폴리이미드: 폴리머 피라미드의 꼭대기!

1. 폴리이미드 소개

폴리이미드 (PI) 는 방향족 잡환 폴리머 화합물로, 그 분자 구조에는 아미드 체인 단위가 포함되어 있다.그것은 엔지니어링 플라스틱 중에서 내열성이 가장 좋은 품종 중의 하나이다.항공, 우주, 마이크로전자, 나노, 액정, 레이저 등 분야에 광범위하게 응용된다.

최근 몇 년 동안 각국은 21세기 화학 신소재의 발전 중점 중 하나로 PI의 연구, 개발 및 이용을 꼽았다.폴리아미드는 성능과 합성 방면의 두드러진 특징 때문에 구조재로서든 기능재로서든 모두 거대한 응용 전망을 가지고 있다.

폴리이미드는 폴리머 소재 피라미드의 최상위 소재이자'문제 해결 전문가'로도 불리며, 업계 일각에서는'폴리이미드가 없으면 오늘날의 마이크로 전자 기술도 없다'는 주장까지 나온다.

2. 폴리아미드의 분류와 응용

우수한 성능 때문에 폴리이미드는 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 엔지니어링 플라스틱, 섬유, 광민 폴리이미드, 거품, 도료, 접착제, 필름, 에어로겔, 복합재료 등 다양한 유형으로 나눌 수 있다.

폴리이미드는 많은 중합체 중에서 광범위하게 응용되고 각종 응용에서 탁월한 성능을 보이는 유일한 중합체이다.다음은 각종 폴리아미드의 주요 용도에 대해 알아보겠습니다.

1. 엔지니어링 플라스틱

폴리이미드 엔지니어링 플라스틱은 열경화성 플라스틱과 열가소성 플라스틱으로 나눌 수 있으며 파닐테트라메틸아미드(PMMI), 폴리에테르아미드(PEI), 폴리아미드아미드(PAI) 등으로 나눌 수 있다. 다양한 분야에서 쓰임새가 있다.

PMMI는 1.8MPa의 부하에서 360 ° C의 열 변형 온도를 가지며 우수한 전기 성능을 제공합니다.특수 조건에서의 정밀 부품, 고온 자체 윤활 베어링, 씰링, 송풍기 휠 등에 사용할 수 있다. 액체 암모니아와 접촉하는 밸브 부품에도 사용할 수 있으며,제트 엔진 연료 공급 시스템 부품.

PEI는 우수한 기계성능, 전기절연성능, 방사능저항성, 내고온내마모성, 양호한 용해체 유동성을 가지고 있으며 성형수축률은 0.5~0.7%이다. 용접을 통해 다른 재료와 결합하여 전자전기, 항공, 자동차, 의료장비 등의 업종에도 널리 응용될 수 있다.

PAI의 강도는 현재 비강화 플라스틱 중 가장 높으며, 1.8MPa의 하중에서 인장 강도는 190MPa, 구부림 강도는 250MPa, 열변형 온도는 274°C에 달한다.PAI는 고온 고주파에서 내식성과 전자기 성능이 뛰어나며 금속과 같은 재료에 좋은 부착력을 가지고 있다.주로 톱니바퀴, 베어링, 복사기 분리 발톱 등에 사용된다. 비행기 재료, 자기 유도 재료, 구조 재료의 부식에도 사용된다.

2. 폴리아미드 섬유

폴리아미드 섬유는 중요한 고성능 섬유로, 고온에 견디는 폴리아미드 섬유는 현재 온도가 가장 높은 유기합성 섬유 중의 하나이다.방향성 섬유와 폴리스티로폼 섬유에 비해 열성능 등이 뛰어나다.고성능 폴리이미드 섬유는 방향성 섬유의 약 1배 강도로 현재 역학적 성능이 가장 좋은 유기합성섬유 중 하나다.

하이테크 분야의 끊임없는 발전에 따라 PI 제품의 이화학적 성능에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있다.전통적인 PI 재료의 역학, 열학, 광학, 전기학, 자기학 등의 성능은 이미 현대 과학 기술 분야의 재료에 대한 특수한 요구를 만족시킬 수 없다.PI 고성능 섬유는 우수한 기계적 성능, 열 안정성 및 방사성 때문에 차세대 고성능 섬유의 전형적인 대표가 될 것입니다.

