Poliimid charakteryzuje się wyjątkowo wysoką odpornością na ciepło, odpornością na bardzo niskie temperatury i dobrą stabilnością wymiarową.
Czym jest poliimid?
Poliimid (PI) to rodzaj materiału polimerowego o wysokiej odporności cieplnej, opracowany w latach 50. XX wieku. Ogólnie rzecz biorąc, odnosi się do rodzaju polimeru zawierającego pierścień imidowy (—CO—NH—CO—) na głównym łańcuchu. rzeczy.
Charakterystyka wydajnościowa
Ponieważ struktura poliimidu zawiera bardzo stabilne aromatyczne pierścienie heterocykliczne, posiada wiele doskonałych właściwości:
1. Odporność na ciepło:
Poliimid ma niezwykle silną odporność na ciepło. Analiza termograwimetryczna TGA pokazuje, że temperatura rozkładu poliimidu może osiągnąć 500℃-600℃. Jest to jeden z najbardziej stabilnych polimerów na tym etapie.
2. Odporność na niskie temperatury
Materiał poliimidowy ma odporność na bardzo niskie temperatury. Nawet w ciekłym azocie o bardzo niskiej temperaturze nie będzie kruchy i nadal będzie mógł zachować pewną wytrzymałość mechaniczną.
3. Dobre właściwości mechaniczne:
Wytrzymałość na rozciąganie folii z poliimidu homofenylenowego (Kapton) wynosi 170 MPa, a moduł sprężystości przy rozciąganiu 3,0 GPa, podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie folii z poliimidu bifenylowego (Upilex) sięga 400 MPa, a moduł sprężystości przy rozciąganiu wynosi 3–4 GPa i po wzmocnieniu może przekroczyć 200 GPa.
4. Dobra stabilność wymiarowa:
Materiał poliimidowy ma wyjątkowo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej. Współczynnik rozszerzalności cieplnej wynosi na ogół 2×105 ~ 3×10-5/℃. Współczynnik rozszerzalności cieplnej bifenylopoliimidu wynosi 1×10-6/℃. Rozszerzalność cieplna poszczególnych produktów Współczynnik może wynosić 1×10-7/℃, co jest zbliżone do współczynnika rozszerzalności cieplnej metalu. Właśnie ze względu na ten niski współczynnik rozszerzalności cieplnej PI może być szeroko stosowany w produkcji elastycznych płytek drukowanych.
5. Dobre właściwości dielektryczne i izolacyjne:
Stała dielektryczna materiałów poliimidowych wynosi na ogół od 3,0 do 3,6. Gdy wprowadza się atomy fluoru lub rozprasza się w nich powietrze w skali nano, stałą dielektryczną można zmniejszyć do wartości od 2,5 do 2,7 lub nawet niższej. Strata dielektryczna wynosi około 1×10-3, wytrzymałość dielektryczna wynosi 100 ~ 300 Kv/mm, a rezystancja objętościowa wynosi 1×1017 Ω.cm. Ta niska stała dielektryczna poliimidu zapewnia gwarancję jego zastosowania jako materiałów opakowaniowych i materiałów izolacyjnych w przemyśle mikroelektronicznym.
6. Dobra odporność na promieniowanie:
Materiały poliimidowe są stabilne w wysokiej temperaturze, w wysokiej próżni i pod wpływem promieniowania, a także mają niską zawartość substancji lotnych.
7. Dobra stabilność chemiczna:
Zwykle poliimid jest nierozpuszczalny w powszechnych rozpuszczalnikach organicznych, a powszechny rozpuszczalny poliimid jest rozpuszczalny tylko w niektórych określonych polarnych rozpuszczalnikach organicznych. Jednak poliimid, podobnie jak inne polimery aromatyczne, nie jest odporny na stężony kwas siarkowy i stężony kwas azotowy oraz halogeny. Poliimid ma silną odporność na hydrolizę w rozcieńczonych kwasach i wysoką stabilność na utleniacze i środki redukujące, szczególnie w wysokich temperaturach. Jednak ogólne odmiany nie są odporne na hydrolizę, szczególnie hydrolizę alkaliczną.
