Vysoce výkonný materiál – polyimid (1)

Polyimid, všeuměl v oblasti polymerních materiálů, vzbudil zájem mnoha výzkumných ústavů v Číně a některé podniky také začaly vyrábět – náš vlastní polyimidový materiál.
I. Přehled
Jako speciální inženýrský materiál je polyimid široce používán v letectví, kosmonautice, mikroelektronice, nanometru, tekutých krystalech, separační membráně, laseru a dalších oborech.V poslední době země uvádějí seznam výzkumu, vývoje a využitípolyimidjako jeden z nejslibnějších technických plastů 21. století.Polyimid, díky svým vynikajícím vlastnostem ve výkonu a syntéze, ať už se používá jako konstrukční materiál nebo jako funkční materiál, byly plně uznány jeho obrovské aplikační vyhlídky a je známý jako „expert na řešení problémů“ (protion solver ), a věří, že „bez polyimidu by dnes neexistovala žádná mikroelektronická technologie“.

Za druhé, výkon polyimidu
1. Podle termogravimetrické analýzy plně aromatického polyimidu je teplota jeho rozkladu obecně kolem 500 °C.Polyimid syntetizovaný z bifenyldianhydridu a p-fenylendiaminu má teplotu tepelného rozkladu 600 °C a je jedním z dosud tepelně nejstabilnějších polymerů.
2. Polyimid snese extrémně nízké teploty, např. v kapalném heliu při -269°C, nebude křehký.
3. Polyimidmá vynikající mechanické vlastnosti.Pevnost v tahu neplněných plastů je nad 100 Mpa, fólie (Kapton) z homofenylenpolyimidu je nad 170 Mpa a polyimidu bifenylového typu (UpilexS) do 400 Mpa.Jako technický plast je množství elastického filmu obvykle 3-4 Gpa a vlákno může dosáhnout 200 Gpa.Podle teoretických výpočtů může vlákno syntetizované anhydridem kyseliny ftalové a p-fenylendiaminem dosáhnout 500 Gpa, na druhém místě po uhlíkových vláknech.
4. Některé druhy polyimidů jsou nerozpustné v organických rozpouštědlech a stabilní vůči zředěným kyselinám.Obecné odrůdy nejsou odolné vůči hydrolýze.Tento zdánlivý nedostatek odlišuje polyimid od jiných vysoce výkonných polymerů.Charakteristické je, že surovinu dianhydrid a diamin lze získat alkalickou hydrolýzou.Například u filmu Kapton může míra obnovy dosáhnout 80 % až 90 %.Změnou struktury lze získat i docela hydrolýzu odolné odrůdy, např. vydrží 120 °C, 500 hodin varu.
5. Koeficient tepelné roztažnosti polyimidu je 2×10-5－3×10-5℃, Guangcheng termoplastický polyimid je 3×10-5℃, bifenylový typ může dosáhnout 10-6℃, jednotlivé odrůdy mohou být až 10- 7 °C.
6. Polyimid má vysokou odolnost proti záření a jeho film má míru zachování pevnosti 90 % po ozáření rychlými elektrony 5×109 rad.
7. Polyimidmá dobré dielektrické vlastnosti, s dielektrickou konstantou asi 3,4.Zavedením fluoru nebo disperzí vzduchových nanometrů v polyimidu lze dielektrickou konstantu snížit na přibližně 2,5.Dielektrická ztráta je 10-3, dielektrická pevnost je 100-300KV/mm, Guangcheng termoplastický polyimid je 300KV/mm, objemový odpor je 1017Ω/cm.Tyto vlastnosti zůstávají na vysoké úrovni v širokém teplotním a frekvenčním rozsahu.
8. Polyimid je samozhášecí polymer s nízkou kouřivostí.
9. Polyimid má velmi malé odplynění za extrémně vysokého vakua.
10. Polyimid je netoxický, lze jej použít k výrobě nádobí a lékařských přístrojů a vydrží tisíce dezinfekcí.Některé polyimidy mají také dobrou biokompatibilitu, např. jsou nehemolytické v testu krevní kompatibility a netoxické v testu cytotoxicity in vitro.

