一, Введення в поліімід
Поліімід (PI) – це молекулярна структура, що містить -ланцюгові ланки ароматичних гетероциклічних полімерних сполук на основі іміду. Наразі це один із найкращих різновидів термостійкості інженерних пластмас, які широко використовуються в авіації, аерокосмічній техніці, мікроелектроніці, нанотехнологіях, рідких кристалах, лазерах та інших галузях.
Останнім часом усі країни включають дослідження, розробку та використання PI у 21 столітті, один із фокусів розробки нових хімічних матеріалів. Поліімід, завдяки своїм видатним характеристикам у продуктивності та синтезі, має великі перспективи застосування, будь то як конструкційний матеріал або як функціональний матеріал.
Поліімід відомий як вершина піраміди полімерних матеріалів, також відомий як «вирішувач проблем», і навіть деякі інсайдери в галузі вважають, що «жоден поліімід не матиме сучасної технології мікроелектроніки».
2, класифікація та застосування полііміду
Полііміди можуть бути використані в широкому діапазоні застосувань завдяки своїм чудовим властивостям і можуть бути класифіковані за різними типами, включаючи конструкційні пластики, волокна, світлочутливі полііміди, піни, покриття, клеї, плівки, аерогелі, композити тощо.
Серед багатьох полімерів поліімід є єдиним, який має широкий спектр застосувань і демонструє видатні характеристики в кожному з них. Нижче я розповім про основні способи використання кожного різновиду полііміду.
1.Інженерний пластик
Поліімідний інженерний пластик має термореактивний і термопласт, який можна розділити на політетраметилентетракарбімід (PMMI), поліефірімід (PEI), поліамід-імід (PAI) тощо, які мають власне застосування в різних областях.
PMMI при навантаженні 1,8 МПа, температура теплового викривлення 360 градусів, відмінні електричні властивості, можна використовувати для особливих умов точних деталей, високотемпературних само-змащувальних підшипників, ущільнень, робочих коліс повітродувки тощо, також можна використовувати в контакті з частинами клапана рідкого аміаку, частинами системи подачі палива для реактивних двигунів.
PEI має чудові механічні властивості, електроізоляційні властивості, стійкість до опромінення, високу температуру та стійкість до стирання, хорошу текучість розплаву, швидкість усадки при формуванні від 0,5% до 0,7%, доступний для лиття під тиском та екструзії, пост{2}}обробка відносно проста, також може використовуватися для методу зварювання та інших матеріалів, поєднаних в електроніці та електричних приладах, авіації, автомобілях, медичному обладнанні та широко використовуються інші галузі.
Міцність PAI є найвищою серед сучасних не{0}}армованих пластмас, міцність на розрив становить 190 МПа, міцність на вигин — 250 МПа, а температура теплової деформації досягає 274 градусів під навантаженням 1,8 МПа. PAI має хорошу стійкість до абляції та електромагнетизму за високої температури та високої частоти, а також має хороші адгезійні властивості до металів та інших матеріалів, в основному використовується для шестерень, підшипників та роздільних кігтів фотокопіювальних апаратів тощо, і його також можна використовувати для. В основному використовується для шестерень, підшипників та роздільних кігтів копіювальних машин тощо. Його також можна використовувати для абляційних матеріалів, магнітно-проникних матеріалів та конструкційних матеріалів літаків.
2.Поліімідне волокно
Поліімідне волокно є важливим високо-ефективним волокном, його високотемпературне поліімідне волокно наразі є одним із найвищих температур серед органічних синтетичних волокон, можна використовувати при 250~350 градусах. Стосовно світлостійкості, водопоглинання, термостійкості та інших аспектів арамідні та поліфеніленсульфідні волокна є кращими порівняно з поліімідними волокнами з високою-ефективністю, ніж міцність араміду приблизно в рази вища, ніж поточні механічні характеристики одного з найкращих органічних синтетичних волокон. Це одне з найкращих органічних синтетичних волокон з точки зору механічних властивостей.