8. Dobra ognioodporność:
Poliimid jest samogasnącym polimerem o bardzo niskim wskaźniku dymu. Wskaźnik pozostałości węglowych po spalaniu w wysokiej temperaturze często przekracza 50%. Jest dobrym środkiem zmniejszającym temperaturę i ognioodpornym.
9. Nietoksyczny i biokompatybilny:
Poliimidy są nietoksyczne, a niektóre poliimidy są również bardzo biokompatybilne. Poliimidu można używać do produkcji naczyń stołowych i sprzętu medycznego i wytrzymuje tysiące sterylizacji.
10.Poliimid ma również swoje wady:
Tradycyjny poliimid jest nietopliwy i trudny do przetworzenia, folia jest twarda, krucha i ma słabą wytrzymałość; gdy jest stosowany w przemyśle mikroelektronicznym, jego współczynnik rozszerzalności cieplnej nie jest dobry. W przemyśle komunikacji optycznej jego przejrzystość jest słaba; jednocześnie jego przyczepność nie jest zbyt dobra.
Metoda syntezy poliimidu
Metody syntezy poliimidu można podzielić na dwie kategorie. Pierwszy typ polega na tworzeniu pierścienia imidowego podczas procesu polimeryzacji lub w reakcji makrocząsteczkowej; drugi typ polega na syntezie poliimidu z monomerów zawierających pierścienie imidowe. imina.
Pierwszy typ metody syntezy obejmuje głównie: reakcję dianhydrydu i diaminy w celu utworzenia poliimidu; reakcję kwasu tetrazasadowego i diaminy w celu utworzenia poliimidu; reakcję dwuzasadowego estru kwasu tetrazasadowego i diaminy. Poliimid itp. uzyskuje się z reakcji dianhydrydu i diizocyjanianu.
W drugim typie metody syntezy wykorzystano niemal wszystkie powszechnie stosowane reakcje polimeryzacji kondensacyjnej do syntezy różnych polimerów z pierścieniami imidowymi z monomerów z pierścieniami imidowymi, takich jak poliestroimid, poliamidoamidimid, poliwęglanoimid, poliuretanoimid itp.
Typ poliimidu
Zgodnie ze strukturą chemiczną powtarzających się jednostek, poliimidy można podzielić na trzy typy: poliimidy alifatyczne, półaromatyczne i aromatyczne. Zgodnie z właściwościami termicznymi, można je podzielić na dwa typy: termoplastyczne (w tym prawdziwe termoplastyczne i pseudotermoplastyczne) i termoutwardzalne.
Poliimid termoplastyczny może płynąć i odkształcać się po podgrzaniu i utrzymywać określony kształt po schłodzeniu. W określonym zakresie temperatur może być wielokrotnie zmiękczany przez ogrzewanie i utwardzany przez chłodzenie. Poliimidy bezwodnika eterowego uzyskane przez reakcję bezwodnika difenyloetero-tetrakarboksylowego z aromatycznymi diaminami należą do tej kategorii i mogą być formowane wielokrotnie w temperaturze 390°C.
Poliimid termoutwardzalny może zmięknąć i płynąć po pierwszym podgrzaniu. Po podgrzaniu do określonej temperatury następuje reakcja chemiczna - usieciowanie krzepnie i twardnieje. Ta zmiana jest nieodwracalna. Po tym, po ponownym podgrzaniu, nie może już zmięknąć i płynąć.
Poliimid termoutwardzalny jest zwykle wytwarzany z poliimidu o niskiej masie cząsteczkowej lub kwasu poliamidowego z nienasyconymi grupami na końcu i jest polimeryzowany przez nienasycone grupy końcowe, gdy jest używany. Zgodnie z różnymi środkami zamykającymi końce i metodami syntezy, są one głównie podzielone na żywicę bismaleimidową, żywicę poliimidową typu PMR, żywicę poliimidową zakończoną fenylem i asymetryczną żywicę poliimidową na bazie dianhydrydu. Żywica iminowa, rozpuszczalna żywica poliimidowa po imidyzacji i żywica poliimidowa zakończona etynylem.