현재 국내에서 주로 폴리이미드 섬유 업종에 종사하는 회사는 장쑤 오신, 창춘 가오치, 커쥐신소재, 장쑤 선노 등이다. 이 중 장춘 가오치는 이미 우리나라 폴리아미드 연구개발 생산의 중요한 기지가 되었다.강소성 선노는 완전한 자주적지적재산권을 가진 고성능유기섬유로서 2016년에 과학기술성과감정을 통과하고 2020년에 먼저 통과되였다.국가표준"고강도고모량폴리아미드장사"의 제정을 완수하였다.

3. 포토메트릭 폴리이미드(PSPI)

포토메트릭 폴리이미드 (PSPI) 는 폴리머 체인에 아민 고리와 포토메트릭 유전자를 가진 유기 재료로 우수한 열 안정성, 우수한 기계 성능, 화학 성능 및 포토메트릭 성능을 가지고 있습니다.

광민 폴리아미드는 전자 분야에서 두 가지 큰 기능을 가지고 있다: 포토레지스트와 전자 패키지.'폴리이미드 포토레지스트'는 포토레지스트 폴리이미드에 민감제와 안정제를 첨가해 얻을 수 있다.폴리이미드 자체는 기존 포토레지스트에 비해 개전 성능이 뛰어나기 때문에 사용 과정에서 작업 매체인 포토레지스트를 가할 필요가 없어 공정을 크게 단축하고 생산성을 높일 수 있다.

포토메트릭 폴리이미드 (PSPI) 의 생산 기술은 주로 미국과 일본 회사가 통제한다.그중 동려는 세계에서 중성PSPI 제품의 시장화에 가장 성공한 회사의 하나이다.양극 제품은 마이크로 전자 패키지에 사용됩니다.광전자 패키징 등 분야.

생산기술이 락후한 제한으로 우리 나라 폴리아미드산업은 여전히 박막 등 저가제품으로 안정되였고 광민폴리아미드의 생산량이 상대적으로 적으며 시장수요는 수입에 의존하고있다."중국제조 2025"정책의 지지하에 우리 나라의 공업, 기계, 전자 등 분야는 이미 국산대체단계에 진입했다.국내 기업의 PSPI에 대한 이해는 깊어지고 있으며, 일부 기업은 생산 기술을 습득하고 있다.

현재 현지에서 PSPI 연구개발과 생산을 배치한 회사는 서화태, 명석신소재, 국풍가소업, 정룡과학기술 등을 포함하며 앞으로 이 분야의 국산 대체품 공간이 비교적 크다.

4. 폴리아미드 폼

폴리아미드 거품은 폴리아미드 재료의 일종이다.1970년대 미국 항공우주국 랭글리 연구센터가 유니티카 아메리카와 협력해 개발한 것이 최초다.그것은 우주 왕복선에 사용되었으며 현재 항공기와 선박에 널리 사용되고 있습니다.기차, 자동차 등 분야는 고유의 난연, 내열성이 강하고 중량이 가볍고 환경보호가 독성이 없는 등 특징을 가지고 있으며 초고온, 초저온, 고염무, 강한 소음, 강한 부식, 강한 복사 등 극단적인 조건에서 사용할 수 있다.

폴리아미드 폼은 세 종류로 나눌 수 있다.

(1) 일반 폴리이미드와 동일하게 아미드를 메인 체인의 발포 재료로 사용하고 300°C 이상의 온도(PI 발포) 사용

(2) 아세트아미드 고리가 측기 형태로 존재하는 거품 재료 (PMI 거품)

(3) 열이 불안정한 지족사슬구간을 폴리아미드에 도입하여 고온에서 갈라짐으로써 얻은 나노거품재료.

폴리아미드 폼 소재는 항공 우주, 원양 운송, 국방, 마이크로 전자 등 첨단 기술 분야의 단열, 충격 흡수, 소음 감소, 단열 등 핵심 재료에서 점점 더 많은 응용을 얻고 있는 선진적인 기능 소재이다.

