一, Bevezetés a poliimidbe
A poliimid (PI) egy aromás heterociklusos polimer vegyületek imid-alapú láncszemeit tartalmazó molekulaszerkezet, jelenleg a műszaki műanyagok hőállóságának egyik legjobb változata, amelyet széles körben alkalmaznak a repülésben, a repülésben, a mikroelektronikában, a nano-, folyadékkristály-, lézer- és egyéb területeken.
Az utóbbi időben minden ország bevonja a PI kutatását, fejlesztését és felhasználását a 21. században, amely az új vegyi anyagok fejlesztésének egyik fókusza. A poliimid kiemelkedő teljesítmény- és szintézistulajdonságai miatt nagyszerű alkalmazási lehetőségeket kínál, akár szerkezeti anyagként, akár funkcionális anyagként.
A poliimid a polimer anyagok piramisának csúcsaként, más néven „problémamegoldóként” ismert, és még egyes iparági bennfentesek is úgy vélik, hogy „nem poliimid nem rendelkezik a mai mikroelektronikai technológiával”.
2, Poliimid osztályozás és alkalmazás
A poliimidek kiváló tulajdonságaik miatt számos alkalmazási területen használhatók, és sokféle típusba sorolhatók, beleértve a műszaki műanyagokat, szálakat, fényérzékeny poliimideket, habokat, bevonatokat, ragasztókat, fóliákat, aerogéleket, kompozitokat stb.
Számos polimer közül a poliimid az egyetlen, amely széleskörű alkalmazási körrel rendelkezik, és mindegyikben kiemelkedő teljesítményt mutat. Az alábbiakban végigvezetem az egyes poliimidfajták főbb felhasználási területein.
1.Műszaki műanyag
A poliimid műszaki műanyagok hőre keményedő és hőre lágyuló műanyaggal rendelkeznek, amelyek politetrametilén-tetrakarbimidre (PMMI), poliéterimidre (PEI), poliamidra és imidre (PAI) stb. oszthatók, különböző területeken saját felhasználási területük van.
A PMMI 1,8 MPa terhelésű 360 fokos hőtorzítási hőmérséklettel, kiváló elektromos tulajdonságokkal, precíziós alkatrészek speciális körülményeihez használható, magas hőmérsékletű önkenő csapágyak, tömítések, légfúvó járókerekek stb., folyékony ammónia szelepalkatrészekkel, sugárhajtómű üzemanyag-ellátó rendszer részeivel érintkezve is használható.
A PEI kiváló mechanikai tulajdonságokkal, elektromos szigetelési tulajdonságokkal, sugárzásállósággal, magas hőmérséklettel és kopásállósággal, jó olvadékfolyékonysággal, 0,5-0,7% zsugorodási rátával rendelkezik, fröccsöntéshez és extrudáláshoz is használható, utófeldolgozása viszonylag egyszerű, hegesztési eljáráshoz és egyéb anyagokhoz is használható, amelyeket elektronikai és orvosi berendezésekben, autóipari berendezésekben és egyéb elektromos berendezésekben kombinálnak. használt.
A PAI szilárdsága a jelenlegi nem{0}}erősített műanyagok közül a legmagasabb, a szakítószilárdsága 190 MPa, a hajlítószilárdsága 250 MPa, a hőtorzulási hőmérséklet pedig 274 fokos 1,8 MPa terhelés mellett. A PAI jó ablációval és elektromágnesességgel szemben ellenálló magas hőmérsékleten és nagy frekvencián, jó tapadási tulajdonságokkal rendelkezik fémekhez és egyéb anyagokhoz, főleg fénymásolók fogaskerekeihez, csapágyaihoz és elválasztó karmaihoz stb., valamint felhasználható Főleg fogaskerekekhez, csapágyakhoz és szerkezeti anyagokhoz, valamint fénymásolók szerkezeti anyagaihoz, mágneses anyagaihoz stb. repülőgépek anyagai.
2.Poliimid szál
A poliimid szál fontos, nagy teljesítményű{0}}szál, magas hőmérsékletű poliimid szála jelenleg az egyik legmagasabb hőmérsékletű szerves szintetikus szál, 250-350 fokon használható. Az aramid- és polifenilén-szulfid szálak fényállósága, vízelnyelése, hőállósága és egyéb szempontjai jobbak a nagy -teljesítményű poliimid szál szilárdságához képest, mint az aramid körülbelül egyszerese, mint az egyik legjobb szerves szintetikus szál jelenlegi mechanikai teljesítménye. Mechanikai tulajdonságait tekintve az egyik legjobb szerves szintetikus szál.
