一,Introdução à poliimida
A poliimida (PI) é uma estrutura molecular contendo elos de cadeia baseados em imida-de compostos poliméricos heterocíclicos aromáticos, é atualmente uma das melhores variedades de resistência ao calor de plásticos de engenharia, amplamente utilizada na aviação, aeroespacial, microeletrônica, nano, cristal líquido, laser e outros campos.
Recentemente, todos os países estão incluindo a investigação, desenvolvimento e utilização de PI no século XXI, um dos focos do desenvolvimento de novos materiais químicos. A poliimida, por suas excelentes características de desempenho e síntese, apresenta grandes perspectivas de aplicação, seja como material estrutural ou como material funcional.
A poliimida é conhecida como o topo da pirâmide dos materiais poliméricos, também conhecida como "solucionadora de problemas", e até mesmo alguns membros da indústria acreditam que "nenhuma poliimida não terá a tecnologia microeletrônica de hoje".
2, classificação e aplicação de poliimida
As poliimidas podem ser usadas em uma ampla gama de aplicações devido às suas excelentes propriedades e podem ser classificadas em vários tipos, incluindo plásticos de engenharia, fibras, poliimidas fotossensíveis, espumas, revestimentos, adesivos, filmes, aerogéis, compósitos e muito mais.
Dentre muitos polímeros, a poliimida é o único que possui uma ampla gama de aplicações e apresenta excelente desempenho em cada uma delas. A seguir, apresentarei os principais usos de cada variedade de poliimida.
1. Plástico de engenharia
O plástico de engenharia de poliimida possui termoendurecível e termoplástico, que pode ser dividido em politetrametileno tetracarbimida (PMMI), polieterimida (PEI), poliamida e imida (PAI), etc., têm usos próprios em diferentes campos.
PMMI em temperatura de distorção de calor de carga de 1,8 MPa de 360 graus, excelentes propriedades elétricas, pode ser usado para condições especiais de peças de precisão, rolamentos auto{2}lubrificantes de alta temperatura, vedações, impulsores de soprador, etc., também pode ser usado em contato com peças de válvulas de amônia líquida, peças do sistema de abastecimento de combustível de motores a jato.
PEI tem excelentes propriedades mecânicas, propriedades de isolamento elétrico, resistência à irradiação, resistência a altas temperaturas e resistência à abrasão, boa fluidez de fusão, taxa de encolhimento de moldagem de 0,5% a 0,7%, disponível para moldagem por injeção e extrusão, pós-processamento é relativamente fácil, também pode ser usado para métodos de soldagem e outros materiais combinados em eletrônicos e eletrodomésticos, aviação, automóveis, equipamentos médicos e outras indústrias são amplamente utilizados.
A resistência do PAI é a mais alta entre os plásticos não{0}}reforçados atuais, a resistência à tração é de 190 MPa, a resistência à flexão é de 250 MPa e a temperatura de distorção térmica chega a 274 graus sob a carga de 1,8 MPa. PAI tem boa resistência à ablação e eletromagnetismo sob alta temperatura e alta frequência, e tem boas propriedades adesivas a metais e outros materiais, usado principalmente para engrenagens, rolamentos e garras separadoras de fotocopiadoras, etc., e também pode ser usado para É usado principalmente para engrenagens, rolamentos e garras separadoras de fotocopiadoras, etc.
2. Fibra de poliimida
A fibra de poliimida é uma fibra importante de alto-desempenho, sua fibra de poliimida de alta temperatura é atualmente uma das fibras sintéticas orgânicas de temperatura mais alta, pode ser usada em 250 ~ 350 graus. Na resistência à luz, absorção de água, resistência ao calor e outros aspectos das fibras de aramida e sulfeto de polifenileno são mais superiores em comparação com o alto-desempenho da fibra de poliimida, a resistência da aramida é cerca de uma vez maior do que o desempenho mecânico atual de uma das melhores fibras sintéticas orgânicas. É uma das melhores fibras sintéticas orgânicas em termos de propriedades mecânicas.