현재 PI 거품의 가장 중요한 응용은 선박 단열 소음 감소 재료이다.현재 우리 해군은 조선업계의 세 번째 고조에 처해 있다.신형 군함이 선호하는 단열 소음 감소재로서 PI 거품의 수요가 빠르게 증가하고 있다.

폴리메틸프로필렌아미드폼 (PMI) 은 종합성능이 가장 좋은 신형의 중합체구조거품재료이다.그것은 고비율 강도, 고비율 계량, 높은 폐공률과 높은 내열성을 가지고 있다.고성능 복합 거품 심재로 무게가 가볍고 강도가 높으며 고저온에 견디는 등의 특징을 가지고 있다.이밖에 가장 우수한 구조거품심재로서 PMI거품은 풍력터빈날개, 헬리콥터날개, 항공우주 등 분야에 널리 응용되였다.PET 스티로폼에 대한 대체 추세가 명확하고 시장 공간이 넓다.

PI 폼은 내열성이 강하고 난연성이 좋으며 유해가스가 발생하지 않아 설치가 편리하다.그것은 광범위하게 사용되는 단열 소음 감소 재료이다.현재 미 해군은 PI 거품을 모든 수상함과 잠수함의 단열과 방음재로 사용하고 있다.INSPEC이 생산하는 SOLIMIDE 버블은 15개국 이상에서 해군 함정을 위한 단열 및 방음 시스템을 개발했다.또한 PI 거품은 호화 크루즈, 고속 보트 및 액화 천연 가스 보트와 같은 민간 선박에도 널리 사용됩니다.

PI 거품과 마찬가지로 PMI 거품도 널리 사용된다.PMI 거품의 일반적인 적용은 다음과 같습니다.

(1) 구조물거품심재: 우수한 고온내압축성능으로 선풍기날개, 항공, 우주비행, 선박, 체육기자재, 의료설비 등 분야에 널리 응용된다.

(2) 광대역파 전송 재료: 저개전 상수와 저손실로 레이더, 안테나 등 분야에 널리 응용된다;

(3) 보온 방음재: 고속 기관차, 타이어, 스피커 등.

21세기이래 우리 나라는 폴리아미드 스티로폼연구에 참여하는 단위수가 대폭 증가되여 공업기술이 중대한 돌파를 가져왔다.현재 국내 폴리이미드 폼의 주요 생산업체로는 칭다오해양, 콘다신소재, 천생신소재, 자공중천성, 칭다오해양신소재 등이 있다. 이 가운데 중국과학원 닝보재료연구소는 폴리이미드 미팽창입자 중간시험공장을 건설했다.칭다오 해양과 콘다 신소재의 폴리아미드 제품은 이미 군사 시험을 통과했다.

5. 폴리이미드 코팅

폴리이미드는 도료 제조에서의 응용이 그 최초의 응용 중의 하나이며, 이러한 물질은 주로 도료 중의 페인트 라인의 절연 도료로 사용된다.칠포선의 절연 코팅은 주로 원선, 편선 등 각종 유형의 나동선, 합금선과 유리선 포선의 외층을 침착하고 코팅하여 칠포선의 외층을 개선하고 안정시킨다.

절연 코팅의 중요한 지표는 내열성 수준이다.국제전기공업협회가 1954년 제정한 ICE-85 재사용 절연재료 열안정성 분류기준에 따르면 절연재료는 7개 내열등급으로 나뉜다.

산업 기술 개발 요구 사항에 부합하는 절연 재료의 특징은 절연 시스템이 180-200 °C 또는 그 이상의 온도에서 장시간 작동해야하며 뚜렷한 중량 손실과 전기 강도 저하가 발생하지 않고 탄성, 습기 방지, 오존 방지, 아크 내성 등의 성능을 양호하게 유지해야한다는 것입니다.폴리이미드 소재는 이 요구를 잘 충족시킬 수 있으며, 내열 등급이 F 이상인 절연 코팅을 제조할 수 있다.폴리이미드는 전자선의 절연 도료로 쓰이거나 고온에 견디는 도료로 쓰인다.

