Полимид: върхът на полимерната пирамида!

1. Въвеждане на полиимид

Полимид (PI) е ароматно хетероциклично полимерно съединение, чиято молекулярна структура съдържа единици имидни вериги. Той е един от най-добрите топлоустойчиви сортове в инженерните пластмаси. Той се използва широко в авиацията, космическата, микроелектрониката, нано, течните кристали, лазера и други области.

Напоследък всички страни изброиха изследванията, разработването и използването на ПИ като един от приоритетите за развитие на нови химически материали през 21 век. Полимидът, поради изключителните си характеристики в производителността и синтеза, има големи перспективи за приложение, независимо дали като структурен материал или като функционален материал.

Полимидът е известен като топ материал на пирамидата от полимерни материали и е известен също като "експерт по решаване на проблеми", а дори някои хора в индустрията вярват, че "без полиимид днес няма да има микроелектроника технология.

2. Класификация и прилагане на полиимид

Благодарение на отличните си свойства полиимидът може да се използва в различни области и също така може да бъде разделен на различни видове, включително инженерни пластмаси, влакна, фоточувствителни полиимиди, пяни, покрития, лепила, филми, аерогели, композитни материали и др.

Сред многото полимери полиимидът е единственият полимер, който има широк спектър от приложения и показва изключителна производителност във всяко приложение. По-долу редакторът ще ви отведе да разберете основните приложения на различните видове полиимид.

1. Инженерни пластмаси

Полимидните инженерни пластмаси могат да бъдат разделени както на терморегулиращи, така и на термопластични, които могат да бъдат разделени на полипиромелитен тетракарбоксимид (полиетиримид), полиамид-имид (Има свои собствени приложения в различни области.

ПММИ има температура на термична деформация от 360 ° при натоварване от 1.8МРа и има отлични електрически свойства. Може да се използва за прецизни части при специални условия, високотемпературни самосмазващи се лагери, уплътнителни пръстени, колела на вентилатора и др. Може да се използва и за части на клапани в контакт с течен амоняк. части на системата за подаване на гориво за реактивни двигатели.

Има отлични механични свойства, електрически изолационни свойства, радиационна устойчивост, висока температурна устойчивост и износоустойчивост, добра течност на топене и скорост на свиване на формоване от 0,5% до 0,7%. Може да се комбинира и с други материали чрез заваряване и се използва широко в електронни уреди, авиацията, автомобилите, медицинското оборудване и други индустрии.

Якостта на ПАИ е най-високата сред сегашните неподсилени пластмаси, с якост на опън 190 МРа, якост на огъване 250 МРа и температура на термична деформация до 274 °С при натоварване от 1,8 МРа. Има добра аблационна устойчивост и електромагнитни свойства при висока температура и висока честота и има добра адхезия към метали и други материали. Използва се главно за зъбни колела, лагери и копирни нокти за разделяне и др. Може да се използва и за аблация на въздухоплавателни материали, магнитно пропускливи материали и структурни материали.

2. Полимидни влакна

Полимидните влакна са важни високоефективни влакна, а неговите високотемпературни устойчиви полиимидни влакна са едно от органичните синтетични влакна с най-висока температура в момента. В сравнение с арамидни влакна и полифениленсулфидни влакна, термичните свойства и други аспекти са по-добри. Здравината на високоефективните полиимидни влакна е около 1 пъти по-висока от тази на арамидните влакна и е едно от органичните синтетични влакна с най-добри механични свойства в момента. .

С непрекъснатото развитие на високотехнологичната област изискванията за физичните и химичните свойства на продуктите стават все по-високи. Механичните, топлинните, оптичните, електрическите, магнитните и други свойства на традиционните материали вече не могат да отговарят на специалните изисквания на материалите в съвременната научна и технологична област. Необходимо е високопроизводителните влакна да станат типичен представител на следващото поколение високопроизводителни влакна поради превъзходните им механични свойства, термичната стабилност и радиационната устойчивост.