Com o desenvolvimento contínuo de campos de alta-tecnologia, as propriedades físicas e químicas dos produtos de PI são cada vez mais exigentes. Os materiais PI tradicionais em mecânica, térmica e óptica, elétrica, magnética e outros aspectos do desempenho têm sido incapazes de atender aos modernos campos científicos e tecnológicos dos requisitos especiais do material. As fibras PI de alto-desempenho com suas propriedades mecânicas superiores, estabilidade ao calor, irradiação e outras características se tornarão a próxima geração de representantes típicos de fibras de alto-desempenho.
Atualmente, a indústria doméstica de fibra PI está envolvida principalmente em Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino e assim por diante. Entre eles, Hipolyking se tornou uma base importante para pesquisa, desenvolvimento e produção de poliimida na China. Jsshino, uma fibra orgânica de alto-desempenho com direitos de propriedade intelectual completamente independentes, passou na avaliação de conquistas científicas e tecnológicas em 2016 e, ao mesmo tempo, assumiu a liderança na conclusão da formulação do padrão nacional de "filamento de poliimida de alta-resistência e alto-módulo" em 2020.
3. Poliimida fotossensível (PSPI)
A poliimida fotossensível (PSPI) é uma classe de cadeia polimérica tanto no anel imida quanto nos genes fotossensíveis, conjunto de excelente estabilidade térmica, boas propriedades mecânicas, propriedades químicas e fotográficas de materiais orgânicos.
PSPI no campo da eletrônica, principalmente fotorresistente e embalagem eletrônica, dois papéis principais, na poliimida fotossensível adicionada ao sensibilizador, estabilizador, etc. pode ser obtido "fotorresistente poliimida". Comparado com o fotorresistente tradicional, porque a própria poliimida possui boas propriedades dielétricas, portanto, quando usada sem a necessidade de revestir o papel do meio de trabalho do agente de barreira à luz, pode encurtar bastante o processo e melhorar a eficiência da produção.
A tecnologia de produção de PSPI é controlada principalmente por empresas americanas e japonesas, das quais a Toray é uma das empresas mais bem-sucedidas do mundo no mercado de produtos PSPI positivos, e seus produtos positivos são usados em embalagens microeletrônicas, encapsulamento optoeletrônico e outros campos.
Restringida pelo atraso da tecnologia de produção, a indústria de poliimida da China ainda precisa estabilizar filmes e outros produtos de baixo custo, a produção de poliimida fotossensível é menor, a demanda do mercado depende de importações. No apoio político expresso 《Made in China 2025, os campos industrial, mecânico, eletrônico e outros da China estão entrando no estágio de substituição doméstica, as empresas nacionais para PSPI continuam a se aprofundar, algumas empresas dominaram a tecnologia de produção.
Atualmente, o layout do PSPI R&D, produção de empresas locais tem Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon{0}}chen, etc., o futuro do campo de substituição doméstica de espaço.
4. Espuma de poliimida
A espuma de poliimida é um tipo de material de poliimida, desenvolvido pela primeira vez na década de 1970 pelo Centro de Pesquisa Langley da NASA em cooperação com a Unitika America, usado no ônibus espacial e agora é amplamente utilizado em aeronaves, navios, trens, automóveis e outros campos. Possui características intrínsecas de retardador de chama,{2}}resistente ao calor, leve e ecologicamente correto, não-tóxico, e pode ser usado por um longo tempo sob temperatura ultra-alta, ultra-temperatura baixa, alta névoa salina, ruído forte, corrosão forte, radiação forte e outras condições extremas de serviço.
A espuma de poliimida pode ser dividida em três categorias:
Assim como a poliimida em geral, materiais de espuma com mide como cadeia principal, com temperatura de operação de 300 graus ou mais (espuma PI).
Materiais de espuma nos quais o anel mide existe como grupo lateral (espuma PMI).
Materiais de nano-espuma obtidos pela introdução de segmentos de cadeias gordurosas termicamente instáveis em poliimida e sua quebra em altas temperaturas.
O material de espuma de poliimida pertence a materiais funcionais avançados, tem sido cada vez mais utilizado na indústria aeroespacial, transporte marítimo, defesa nacional e microeletrônica e outros campos de alta-tecnologia no isolamento térmico, redução de vibração e ruído e isolamento e outros materiais importantes.