6. 폴리아미드 접착제

폴리이미드(PI) 접착제는 주 사슬에 아미드 고리 모양의 구조를 함유한 유기 잡환 접착제이다.그것은 우수한 고온 역학 성능, 개전 성능과 방사능 저항 성능을 가지고 있다.수해는 이미 항공우주, 정밀전자기계 등 첨단과학기술분야에 널리 응용되여 기타 유기접착제의 내열온도상한선이 비교적 낮은 문제를 해결하였다.

1970년대 이후 미국 항공우주국 랭리 연구센터, 듀폰, 휴즈 항공기는 LARC-TPI, NR-150R2PI-S02, LARC-13이라는 일련의 고성능 제품을 잇달아 개발했다.이런 고온에 견디는 PI 접착제는 이미 각종 비행기에 광범위하게 응용되었다.1990 년대에 미국의 Amoco 및 Cytec 회사와 일본의 Mitsui Toyo Chemical Co., Ltd.는 세계에서 Pl 접착제를 생산하는 가장 유명한 회사가되었습니다.

7. 폴리아미드 박막

2018년 12월 8일 새벽, 창어 4호 탐사선이 시창 위성발사센터에서 발사된 것은 우리 나라가 처음으로 달 뒷면에 연착륙하여 달 순시 탐사와 달밤 생존의 중대한 돌파를 실현했음을 상징한다.이번에 창어 4호는 성공적으로 국기를 달 뒷면으로 가져가 우주에'중국 로고'를 찍었다.

이 탐사선의 국기는 흔히 볼 수 있는 화학섬유 직물, 실크, 면화 등 방직품으로 만든 것이 아닌 것으로 알려졌다.

모두가 알다시피 우주 환경은 매우 특수하다.달 표면에는 대기층이 없다.그것이 진공 상태에 있고 햇빛에 노출되면 달 표면의 낮 최고 온도는 123 ° C에 달합니다.밤에 달 착륙선 밖에서 달의 온도는 영하 233도로 뚝 떨어졌다.

이러한 온도 차는 일반 재료로서는 참을 수 없을 뿐만 아니라 태양에서 발생하는 자외선이 매우 강하고 우주 방사선과 고에너지 입자의 복사 효과도 있어 재료에 강한 파괴 작용을 한다.

중책을 부여받은 국기 재료는 폴리아미드 유기중합체 박막으로 지상에서 흔히 볼 수 있는 국기와는 완전히 다르다.그것은 달 표면의 열악한 환경을 견딜 수 있으며, 퇴색하거나 변형되지 않는다.

폴리이미드 필름은 우주선의'겉옷'과 군사적인 응용 외에도 마이크로전자, 나노, 액정, 분리막, 레이저, 신에너지 등의 분야에 사용될 수 있다.예를 들어 투명 폴리이미드 필름은 유연한 태양전지 등판으로 사용할 수 있다.PI는 차세대 리튬이온전지 분리막 소재 등으로 활용할 수 있다.

최근 몇 년 동안 전자 공업의 발전에 따라 고성능 폴리아미드 필름은 이미 마이크로 전자 제조와 패키지의 핵심 재료가 되었고, 초대규모 집적 회로의 제조, 캐리어의 자동 접합, 유연한 패키지 기판과 유연한 연결 벨트에 광범위하게 응용되었다.선로 등.

또한 폴리이미드는 높은 내열성과 우수한 전반적인 성능 때문에 고온에 견디는 가스 분리막에 이상적인 재료입니다.현재 극소량의 폴리이미드 품종은 고온에 견디는 가스 분리막 재료에 사용되며, 공기에서 각종 가스 쌍 (예: 수소/질소, 질소/산소, 이산화탄소/질소, 이산화탄소/메탄 등) 을 분리하는 데 사용된다.탄화수소 원료인 가스와 알코올류의 수분을 제거하기 위해 침투증발막과 초여과막으로도 사용할 수 있다.그러나 전통적인 폴리아미드 수지는 용해되고 녹기 어려워 광범위한 산업 응용 가능성을 제한합니다.