Понастоящем основните местни компании, ангажирани в индустрията на фибри са Сред тях Чангчун Гаучи се превърна във важна база за полиимидни изследвания, развитие и производство в моята страна. Джиангсу Сянуо, високопроизводително органично влакно с напълно независими права на интелектуална собственост, премина оценката на научните и технологичните постижения през 2016 г. и пое водещата роля през 2020 г. Завърши формулирането на националния стандарт "Висока якост и Високомодулна полиимидна нишка".

3. Фоточувствителни полиимид (PSPI)

Фоточувствителният полиимид (ПСПИ) е вид органичен материал с иминов пръстен и фоточувствителен ген в полимерната верига, който съчетава отлична термична стабилност, добри механични свойства, химически и фоточувствителни свойства.

Фоточувствителният полиимид има две основни функции в областта на електрониката: фотоустойчивост и електронна опаковка. "Полимидна фоторезистентност" може да се получи чрез добавяне на сенсибилизатори и стабилизатори към фоточувствителния полиимид. В сравнение с традиционната фоторезистентност, тъй като самият полиимид има добри диелектрични свойства, няма нужда да се прилага фоторезистентност, която действа като работна среда по време на употреба, което може значително да съкрати процеса и да подобри ефективността на производството.

Производствената технология на фоточувствителния полиимид (PSPI) се контролира главно от американски и японски компании. Сред тях Торай е една от най-успешните компании в маркетинга на неутрални продукти в света. Неговите положителни продукти се използват в микроелектронни опаковки. , оптоелектронни опаковки и други области.

Ограничена от изостаналата производствена технология, полиимидната промишленост на моята страна все още е стабилна с продукти от нисък клас като филми, продукцията на фоточувствителния полиимид е сравнително малка и търсенето на пазара зависи от вноса. С подкрепата на политиката "Произведено в Китай 2025 г." индустрията, машиностроенето, електрониката и други области на моята страна влязоха в етапа на вътрешна замяна. Домашните предприятия продължават да задълбочават разбирането си за ПСПИ, а някои предприятия са овладели производствените технологии.

Понастоящем местните компании, които разгръщат научноизследователска и развойна дейност и производство, включват Руиуатай, Нови материали Мингши, Пластмасова промишленост Гуофенг, Динглонг Технологии и т.н. Има голямо пространство за вътрешни алтернативи в тази област в бъдеще.

4. Полиемидна пяна

Полимидната пяна е вид полиимиден материал. За първи път е разработен от изследователския център на НАСА Лангли в сътрудничество с Унитика Америка през 70-те години на миналия век. Използва се в космически совалки и сега се използва широко в самолети и кораби. влакове, автомобили и други полета, той има характеристиките на вътрешно забавяне на горенето, силна топлоустойчивост, леко тегло, опазване на околната среда и нетоксичност и може да се използва в екстремни условия като ултра висока температура, ултра ниска температура, висока солна пръска, силен шум, силна корозия и силна радиация обслужват под.

Полимидната пяна може да бъде разделена на три категории:

(1) Същото като общия полиимид, използването на имид като основната верига на материала от пяна, температурата на използване е над 300 ° С (пяна)

(2) Пенен материал (пяна), в който имидни пръстени съществуват под формата на странични групи

(3) Нанопени материали, получени чрез въвеждане на термично нестабилни алифатни сегменти в полиимид и напукване при висока температура.

Материалите от полиимидна пяна са модерни функционални материали и все повече се използват в ключови материали като топлоизолация, абсорбиране на удари и намаляване на шума, както и изолация в високотехнологични области като аерокосмическия, океанския транспорт, националната отбрана и микроелектроника.

Понастоящем най-важното приложение на ПИ пяна е топлоизолацията и материалите за намаляване на шума за кораби. В момента нашият флот е в третата кулминация на корабостроенето. Като предпочитан топлоизолационен и шумоизолационен материал в новите военни кораби търсенето на ПИ пяна бързо се увеличава.