A csúcstechnológiai területek folyamatos fejlődésével{0}} a PI-termékek fizikai és kémiai tulajdonságai egyre nagyobb követelményeket támasztanak. A hagyományos PI anyagok a mechanikai, hő- és optikai, elektromos, mágneses és egyéb teljesítmény szempontjából nem voltak képesek megfelelni a modern tudományos és technológiai területeken az anyag speciális követelményeinek. A kiváló mechanikai tulajdonságokkal, hőstabilitással, besugárzással és egyéb jellemzőkkel rendelkező, nagy teljesítményű PI-szálak a nagy teljesítményű szálak következő generációjává válnak.
Jelenleg a hazai PI szálas ipar főként Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino és így tovább. Közülük a Hipolyking a poliimid kutatás, fejlesztés és gyártás fontos bázisává vált Kínában. A Jsshino egy nagy teljesítményű, teljesen független szellemi tulajdonjoggal rendelkező szerves szál 2016-ban átment a tudományos és technológiai vívmányok értékelésén, és ezzel egyidejűleg átvette a vezetést a „nagy-szilárdságú és nagy{5}modulusú poliimid filamentum” nemzeti szabvány megfogalmazásában 2016-ban.
3. Fényérzékeny poliimid (PSPI)
A fényérzékeny poliimid (PSPI) az imidgyűrűben és a fényérzékeny génekben egyaránt megtalálható polimerláncok osztálya, amely kiváló hőstabilitást, jó mechanikai tulajdonságokat, valamint szerves anyagok kémiai és fotográfiai tulajdonságait biztosít.
PSPI területén az elektronika, elsősorban a fotoreziszt és az elektronikus csomagolás két fő szerepet, a fényérzékeny poliimid hozzáadott érzékenyítő, stabilizátor, stb lehet beszerezni "poliimid fotoreziszt". A hagyományos fotoreziszttel összehasonlítva, mivel maga a poliimid jó dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik, így ha a fényzáró szer munkaközegének bevonása nélkül használják, jelentősen lerövidítheti a folyamatot és javíthatja a gyártás hatékonyságát.
A PSPI gyártástechnológiáját elsősorban amerikai és japán cégek irányítják, amelyek közül a Toray a világ egyik legsikeresebb vállalkozása a pozitív PSPI termékek piacán, pozitív termékeit pedig mikroelektronikai csomagolásban, optoelektronikai tokozásban és egyéb területeken használják.
A gyártástechnológia elmaradottsága miatt korlátozva a kínai poliimid ipar továbbra is fóliázni és más alacsony végterméket kell-stabilizálni, a fényérzékeny poliimid gyártása kisebb, a piaci kereslet az importtól függ. A 《Made in China 2025 expressz szakpolitikai támogatásban a kínai ipari, mechanikai, elektronikai és egyéb területek a hazai helyettesítési szakaszba lépnek, a PSPI hazai vállalatai tovább mélyülnek, egyes vállalatok pedig elsajátították a gyártási technológiát.
Jelenleg az elrendezés a PSPI K + F, a termelés a helyi vállalkozások Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon{0}}chen, stb, a jövőben a területen a hazai helyettesítő helyet.
4.Poliimid hab
A poliimid hab egyfajta poliimid anyag, amelyet először az 1970-es években fejlesztett ki a NASA Langley Research Center a Unitika America-val együttműködésben, és amelyet az űrrepülőgépen használnak, és ma már széles körben használják repülőgépeken, hajókon, vonatokon, autókban és más területeken. Lángálló, hőálló, könnyű és környezetbarát, nem-toxikus tulajdonságokkal rendelkezik, és hosszú ideig használható ultra-magas hőmérsékleten, ultra-alacsony hőmérsékleten, magas sópermet, erős zaj, erős korrózió, erős sugárzás és egyéb szélsőséges üzemi körülmények között.
A poliimid hab három kategóriába sorolható:
Ugyanúgy, mint általában a poliimid, habanyagok, amelyek főlánca mide, 300 fokos vagy magasabb üzemi hőmérséklettel (PI hab).
Habanyagok, amelyekben a középgyűrű oldalcsoportként létezik (PMI hab).
Nano{0}}habanyagok, amelyeket termikusan instabil zsírlánc-szegmensek poliimidbe való bejuttatásával és magas hőmérsékleten történő feltörésével állítanak elő.
A poliimid hab a fejlett funkcionális anyagok közé tartozik, egyre gyakrabban használják a repülésben, az óceáni közlekedésben, a honvédelemben és a mikroelektronikában, valamint más csúcstechnológiás{0}} területeken a hőszigetelés, a rezgés- és zajcsökkentés, valamint a szigetelés és más kulcsfontosságú anyagok területén.