З безперервним розвитком галузей високих-технологій фізичні та хімічні властивості інгібіторів інгібіторів стають все більш вимогливими. Традиційні PI матеріали в механіці, теплові та оптичні, електричні, магнітні та інші аспекти продуктивності не змогли задовольнити сучасні наукові та технологічні галузі особливих вимог до матеріалу. Високоефективні волокна PI з чудовими механічними властивостями, термостабільністю, опроміненням та іншими характеристиками стануть типовим представником наступного покоління високоефективних-волокон.
В даний час вітчизняна промисловість PI волокна в основному займається Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino і так далі. Серед них Hipolyking став важливою базою для досліджень, розробки та виробництва полііміду в Китаї. Jsshino, високоефективне органічне волокно з повністю незалежними правами інтелектуальної власності, пройшло оцінку наукових і технологічних досягнень у 2016 році, і водночас взяло на себе лідерство в завершенні розробки національного стандарту «високо-міцної та високо-модульної поліімідної нитки» у 2020 році.
3. Світлочутливий поліімід (PSPI)
Фоточутливий поліімід (PSPI) — це клас полімерного ланцюга як в імідному кільці, так і в фоточутливих генах, набір чудової термічної стабільності, хороших механічних властивостей, хімічних і фотографічних властивостей органічних матеріалів.
PSPI в галузі електроніки, головним чином фоторезисту та електронної упаковки дві основні ролі, у фоточутливому полііміді, доданому до сенсибілізатора, стабілізатора тощо, можна отримати "поліімідний фоторезист". Порівняно з традиційним фоторезистом, оскільки сам поліімід має хороші діелектричні властивості, тому при використанні без необхідності покриття ролі робочого середовища світлозахисного агента може значно скоротити процес і підвищити ефективність виробництва.
Технологія виробництва PSPI в основному контролюється американськими та японськими компаніями, серед яких Toray є одним із найуспішніших підприємств у світі на ринку позитивних продуктів PSPI, і її позитивні продукти використовуються в упаковці мікроелектроніки, оптоелектронної інкапсуляції та інших сферах.
Обмежена відсталістю технології виробництва поліімідної промисловості Китаю все ще потрібно стабілізувати плівку та інші низько-кінцеві продукти, виробництво світлочутливого полііміду менше, ринковий попит залежить від імпорту. У рамках експрес-підтримки політики «Зроблено в Китаї 2025» промислові, механічні, електронні та інші галузі Китаю переходять на стадію внутрішньої заміни, вітчизняні підприємства для PSPI продовжують поглиблюватися, деякі компанії освоїли технологію виробництва.
В даний час макет PSPI R & D, виробництво місцевих підприємств мають Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen тощо, майбутнє сфери внутрішнього заміщення космосу.
4. Пінополіімід
Поліімідна піна — це тип поліімідного матеріалу, вперше розроблений у 1970-х роках дослідницьким центром NASA Langley у співпраці з Unitika America, використовувався на космічних човниках і зараз широко використовується в літаках, кораблях, поїздах, автомобілях та інших галузях. Він має вогнезахисні, -термостійкі, легкі та екологічно чисті не-токсичні характеристики, і може використовуватися протягом тривалого часу за над-високої температури, ультра-низької температури, сильного сольового туману, сильного шуму, сильної корозії, сильного випромінювання та інших екстремальних умов експлуатації.
Пінополіімід можна розділити на три категорії:
Як і загалом поліімід, піноматеріали з мідом як основним ланцюгом, з робочою температурою 300 градусів або більше (піна PI).
Спінені матеріали, в яких середнє кільце існує як бічна група (пінопласт PMI).
Нано-піноматеріали, отримані введенням термічно нестабільних сегментів жирового ланцюга в поліімід і їх розтріскуванням за високих температур.
Пінополіімідний матеріал належить до передових функціональних матеріалів і все частіше використовується в аерокосмічній галузі, морському транспорті, національній обороні та мікроелектроніці та інших галузях високих- технологій у теплоізоляції, зниженні вібрації та шуму, ізоляції та інших ключових матеріалах.
Найважливішим застосуванням поліетиленової піни є теплоізоляція та матеріал для зниження шуму для суден. PI піна як перший вибір теплоізоляції та шумозаглушення на нових військових кораблях швидко зростає.