Полиметакрилимидната пяна (кратко) е нов вид полимерен структурен материал от пяна с най-добра цялостна производителност. Това е висока специфична якост, висок специфичен модул, висока скорост на затворените клетки и висока топлоустойчивост. Производствен композитен материал от пяна, отличаващ се с леко тегло, висока якост и висока / ниска температурна устойчивост. В допълнение, като най-отличен структурен материал на ядрото пяна, пяната се използва широко в остриетата на вятърните турбини, остриетата на хеликоптерите, космическата и други полета. Тенденцията на замяна на ПЕТ пяна е ясна и пазарното пространство е широко.

ПИ пяната има силна топлоустойчивост, добра забавяне на горенето, не произвежда вреден газ и е лесна за инсталиране. Това е широко използван топлоизолационен и шумоизолационен материал. Понастоящем американският флот използва пяна като топло- и звукоизолационен материал за всички повърхностни кораби и подводници. Пяната СОЛИМИД, произведена от ИНСПЕК, е разработена от повече от 15 страни за топло- и звукоизолационни системи за морски кораби. В допълнение, пяна Тя се използва широко и в цивилни кораби, като луксозни круизни кораби, бързи лодки и кораби за ВПГ.

Подобно на пяната, пяната също се използва широко. Типичните приложения за ПЧМ пяна включват:

(1) Материал на ядрото от структурна пяна: отлична устойчивост на компресия при висока температура, което го прави широко използван като ядрен материал в перките на вентилаторите, авиацията, космическата промишленост, корабите, спортното оборудване, медицинското оборудване и други области;

(2) Широколетов материал за предаване на вълни: ниска диелектрична константа и загуба го правят широко използван в радари, антени и други полета;

(3) Топлоизолационни и звукоизолационни материали: високоскоростни локомотиви, гуми, високоговорители и др.

От 21-ви век броят на звената, участващи в изследванията на полиимидната пяна в моята страна, се е увеличил значително и са направени големи пробиви в индустриалните технологии. Понастоящем основните местни производители на полиимидна пяна са Кингдао океан, Кангда Нови Материали, Тианшенг Нови Материали, Цигонг Джонджианшенг, Китайската академия на науките е построила пилотна инсталация за полиимидни микроразширени частици, а полиимидните продукти на Китайския океан и Кангда Нови Материали са преминали военния тест.

5. Полимидно покритие

Използването на полиимид в подготовката на покрития е едно от най-ранните му приложения и тези вещества се използват главно като изолационни покрития за емайлирани проводници в покритията. Изолационното покритие на емайлирана тел основно потапя и покрива външния слой на различни видове гола медна тел, сплавна тел и покрита със стъклена тел като кръгла тел и плоска тел, така че да се подобри и стабилизира външния слой на емайлираната тел.

Един от важните показатели за изолационните покрития е нивото на топлоустойчивост. Съгласно стандарта за класификация на топлоустойчивостта на използваните електрически изолационни материали, формулиран от Международната електротехническа асоциация през 1954 г., изолационните материали са разделени на 7 нива на топлоустойчивост.

Характеристиките на изолационните материали, които отговарят на изискванията на развитието на промишлените технологии, са, че изолационната система трябва да може да работи дълго време при 180-200 ° или по-висока, без значителна загуба на тегло и намаляване на електрическата якост и поддържа добра еластичност, устойчивост на влага, устойчивост на озон, устойчивост на дъга и други свойства. Полимидните материали могат добре да отговорят на това изискване за подготовка на изолационни покрития с температурна устойчивост от и по-горе. Полимидът може да се използва като изолираща боя за магнитни проводници или като устойчиви на висока температура покрития.

