1. 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 incluíram a investigação, desenvolvimento e utilização de PI no século XXI como um dos focos de 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".
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Pirâmide de materiais poliméricos
2. classificação e aplicação de poliimida
A poliimida pode ser usada em diversos campos devido ao seu excelente desempenho e também pode ser dividida em vários tipos, incluindo plásticos de engenharia, fibras, poliimida fotossensível, espumas, revestimentos, adesivos, filmes, aerogéis, compósitos e assim por diante.
A poliimida é amplamente utilizada
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).Plásticos de engenharia
Os plásticos de engenharia de poliimida podem ser divididos em termoendurecíveis e termoplásticos, podem ser divididos em poli(tetrametileno tetraimida) (PMMI), polieterimida (PEI), poliamida e imida (PAI), etc., têm seus próprios usos 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, alta temperatura e resistência à abrasão, boa fluidez de fusão, encolhimento de moldagem de 0,5% a 0,7%, disponível para moldagem por injeção e extrusão, pós{2}}processamento é mais fácil, também pode ser usado para métodos de soldagem e outros materiais combinados em eletrônicos e aparelhos elétricos, aeroespacial, automotivo, 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 em 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 pode ser usado para materiais de ablação de aeronaves, materiais de transmitância e outros materiais, e pode ser usado na produção de dispositivos eletrônicos. É usado principalmente para engrenagens, rolamentos e garras separadoras de copiadoras, etc. Também pode ser usado para materiais ablativos, materiais magneticamente permeáveis e materiais estruturais de aeronaves.
Poliimida para peças de alto desempenho
(2). Fibra de poliimida
A fibra de poliimida é uma importante fibra 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 em comparação com a superioridade das fibras de poliimida de alto-desempenho do que a força da aramida é cerca de uma vez maior do que o desempenho mecânico atual do melhor orgânico. uma das melhores fibras sintéticas orgânicas em termos de propriedades mecânicas.
Com o desenvolvimento contínuo de campos de alta-tecnologia, suas propriedades físicas e químicas dos produtos PI são cada vez mais exigentes, os materiais PI tradicionais em mecânica, térmica e óptica, elétrica, magnética e outros aspectos do desempenho não foram capazes de atender aos campos científicos e tecnológicos modernos dos requisitos especiais do material, fibras PI de alto-desempenho com suas propriedades mecânicas superiores, estabilidade térmica, irradiação e outras características da próxima geração de fibras de alto-desempenho se tornarão um representante típico da fibra.
Atualmente, a indústria doméstica de fibra PI está envolvida principalmente em Jiangsu Aoshen, Changchun Gaoqi, Kejiu New Material, Jiangsu Xiannuo e assim por diante. Entre eles, Changchun Gaoqi se tornou uma base importante para pesquisa, desenvolvimento e produção de poliimida na China, e uma fibra orgânica de alto-desempenho com direitos de propriedade intelectual completamente independentes do ceno de Jiangsu passou na avaliação de conquistas científicas e tecnológicas em 2016, e também assumiu a liderança em 2020 para concluir o desenvolvimento de padrões nacionais de "filamento de poliimida de alta-resistência e alto{5}}módulo".
Fibra de poliimida
(3). Poliimida fotossensível (PSPI)
A poliimida fotossensível (PSPI) é uma classe de cadeia polimérica tanto do anel imida quanto dos genes fotossensíveis, conjunto de excelente estabilidade térmica, boas propriedades mecânicas, propriedades químicas e fotográficas de materiais orgânicos.
Poliimida fotossensível no campo da eletrônica, principalmente fotorresistente e embalagens eletrônicas dois papéis principais, na poliimida fotossensível adicionada ao sensibilizador, estabilizador, etc. pode ser obtido "fotorresistente poliimida". Em comparação com os fotorresistentes tradicionais, a própria poliimida possui boas propriedades dielétricas, portanto não é necessário revestir o meio de trabalho ao usar o papel de barreira luminosa, o que pode encurtar bastante o processo e melhorar a eficiência da produção.