A PI hab legfontosabb felhasználási területe a hajók hőszigetelő és zajcsökkentő anyaga. A PI hab az új hadihajók hőszigetelő és zajcsökkentő anyagának első számú választása rohamosan terjed.
A PMI hab egy új típusú nagy molekulaszerkezetű habanyag, amely a legjobb átfogó teljesítménnyel rendelkezik, amely egy nagy teljesítményű, nagy fajlagos szilárdságú, nagy fajlagos modulusú, nagy zárási sebességgel és nagy hőállósággal rendelkező, nagy teljesítményű kompozit habanyag, amely könnyű súly, nagy szilárdság és magas/alacsony hőmérsékleti ellenállás jellemzi. Ezen túlmenően, mint a legkiválóbb szerkezeti habanyag, a PMI-habot széles körben használják ventilátorlapátokban, helikopterlapátokban, repülési és egyéb területeken, és a PET-hab helyettesítési tendenciája egyértelmű, széles piaci térrel.
A PI hab hőálló-, égésgátló-, nem termel káros gázokat, könnyen felszerelhető, széles körben használják hőszigetelő és zajcsökkentő anyagokban. Jelenleg az Egyesült Államok haditengerészete PI habot használ hő- és hangszigetelő anyagként minden felszíni hajóhoz és tengeralattjáróhoz, az INSPEC által gyártott SOLIMIDE habot pedig több mint 15 ország használta a haditengerészeti hajók hő- és hangszigetelő rendszerének fejlesztésére. Ezen túlmenően, a PI habot széles körben használják polgári hajókon is, például luxus tengerjáró hajókon, motorcsónakokon és cseppfolyósított földgázt szállító hajókon.
A PI habhoz hasonlóan a PMI hab alkalmazása is nagyon széles. A PMI hab jellemző alkalmazásai a következők:
(1) Szerkezeti habanyag: kiválóan ellenáll a magas-hőmérsékletű kompressziónak, így széles körben használják ventilátorlapátok, légi közlekedés, űrrepülés, hajók, sportfelszerelések, orvosi berendezések és egyéb területek maganyagaként;
(2) Szélessávú hullám-átlátszó anyagok: alacsony dielektromos állandója és vesztesége miatt széles körben használják radar-, antenna- és egyéb területeken;
(3) hő- és hangszigetelő anyagok:{1}}nagysebességű mozdonyok, gumiabroncsok, hang és így tovább.
A 21. század óta Kínában jelentősen megnőtt a poliimid hab kutatásával foglalkozó egységek száma, és az ipar jelentős technológiai áttöréseket ért el. Jelenleg a fő hazai poliimidhab gyártók a Qingdao Ouc, a Shkdchem és a Tschina, a Zgzts és az AMMT. Közülük a Ningbo Institute of Materials Tachnology ＆ Engineeing, CAS épített egy poliimid mikrohab részecskék kísérleti berendezést, Qingdao Ouc és Shkdchem poliimid termékek teljesítették a katonai tesztet.
5. Poliimidczabozás
A poliimid felhasználása bevonatok előállításában az egyik legkorábbi alkalmazási területe, és ezt a fajta anyagot főként bevonatokban zománcozott huzalok szigetelő bevonataként használják. A zománcozott huzalszigetelő bevonatok főként mártott-bevonatú körhuzalból, lapos huzalból és más típusú huzalátmérőjű csupasz rézhuzalból, ötvözött huzalból és üveghuzalba burkolt huzal külső rétegéből állnak, javítják és stabilizálják a zománcozott huzal külső rétegét.
A szigetelőbevonatok egyik fontos mutatója a hőállóság-, az 1954-es Nemzetközi Elektrotechnikai Szövetség ICE-85 motor- és elektromos szigetelőanyagai szerint a hőstabilitási osztályozási szabványok használatában a szigetelőanyagok hét hőálló fokozatba sorolhatók.
Az ipari technológiai követelményeknek való megfelelés érdekében a szigetelőanyagok fejlesztését az jellemzi, hogy a szigetelőrendszernek képesnek kell lennie 180-200 fokkal magasabb hőmérsékletre a hosszú távú munkavégzéshez, de nem kell jelentős súlyveszteséggel és elektromos szilárdságcsökkenéssel járnia, valamint meg kell őriznie a jó rugalmasságot, nedvesség-, ózon-, ívellenállást és egyéb tulajdonságokat. A poliimid anyagok nagyon jók lehetnek az ilyen felhasználás követelményeinek kielégítésére, az F-osztályú és annál magasabb hőállóságú-minőségű szigetelőbevonatok készítésére, a poliimid felhasználható az elektromágneses vezetékek szigetelő lakkjaként, vagy magas hőmérsékletű bevonatokként.