6. Полимидно лепило

ПИ (полиимидно) лепило е вид органично хетероциклично лепило, съдържащо имидна циклична структура в основната верига. Той има отлични механични свойства при висока температура, диелектрични свойства и свойства на радиационна устойчивост. Хидролизата е широко използвана в високотехнологични области като космическа, прецизна електронна техника и др., и е решила проблемите с долната горна граница температура на топлоустойчивост на други органични лепила.

От 70-те години на миналия век насам изследователският център на НАСА Лангли, ДюПонт и Хюз Aircraft Company последователно разработват серия от висококачествени продукти с кодово име LARC-TPI, NR-150R2PI-S02 и LARC-13. Устойчивото на висока температура лепило, което се ръководи и е широко използвано в различни самолети. През 90-те години на миналия век компаниите в Съединените щати и Мицуи Тойо Кемикъл Ко ООД в Япония се превърнаха в най-известните компании в света за производството на лепила.

7. Полимиден филм

В ранната сутрин на 8 декември 2018 г. сондата Чанг'е-4 беше изстреляна от Сателитния център на Шичанг, отбелязвайки първото меко кацане на страната ми от далечната страна на Луната, голям пробив в откриването на лунни патрули и оцеляването през нощта на луната. Този път Чанг'е-4 успешно донесе националния флаг на гърба на Луната, маркирайки "китайското лого" за космоса.

Съобщава се, че националният флаг на сондата не е изработен от обикновени химически влакна тъкани, коприна, памук и други текстилни изделия.

Както всички знаем, космическата среда е много специална. На повърхността на Луната няма атмосфера. Когато е във вакуумно състояние и изложена на слънчева светлина, максималната температура на повърхността на Луната през деня може да достигне 123 ° С. През нощта, извън лунния модул, температурата на Луната пада до -233 градуса по Целзий.

Такава температурна разлика е непоносима за обикновените материали, а ултравиолетовите лъчи, генерирани от слънцето, са много силни, а има и радиационни ефекти на космическите лъчи и високоенергийните частици, които имат силен разрушителен ефект върху материалите.

Материалът на националния флаг, натоварен с важната задача, е полиимиден органичен полимерен филм, който е напълно различен от общия флаг на земята. Тя може да издържи на суровата среда на лунната повърхност и няма да избледнее или да се деформира.

Освен, че се използва като "покритие" на космически кораби и неговото приложение във военните дейности, полиимидният филм може да се види в областта на микроелектрониката, нанометрите, течните кристали, разделителните мембрани, лазерите и новата енергия. ПИ може да се използва като материали за разделяне на литиево-йонни батерии от следващо поколение и т.н.

През последните години, с развитието на електронната индустрия, високопроизводителното полиимидно фолио се превърна в ключов материал за производството и опаковането на микроелектроника и се използва широко в производството на ултра големи интегрални схеми, автоматично свързване на носещи ленти, гъвкави опаковъчни субстрати и гъвкави свързващи ленти. линии и т.н.

В допълнение, полиимидът е идеален материал за мембрани за отделяне на газ с висока температура, поради високата си топлоустойчивост и добра цялостна производителност. Понастоящем много малко количество полиимидни сортове се използват във високотемпературни устойчиви мембранни материали за отделяне на газ за отделяне на различни газови двойки (като водород / азот, азот / кислород, въглероден диоксид / азот, въглероден диоксид / метан и др.), от въздуха. Може да се използва и като первапорационна мембрана и ултрафилтрираща мембрана за отстраняване на влагата от въглеводороден захранващ газ и алкохоли. Въпреки това, конвенционалните полиимидни смоли трудно се разтварят и топят, като по този начин ограничават възможността за тяхното широко индустриално приложение.

