methanol sein, um lösliche Polyamidosäure, Film oder Spinning zu erhalten, auf 300 ℃ oder so dehydratisiertes Polyamidensäure erhitzt, auf 300 ℃ oder so dehydrated in einen Ring in ein Polyimid; kann auch der Polyamidosäure von ethanoischem Anhydrid- und tertiärer Aminkatalysatoren für die chemische Dehydratationszyklisierung zugesetzt werden, um die Polyimidlösung und das Pulver zu erhalten. Polyimidlösung und Pulver. Diamin und Dianhydrid können auch in hohen Siedepunktlösungsmitteln wie phenolische Lösungsmittelpolykondensation erhitzt werden, ein Schritt, um Polyimid zu erhalten. Zusätzlich kann Polyimid auch durch die Reaktion des Dibasischester von Tetradentat und Diamin erhalten werden; Es kann zuerst auch durch Polyamidonsäure in Polyisoimid umgewandelt und dann in Polyimid umgewandelt werden. Diese Methoden sind bequem für die Verarbeitung, die erstere wird als PMR -Methode bezeichnet, kann bei der Verarbeitung eines Fensters mit geringer Schmelzviskosität, insbesondere für die Herstellung von Verbundwerkstoffen, eine niedrige Viskosität und eine hohe feste Lösung erhalten. Letzteres erhöht die Löslichkeit im Transformationsprozess nicht mit niedrigen molekularen Verbindungen.
3 Solange die Reinheit des Dianhydrids (oder Tetraacid) und der Diamin, unabhängig von der Polykondensationsmethode qualifiziert ist, ist es leicht, ein ausreichend hohes Molekulargewicht zu erhalten, und die Zugabe des einheitlichen Anhydrids oder des einheitlichen Amin kann auch leicht das Molekulargewicht regulieren.
4, Kondensation mit Dianhydrid (oder Tetraacid) und Diamin, solange es das erstklassige Molverhältnis erreicht, Wärmebehandlung in einem Vakuum, kann das Molekulargewicht des festen Präpolymers mit niedrigem Molekulargewicht erheblich erhöht werden, wodurch die Bequemlichkeit der Bequemlichkeit zu der Erhöhung der Niedrigmolekulargewicht wird Verarbeitung und Pulverbildung.
5, es ist leicht, reaktive Gruppen am Ende der Kette oder in der Kette zur Bildung von reaktiven Oligomeren einzuführen, wodurch ein thermosettierendes Polyimid erhält.
6 unter Verwendung der Carboxylgruppe in Polyimid, Veresterung oder Salzen die Einführung von photosensitiven Gruppen oder langkettigem Alkyl, um amphiphile Polymere zu erhalten, die Photoresist erhalten oder bei der Herstellung des LB-Films verwendet werden können.
7 Der allgemeine Prozess der Synthese von Polyimid erzeugt keine anorganischen Salze, was für die Herstellung von Isoliermaterialien besonders vorteilhaft ist.
8, wie das Monomer des Dianhydrids und der Diamin in einem hohen Vakuum leicht zu sublimieren ist, ist es einfach, die Dampfabscheidungsmethode im Werkstück zu verwenden, insbesondere die ungleiche Oberfläche des Geräts zur Bildung von Polyimidfilm.
Anwendungen von Polyimid:
Infolge des oben genannten Polyimids in der Leistung und der synthetischen Chemie ist in den vielen Polymeren schwierig zu finden, wie Polyimid eine so breite Palette von Anwendungsaspekten hat, und in jeder dieser Aspekte haben sich eine äußerst herausragende Leistung gezeigt.
1, Film: Polyimid ist eine der frühesten Waren, die für motorische Schlitzisolierung und Kabelwickelmaterialien verwendet werden. Die Hauptprodukte sind Dupont Kapton, Ube Upilex -Serie und Chung Yuan Apical. Durch transparenter Polyimidfilm kann als weiche Solarzellenunterstützungsplatte verwendet werden.
2, Beschichtung: Wird als Isolierlack für elektromagnetische Drähte oder als hohe temperaturbeständige Beschichtung verwendet.
3, fortschrittliche Verbundwerkstoffe: Wird in Luft- und Raumfahrt-, Flugzeug- und Raketenkomponenten verwendet. Es ist eines der am stärksten temperaturbeständigen strukturellen Materialien. Zum Beispiel wurde das für die Geschwindigkeit von 2,4 m, der Flugoberflächentemperatur von 177 ° C, den Anforderungen der Lebensdauer von 60.000 Stunden, entworfenen Überschall -Fluggesellschaften -Programm für die Vereinigten Staaten von Amerika, dass 50% der strukturellen Materialien waren Die Menge jedes Flugzeugs ist für das thermoplastische Polyimid als Matrixharz -Kohlefaserverbundwerkstoff identifiziert und beträgt etwa 30 t.
4, Faser: Elastizitätsmodul nur zu Kohlefaser, als Hochtemperaturmedien und radioaktives Materialfiltermaterial und kugelsicheres, feuerfestes Gewebe.
5, Schaum: Wird als hohe Temperaturisolierungsmaterialien verwendet.
6, technische Kunststoffe: Thermosetting und thermoplastisch, Thermoplastik können geformt oder Injektionsform- oder Transferleisten geformt werden. Hauptsächlich zur Selbsthungerung, Versiegelung, Isolierung und strukturellen Materialien.
7, Klebstoff: Wird als Hochtemperaturstrukturkleber verwendet. Es wurde Guangcheng Polyimid -Klebstoff als hohes Isolationsrotenmaterial für elektronische Komponenten erzeugt.