Пінопласт PMI – це новий тип пінопласту з високою молекулярною структурою з найкращими комплексними характеристиками, який є високо-ефективним композитним пінопластовим матеріалом серцевини з високою питомою міцністю, високим питомим модулем, високою швидкістю змикання та високою термостійкістю, а також має характеристики легкої ваги, високої міцності та стійкості до високих/низьких температур. Крім того, як найпрекрасніший структурний пінополіуретановий матеріал, пінопласт PMI широко використовується в лопатях вентиляторів, лопатях вертольотів, аерокосмічній галузі та інших галузях, і його тенденція заміни ПЕТ пінопласту очевидна, з широким ринковим простором.
Пінопласт PI термостійкий, -вогнестійкий, не виділяє шкідливих газів, простий у монтажі, широко використовується в теплоізоляційних і шумозаглушувальних матеріалах. В даний час ВМС США використовують пінопласт PI як тепло- і звукоізоляційний матеріал для всіх надводних кораблів і підводних човнів, а піна SOLIMIDE, вироблена компанією INSPEC, використовується в більш ніж 15 країнах для розробки систем тепло- і звукоізоляції для військово-морських суден. Крім того, PI піна також широко використовується на цивільних суднах, таких як розкішні круїзні лайнери, швидкісні катери та судна, що працюють на зрідженому природному газі.
Подібно до піни PI, піна PMI також дуже широка. Типове застосування піни PMI включає:
(1) Матеріал серцевини зі структурної піни: чудова стійкість до високо{1}}температурного стиснення, тому він широко використовується як матеріал серцевини для лопатей вентиляторів, авіації, космонавтики, кораблів, спортивного обладнання, медичного обладнання та інших галузей;
(2) Широкосмугові хвиле-прозорі матеріали: низька діелектрична проникність і втрати роблять його широко використовуваним у радарах, антенах та інших галузях;
(3) тепло- та звукоізоляційні матеріали: високо-швидкісні локомотиви, шини, аудіотехніка тощо.
Починаючи з 21-го століття, кількість підрозділів, які займаються дослідженнями поліімідної піни в Китаї, значно зросла, і галузь зробила значні технологічні прориви. В даний час основними вітчизняними виробниками пінополііміду є Qingdao Ouc, Shkdchem і Tschina, Zgzts і AMMT. Серед них Нінбоський інститут технології матеріалів ＆ Engineering, CAS створив пілотне обладнання для мікропінопласту з полііміду, поліімідні продукти Qingdao Ouc і Shkdchem пройшли військові випробування.
5.Поліімідcвівсянка
Використання полііміду для виготовлення покриттів є одним із найперших застосувань, і цей тип речовини в основному використовується як ізоляційне покриття для емальованих проводів у покриттях. Ізоляційні покриття емальованого дроту — це в основному круглий дріт, плоский дріт із покриттям зануренням, плоский дріт та інші типи оголеного мідного дроту, дроту зі сплаву та скляного дроту, зовнішній шар дроту, що покращує та стабілізує зовнішній шар емальованого дроту.
Одним із важливих показників ізоляційних покриттів є ступінь термостійкості, відповідно до 1954 року Міжнародної електротехнічної асоціації ICE-85 моторних і електроізоляційних матеріалів із використанням стандартів класифікації термічної стабільності, ізоляційні матеріали поділяються на сім класів термостійкості.
Щоб відповідати вимогам промислової технології, розвиток ізоляційних матеріалів характеризується тим, що ізоляційна система повинна бути здатна витримувати температуру від 180-200 градусів до вищих температур для тривалої-роботи, але без значної втрати ваги та зниження електричної міцності, а також зберігати хорошу еластичність, вологість, стійкість до озону, дуги та інші властивості. Поліімідні матеріали можуть дуже добре відповідати вимогам цього використання, щоб підготувати термостійке ізоляційне покриття класу F- і вище-, поліімід можна використовувати як ізоляційний лак для електромагнітного дроту або як високотемпературне покриття.