A tecnologia de produção de poliimida fotossensível (PSPI) é controlada principalmente por empresas norte-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 é estável para filmes e outros produtos de baixo custo, a produção de poliimida fotossensível é menor, a demanda do mercado depende de importações. No apoio político "Made in China 2025", os campos industrial, mecânico, eletrônico e outros da China estão entrando na fase 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 são Rui Huatai, novos materiais Ming Shi, indústria nacional de plástico eólico, Dinglong Technology, etc., o futuro do campo de substituição doméstica de espaço.
Poliimida para fotorresiste
(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, agora é amplamente utilizado em aeronaves, navios, trens, automóveis e outros campos, com a natureza de retardador de chama, resistente ao calor,-resistente, leve e ecologicamente correto, não-tóxico, pode ser um longo período em temperatura ultra-alta, temperatura ultra-baixa, alto teor de sal spray, ruído forte, corrosão forte, radiação forte e outras condições extremas de serviço.
A espuma de poliimida pode ser dividida em três categorias:
(a) O mesmo que a poliimida geral, a imida como cadeia principal do material de espuma, o uso da temperatura atinge mais de 300 graus (espuma PI)
(b) Materiais de espuma nos quais o anel imida existe como um grupo lateral (espuma PMI)
(c) Nano-materiais de espuma obtidos pela introdução de segmentos de cadeias gordurosas termicamente instáveis em poliimida e quebrando-os em altas temperaturas.
Os materiais de espuma de poliimida pertencem aos materiais funcionais avançados e têm sido cada vez mais usados na indústria aeroespacial, no transporte marítimo, na defesa nacional e na microeletrônica e em outros campos de alta-tecnologia, como isolamento térmico, redução de vibração e ruído, isolamento e outros materiais importantes.
A espuma PI é atualmente a aplicação mais importante para navios com materiais de isolamento térmico e redução de ruído, a marinha da China está atualmente no terceiro clímax da construção naval, a espuma PI como um novo tipo de navios de guerra na primeira escolha de materiais de isolamento térmico e redução de ruído, a demanda está aumentando rapidamente.
A espuma de poli(metacrilimida) (PMI, abreviadamente) é um novo tipo de material de espuma de alta estrutura molecular com desempenho abrangente ideal, 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 é caracterizado por peso leve, alta resistência e resistência a altas/baixas temperaturas, etc. Além disso, a espuma PMI é o material de núcleo de espuma estrutural mais excelente, amplamente utilizado em pás de ventiladores, pás de helicópteros, aeroespacial e outros campos, sua tendência de substituição pela espuma PET é clara, o espaço de mercado é vasto.
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 em mais de 15 países para o desenvolvimento de sistemas 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.
Espuma de poliimida
Semelhante à espuma PI, a aplicação da espuma PMI também é muito ampla. As aplicações típicas da espuma PMI incluem:
(a) Material do núcleo de espuma estrutural: excelente resistência à compressão{0}}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;
(b) Materiais transparentes de onda de banda larga: baixa constante dielétrica e perda tornam-no amplamente utilizado em radares, antenas e outros campos;
(c) 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 e, atualmente, os principais fabricantes nacionais de espuma de poliimida são Qingdao Ocean, Kanda New Material e Tiansheng New Material, Zigong Zhongtiansheng, Qingdao Ocean New Material e assim por diante. Entre eles, o Instituto de Materiais de Ningbo, a Academia Chinesa de Ciências construiu um equipamento piloto de partículas de microespuma de poliimida, os produtos de poliimida Qingdao Ocean e Kangda New Material passaram no teste militar.
(5). Revestimentos de poliimida
A poliimida para a preparação de revestimentos é uma de suas primeiras aplicações, as substâncias do revestimento são utilizadas principalmente como revestimento isolante de fios esmaltados. O revestimento de isolamento de fio esmaltado é 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, melhorando e estabilizando 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 de desenvolvimento de tecnologia industrial de materiais de isolamento é caracterizado pelo sistema de isolamento deve ser capaz de 180-200 graus a temperaturas mais altas sob trabalho 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.
Continua
Fonte "Site oficial da Associação da Indústria de Compostos da China".