8, Trennmembran: Wird für eine Vielzahl von Gaspaaren wie Wasserstoff/Stickstoff, Stickstoff/Sauerstoff, Kohlendioxid/Stickstoff oder Methan usw. verwendet, aus dem Luftkohlenwasserstoff -Rohmaterialgas und Alkohols, um Wasser zu entfernen. Es kann auch als Permeationsverdampfungsmembran und Ultrafiltrationsmembran verwendet werden. Aufgrund der Polyimidwärme und des organischen Lösungsmittelwiderstands ist bei der Trennung von organischen Gasen und Flüssigkeiten von besonderer Bedeutung.
9, Photoresist: Es gibt negatives und positives Gel, die Auflösung kann den Submikronniveau erreichen. Mit Pigmenten oder Farbstoffen können für Farbfilterfilter verwendet werden, was die Verarbeitungsverfahren erheblich vereinfachen kann.
10, in mikroelektronischen Geräten: Wird als dielektrische Schicht zur Zwischenschichtisolierung verwendet, kann eine Pufferschicht die Spannung verringern und die Ausbeute verbessern. Als Schutzschicht kann die Auswirkung der Umgebung auf das Gerät, aber auch die A-Partikel-Abschirmung, reduzieren, um den weichen Fehler des Geräts (Softerror) zu reduzieren oder zu beseitigen.
11, Flüssigkristallanzeige mit Ausrichtung des Ausrichtungsmittels: Polyimid in der TN-LCD, SHN-LCD, TFT-CD und die Zukunft der ferroelektrischen Flüssigkeitskristallanzeige der Ausrichtungserregermaterialien einneiden eine sehr wichtige Position.
12, elektrische - optische Materialien: Wird als passive oder aktive Wellenleitermaterialien, optische Schaltermaterialien usw. verwendet, fluorhaltiges Polyimid im Bereich der Kommunikationswellenlängen für das transparente Polyimid als Chromophormatrix kann die Stabilität des Materials verbessern.
Ausblick:
Polyimid als vielversprechende Polymermaterialien wurden vollständig erkannt, in den Isoliermaterialien und Strukturmaterialanwendungen expandieren. In den funktionellen Materialien entsteht und wird ihr Potenzial noch untersucht. Nach 40 -jährigen Entwicklung ist es jedoch noch keine größere Vielfalt geworden. Der Hauptgrund ist, dass die Kosten im Vergleich zu anderen Polymeren immer noch zu hoch sind. Daher sollte eine der Hauptanweisungen der zukünftigen Polyimidforschung immer noch in der Monomer -Synthese- und Polymerisationsmethoden liegen, um Wege zu finden, um die Kosten zu senken.
1, Monomersynthese: Polyimidmonomer ist zwei Anhydrid (Tetra -Säure) und Diamin. Die Diamin -Synthesemethode ist reifer, viele Diamine haben eine kommerzielle Versorgung. Dianhydrid ist ein spezielleres Monomer, das als Aushärtungsmittel für Epoxidharze verwendet wird, die hauptsächlich in der Synthese von Polyimid verwendet werden. Benzol-Tetracarbonsäure-Dianhydrid und trimellitisches Anhydrid können aus Erdöl-Raffinerieprodukten, schweren aromatischen Ölen aus Tetramethylbenzol und Trimethylbenzol mit Gasphasen- und Flüssigphasenoxidation in einem Schritt extrahiert werden. Andere wichtige Dianhydride wie Diphenylketondianhydrid, Biphenyldianhydrid, Diphenylether -Dianhydrid und Hexafluorodianhydrid wurden mit verschiedenen Methoden synthetisiert, aber die Kosten sind sehr teur, z. Das Changchun Institute of Applied Chemistry der chinesischen Akademie der Wissenschaften, die von O-Xylol chloriert, oxidiert und dann durch Isomerisierung getrennt sind Eine Reihe von Dianhydrid als Rohstoff und ihr Potenzial, die Kosten einer großen Synthese zu senken, ist eine wertvolle Route.
2, Polymerisationsprozess: Die aktuelle Verwendung von zweistufigen, einstufigen Polykondensationsprozess verwendet hohe Siedepunktlösungsmittel, nicht protonische polare Lösungsmittel sind teurer, aber auch schwer zu entfernen und müssen schließlich mit hoher verarbeitet werden Temperaturen. Die PMR -Methode verwendet billige Alkohollösungsmittel. Thermoplastisches Polyimid kann auch Dianhydrid und Diamin direkt in der Extruderpolymerisationsgranulation verwenden, keine Lösungsmittel mehr benötigen und die Effizienz erheblich verbessern. Chloriertes phthalisches Anhydrid ohne Dianhydrid, direkt und Diamin, Bisphenol, Natriumsulfid oder Monosulfurpolymerisation, um Polyimid zu erhalten, ist der wirtschaftlichste synthetische Weg.
3, Verarbeitung: Die Anwendung von Polyimid ist so breit. Für die Verarbeitung ist auch eine Vielzahl von Anforderungen, wie z. , großvolumige Form, Ionenimplantation, Laser-Präzisionsbearbeitung, Nano-Hybridisierungstechnologie usw. für die Anwendung von Polyimid zur Eröffnung einer weiten Welt.
Mit der weiteren Verbesserung der Technologie für synthetische Verarbeitung und der Kostenreduzierung, während überlegene mechanische Eigenschaften, elektrische Isolationseigenschaften die thermoplastische Polyimid sicherlich seine herausragendere Rolle im zukünftigen Materialbereich zeigen. Und thermoplastisches Polyimid und seine gute Verarbeitbarkeit und günstiger.
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