8. 폴리아미드 가스 겔

폴리이미드 가스 겔(PIA)은 폴리머 분자 체인으로 구성된 교차 3차원 다공성 소재다.그것은 폴리아미드와 에어로겔의 우수한 성능을 결합시켰다.폴리이미드의 우수한 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라 에어로겔의 경질 초저밀도, 고비례 표면적, 저열전도율, 저음파 임피던스, 환경 내구성과 저개전 상수 등 두드러진 특성을 가지고 있다.이러한 특성으로 인해 폴리아미드 가스 겔 재료는 열, 전기, 역학, 음향학 등 분야에서 좋은 응용 전망을 가지고 있다.

사진 6 (폴리이미드 가스 겔)

유인 화성 착륙 계획을 실현하기 위해 미국 항공우주국 연구센터는 중량 운송 기술을 개발할 때 초음속 공기충전 공기역학 감속기(HIAD) 연구에 폴리이미드 가스 겔 재료를 적용했다.제동의 유효하중과 체적우세는 일종의 해결방안을 제공하였는데 폴리아미드가스겔재료의 내구성으로 하여 추진제탱크, 로밍차의 초경량다기능재료와 우주서식지에서도 광범위하게 응용되였다.응용 전망.

항공우주 분야뿐만 아니라 폴리이미드 가스 겔 재료는 전자통신, 단열 난연재, 흡착 청결, 방음 흡음, 촉매 운반체, 전선 케이블 절연층 등 분야에서 모두 좋은 응용 전망을 가지고 있다.

9. 폴리아미드 복합재료

섬유강화 복합소재는 마그네슘 알루미늄 합금에 이은 차세대 경량 소재다.폴리아미드 복합재료는 고온과 신장에 강한 성능을 가지고 있어 광범위하게 응용된다.폴리아미드 수지기 복합재료는 폴리아미드의 높은 내열성, 우수한 기계성능, 개전성능, 내용제성 등의 특징을 가지고 있으며 현재 온도가 가장 높은 수지기 복합재이다.엔진), 항공우주 등 분야에서 광범위하게 응용되었다.

근 40년간의 발전을 거쳐 폴리아미드 고온수지기 복합재료는 이미 4세대 복합재료를 발전시켰으며 작업온도가 끊임없이 제고되였다.현재 최첨단 4세대 폴리이미드 수지기 복합재료는 450°C에서 장기간 사용할 수 있다.

현재, 폴리아미드 복합재료의 우리 나라에서의 응용과 연구개발은 여전히 추격하고 있으며, 중항복합재료유한공사 등 기업은 이미 제3세대 수지제품을 생산할 수 있다.

이밖에 탄소섬유업종이 점차 성숙됨에 따라 탄소섬유강화복합재료에 대한 수요가 대폭 증가되였다.가장 우수한 복합재료 조합 중 하나인 폴리이미드와 탄소섬유의 조합은 프리미엄 시장을 선점하는 데 뚜렷한 우위를 점하고 있다.

폴리이미드는 고성능 필름, 엔지니어링 플라스틱, 스티로폼, 화학섬유, 접착제, 수지기체, 절연재, 기능소재, 복합재료 등 거의 모든 종류의 폴리머 소재를 포괄한다.

폴리아미드의 성능은 화학 구조에 크게 달려 있다.서로 다른 구조의 폴리아미드는 응용에 따라 선택하거나 합성할 수 있으며, 공중합체, 공혼, 충전 및 강화 등의 방법으로 변성할 수 있다.신형 폴리이미드 개발은 신형 모노머 개발을 빼놓을 수 없다.특수한 구조를 가진 다이아민과 다이무수화물 단일체는 신형 폴리아미드 개발에 필요한 보증이다.단일 비용 절감은 폴리이미드를 줄이는 열쇠입니다.

폴리이미드 관련 소재는 항공우주, 군사, 첨단전자 등 민감한 분야에서 대체할 수 없는 역할을 하기 때문에 대다수 국외 폴리이미드 원자재, 기술과 제품은 우리나라에서 엄격히 봉쇄된다.비록 국내 기업이 이미 열심히 추격하고 있지만, 우리가 현지화, 양산한 고급 제품은 국외의 선진 수준과 여전히 큰 차이가 있다.그러므로 폴리아미드 관련 제품을 대대적으로 발전시키는 것이 시급하며, 갈 길이 멀다!