3. Několik způsobů syntézy:
Existuje mnoho druhů a forem polyimidu a existuje mnoho způsobů, jak jej syntetizovat, takže jej lze vybrat podle různých aplikačních účelů.Tento druh flexibility v syntéze je také pro ostatní polymery obtížné.

1. Polyimidse syntetizuje hlavně z dibazických anhydridů a diaminů.Tyto dva monomery jsou kombinovány s mnoha dalšími heterocyklickými polymery, jako je polybenzimidazol, polybenzimidazol, polybenzothiazol, polychinon Ve srovnání s monomery, jako je fenol a polychinolin, je zdroj surovin široký a syntéza je také relativně snadná.Existuje mnoho druhů dianhydridů a diaminů a různými kombinacemi lze získat polyimidy s různými vlastnostmi.
2. Polyimid může být polykondenzován při nízké teplotě pomocí dianhydridu a diaminu v polárním rozpouštědle, jako je DMF, DMAC, NMP nebo směsné rozpouštědlo THE/methanol, za získání rozpustné kyseliny polyamové, po vytvoření filmu nebo zvlákňování Zahřátím na asi 300 °C pro dehydratace a cyklizace na polyimid;acetanhydridové a terciární aminové katalyzátory mohou být také přidány k polyamové kyselině pro chemickou dehydrataci a cyklizaci za získání polyimidového roztoku a prášku.Diamin a dianhydrid mohou být také zahřívány a polykondenzovány v rozpouštědle s vysokou teplotou varu, jako je fenolické rozpouštědlo, za získání polyimidu v jednom kroku.Kromě toho lze polyimid také získat reakcí esteru dvojsytné kyseliny a diaminu;může být také převeden z kyseliny polyamové nejprve na polyisoimid a poté na polyimid.Všechny tyto metody přinášejí pohodlí při zpracování.První z nich se nazývá metoda PMR, která dokáže získat roztok s nízkou viskozitou, vysokým obsahem tuhé látky a má okno s nízkou viskozitou taveniny během zpracování, což je zvláště vhodné pro výrobu kompozitních materiálů;posledně jmenovaný se zvyšuje Aby se zlepšila rozpustnost, během procesu konverze se neuvolňují žádné nízkomolekulární sloučeniny.
3. Pokud je čistota dianhydridu (nebo tetrakyseliny) a diaminu kvalifikována, bez ohledu na to, jaká polykondenzační metoda se použije, je snadné získat dostatečně vysokou molekulovou hmotnost a molekulovou hmotnost lze snadno upravit přidáním jednotkového anhydridu nebo jednotka aminu.
4. Polykondenzace dianhydridu (nebo tetrakyseliny) a diaminu, pokud molární poměr dosáhne ekvimolárního poměru, tepelné zpracování ve vakuu může značně zvýšit molekulovou hmotnost pevného nízkomolekulárního prepolymeru, čímž se zlepší zpracování a tvorba prášku.Přijďte pohodlně.
5. Je snadné zavést reaktivní skupiny na konec řetězce nebo řetězce za vzniku aktivních oligomerů, čímž se získá termosetový polyimid.
6. Využití karboxylové skupiny v polyimidu k provedení esterifikace nebo tvorby soli a zavedení fotosenzitivních skupin nebo alkylových skupin s dlouhým řetězcem k získání amfifilních polymerů, které lze použít k získání fotorezistů nebo je lze použít při přípravě LB filmů.
7. Obecný proces syntézy polyimidu neprodukuje anorganické soli, což je zvláště výhodné pro přípravu izolačních materiálů.
8. Dianhydrid a diamin jako monomery se snadno sublimují ve vysokém vakuu, takže se snadno tvořípolyimidfilm na obrobky, zejména zařízení s nerovným povrchem, napařováním.