A aplicação mais importante da espuma PI é o isolamento térmico e o material de redução de ruído para navios. A espuma PI como primeira escolha de material de isolamento térmico e redução de ruído em novos navios de guerra está aumentando rapidamente.
A espuma PMI é um novo tipo de material de espuma de alta estrutura molecular com o melhor desempenho abrangente, que é um material de núcleo de espuma composto de alto-desempenho com alta resistência específica, alto módulo específico, alta taxa de fechamento e alta resistência ao calor, e tem as características de peso leve, alta resistência e resistência a altas/baixas temperaturas. Além disso, como o mais excelente material de núcleo de espuma estrutural, a espuma PMI é amplamente utilizada em pás de ventiladores, pás de helicópteros, aeroespacial e outros campos, e sua tendência de substituição pela espuma PET é clara, com um amplo espaço de mercado.
A espuma PI é-resistente ao calor, retardadora de chamas-, não produz gases nocivos, é fácil de instalar e é amplamente utilizada em materiais de isolamento térmico e de redução de ruído. Atualmente, a Marinha dos EUA utiliza espuma PI como material de isolamento térmico e acústico para todos os navios de superfície e submarinos, e a espuma SOLIMIDE produzida pela INSPEC tem sido utilizada por mais de 15 países para desenvolver o sistema de isolamento térmico e acústico para embarcações navais. Além disso, a espuma PI também é amplamente utilizada em navios civis, como navios de cruzeiro de luxo, lanchas e navios de gás natural liquefeito.
Semelhante à espuma PI, a aplicação da espuma PMI também é muito ampla. As aplicações típicas da espuma PMI incluem:
(1) Material do núcleo de espuma estrutural: excelente resistência à compressão-de alta temperatura, de modo que é amplamente utilizado como material de núcleo para pás de ventiladores, aviação, aeroespacial, navios, equipamentos esportivos, equipamentos médicos e outros campos;
(2) Materiais transparentes de ondas de banda larga: baixa constante dielétrica e perda tornam-nos amplamente utilizados em radares, antenas e outros campos;
(3) materiais de isolamento térmico e acústico: locomotivas-de alta velocidade, pneus, áudio e assim por diante.
Desde o século 21, o número de unidades envolvidas na pesquisa de espuma de poliimida na China cresceu significativamente e a indústria fez avanços tecnológicos significativos. Atualmente, os principais fabricantes nacionais de espuma de poliimida são Qingdao Ouc, Shkdchem e Tschina, Zgzts e AMMT. Entre eles, Ningbo Institute of Materials Tachnology & Engineering, CAS construiu um equipamento piloto de partículas de microespuma de poliimida, os produtos de poliimida Qingdao Ouc e Shkdchem passaram no teste militar.
5. Poliimidacflutuando
O uso da poliimida na preparação de revestimentos é uma de suas primeiras aplicações, sendo esse tipo de substância utilizado principalmente como revestimento isolante para fios esmaltados em revestimentos. Os revestimentos isolantes de fio esmaltado são principalmente fio redondo revestido por imersão, fio plano e outros tipos de fio de cobre nu com diâmetro de fio, fio de liga e camada externa de fio enrolado em fio de vidro, melhoram e estabilizam a camada externa do fio esmaltado.
Um dos índices importantes de revestimentos isolantes é o grau{0}}resistente ao calor, de acordo com o motor ICE da Associação Eletrotécnica Internacional de 1954{3}}85 e materiais isolantes elétricos no uso de padrões de classificação de estabilidade térmica, os materiais isolantes são divididos em sete graus resistentes ao calor.
Para atender aos requisitos da tecnologia industrial, o desenvolvimento de materiais de isolamento é caracterizado pelo sistema de isolamento deve ser capaz de atingir 180-200 graus a temperaturas mais altas para trabalhos de longo-prazo, mas sem perda significativa de peso e redução de resistência elétrica, e manter uma boa elasticidade, umidade, ozônio, resistência ao arco e outras propriedades. Os materiais de poliimida podem ser muito bons para atender aos requisitos deste uso, para preparar revestimento de isolamento de classe F-e superior ao calor-, a poliimida pode ser usada como verniz isolante para o fio eletromagnético ou como revestimentos de alta temperatura usados.