8. Полимид Аерогел

Полимиден аерогел (PIA) е триизмерен порест материал, съставен от полимерни молекулярни вериги. Той съчетава отличните свойства на полиимид и аерогел. Той не само има отличните характеристики на полиимид, но и Освен това има изключителните характеристики на леко тегло и ултра ниска плътност, висока специфична повърхностна площ, ниска топлопроводимост, нисък акустичен импеданс, дълготрайност на околната среда и ниска диелектрична константа на аерогел. Тези специални свойства правят полиимидни аерогел материали в Той има отлични перспективи за приложение в областта на топлината, електричеството, механиката и акустиката.

Снимка 6 (Polyimide Aerogel)

За да реализира плана за кацане на Марс, изследователският център на НАСА приложи полиимидни аерогели материали за изследването на свръхзвуков надуваем аеродинамичен редуктор (при разработването на технология за транспортиране на тежки товари. Полезното натоварване и обемът на спирачките осигуряват решение, а благодарение на издръжливостта на полиимидните аерогелови материали, той също така има широк спектър от приложения в резервоари за гориво, ултра леки мултифункционални материали за роувъри и космически местообитания. перспективи за кандидатстване.

В допълнение към космическата област, полиимидните аерогелови материали имат добри перспективи за приложение в областта на електронната комуникация, топлоизолацията и огнеупорните материали, адсорбцията и почистването, звукоизолацията и звукопоглъщането, каталитичните носители и изолационните слоеве на тел / кабел.

9. Полимидни матрични композити

Фиброподсилените композитни материали са ново поколение леки материали след магнезиево-алуминиеви сплави. Композитните материали на полиимидна основа имат отлична устойчивост на висока температура и свойства на опън и се използват широко. Композитните материали на основата на полиимидна смола имат характеристиките на висока топлоустойчивост на полиимид, отлични механични свойства, диелектрични свойства, устойчивост на разтворители и др., и понастоящем са композитните материали на основата на смола с най-висока температура. двигател), космически и други области са широко използвани.

След близо 40 години развитие, полиимидни високотемпературни композитни материали на основата на смола са разработили четири поколения композитни материали и работната температура непрекъснато се подобрява. Понастоящем най-модерните композитни материали на основата на полиимидна смола от четвърто поколение могат да се използват при 450 ° С за продължителна употреба.

Понастоящем прилагането и научноизследователската и развойната дейност на полиимидни композитни материали в моята страна все още наваксват, а предприятия като АВИК Композитни Материали Ко ООД успяха да произвеждат продукти от смола от трето поколение.

В допълнение, с постепенната зрялост на промишлеността на въглеродните влакна, търсенето на подсилени с въглеродни влакна композитни материали се е увеличило значително. Като една от най-добрите комбинации от композитни материали, комбинацията от полиимид и въглеродни влакна има очевидни предимства при завладяване на пазара от висок клас.

Полимидът обхваща почти всички видове полимерни материали, включително високоефективни филми, инженерни пластмаси, пенени пластмаси, химически влакна, лепила, смолна матрица, изолационни материали, функционални материали, композитни материали и др.

Ефективността на полиимида е силно зависима от неговата химична структура. Полимиди с различни структури могат да бъдат избрани или синтезирани според приложението, а също така могат да бъдат модифицирани чрез съполимеризация, смесване, пълнене и укрепване. Развитието на нов полиимид е неразделна част от развитието на нови мономери. Диамин и дианхидридни мономери със специални структури са необходимата гаранция за развитието на нови видове полиимид. Намаляването на цената на мономерите е ключът към намаляване на полиимида. .

Тъй като материалите, свързани с полиимидите, имат незаменима роля в чувствителни области като аерокосмическата, военната и високотехнологичната електроника, повечето чуждестранни полиимидни суровини, технологии и продукти са строго блокирани в моята страна. Въпреки че местните предприятия вече работят усилено, за да наваксат, все още има голяма разлика между нашите локализирани и масово произведени висококачествени продукти и напредналото ниво на чуждестранните страни. Ето защо е много спешно енергично да се разработят продукти, свързани с полиимид, и има дълъг път да се извърви!