1. Inleiding tot polyimide
Polyimide (PI) is een moleculaire structuur die op imide-gebaseerde ketenschakels van aromatische heterocyclische polymeerverbindingen bevat. Het is momenteel een van de beste varianten van hittebestendigheid van technische kunststoffen en wordt veel gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, micro-elektronica, nano, vloeibare kristallen, lasers en andere gebieden.
Onlangs hebben alle landen het onderzoek, de ontwikkeling en het gebruik van PI in de 21e eeuw opgenomen als een van de ontwikkelingsfocus van nieuwe chemische materialen. Polyimide heeft, vanwege zijn uitstekende eigenschappen op het gebied van prestatie en synthese, geweldige toepassingsmogelijkheden, zowel als structureel materiaal als als functioneel materiaal.
Polyimide staat bekend als de top van de piramide van polymeermaterialen, ook wel bekend als de ‘probleemoplosser’, en zelfs sommige insiders uit de industrie zijn van mening dat ‘geen enkel polyimide niet over de huidige micro-elektronicatechnologie zal beschikken.
.
Piramide van polymeermaterialen
2. classificatie en toepassing van polyimide
Polyimide kan vanwege zijn uitstekende prestaties op verschillende gebieden worden gebruikt en kan ook worden onderverdeeld in verschillende typen, waaronder technische kunststoffen, vezels, lichtgevoelige polyimide, schuimen, coatings, lijmen, films, aerogels, composieten enzovoort.
Polyimide wordt veel gebruikt
Van de vele polymeren is polyimide de enige die een breed scala aan toepassingen kent en in elk ervan uitstekende prestaties levert. Hieronder zal ik u door de belangrijkste toepassingen van elke variëteit polyimide leiden.
(1).Technische kunststoffen
Polyimide technische kunststoffen kunnen worden onderverdeeld in zowel thermohardende als thermoplastische kunststoffen, kunnen worden onderverdeeld in poly (tetramethyleentetraimide) (PMMI), polyetherimide (PEI), polyamide en imide (PAI), enz., Hebben hun eigen toepassingen op verschillende gebieden.
PMMI bij een belasting van 1,8 MPa, warmtevervormingstemperatuur van 360 graden, uitstekende elektrische eigenschappen, kan worden gebruikt voor speciale omstandigheden van precisieonderdelen, zelfsmerende lagers bij hoge temperaturen, afdichtingen, ventilatorwaaiers, enz., kan ook worden gebruikt in contact met kleponderdelen voor vloeibare ammoniak, onderdelen voor het brandstoftoevoersysteem van straalmotoren.
PEI heeft uitstekende mechanische eigenschappen, elektrische isolatie-eigenschappen, stralingsweerstand, hoge temperatuur- en slijtvastheid, goede smeltvloeibaarheid, vormkrimp van 0,5% tot 0,7%, beschikbaar voor injectie- en extrusiegieten, na-verwerking is eenvoudiger, kan ook worden gebruikt voor lasmethoden en andere gecombineerde materialen in de elektronica en elektrische apparaten, de lucht- en ruimtevaart-, automobiel-, medische apparatuur- en andere industrieën worden veel gebruikt.
De sterkte van PAI is de hoogste van de huidige niet-versterkte kunststoffen, de treksterkte is 190 MPa, de buigsterkte is 250 MPa en de warmtevervormingstemperatuur is maar liefst 274 graden onder de belasting van 1,8 MPa. PAI heeft een goede weerstand tegen ablatie en elektromagnetisme bij hoge temperaturen en hoge frequentie, en heeft goede hechtingseigenschappen op metalen en andere materialen, voornamelijk gebruikt voor tandwielen, lagers en scheidingsklauwen van fotokopieerapparaten, enz., en kan worden gebruikt voor de ablatiematerialen van vliegtuigen, transmissiematerialen en andere materialen, en kan worden gebruikt bij de productie van elektronische apparaten. Het wordt voornamelijk gebruikt voor tandwielen, lagers en scheidingsklauwen van kopieerapparaten, enz. Het kan ook worden gebruikt voor ablatieve materialen, magnetisch permeabele materialen en structurele materialen van vliegtuigen.
Polyimide voor hoogwaardige onderdelen
(2). Polyimide-vezel
Polyimidevezel is een belangrijke vezel met hoge- prestaties. De polyimidevezel op hoge temperatuur is momenteel een van de hoogste temperaturen van organische synthetische vezels en kan worden gebruikt bij 250 ~ 350 graden, wat betreft de lichtbestendigheid, waterabsorptie, hittebestendigheid en andere aspecten van aramide- en polyfenyleensulfidevezels vergeleken met de superioriteit van polyimidevezels met hoge- prestaties, dan is de sterkte van aramide ongeveer een keer hoger dan de huidige mechanische prestaties van de beste organische vezels. is een van de beste organische synthetische vezels qua mechanische eigenschappen.
Met de voortdurende ontwikkeling van high{0}} technische gebieden worden de fysische en chemische eigenschappen van PI-producten steeds veeleisender. De traditionele PI-materialen op het gebied van mechanica, thermische en optische, elektrische, magnetische en andere aspecten van de prestaties zijn niet in staat geweest om te voldoen aan de moderne wetenschappelijke en technologische gebieden van de speciale vereisten van het materiaal. PI-high- prestatievezels met hun superieure mechanische eigenschappen, thermische stabiliteit, bestraling en andere kenmerken van de volgende generatie hoogwaardige -vezels zullen een typische vertegenwoordiger van de vezel worden.
Momenteel houdt de binnenlandse PI-vezelindustrie zich voornamelijk bezig met Jiangsu Aoshen, Changchun Gaoqi, Kejiu New Material, Jiangsu Xiannuo enzovoort. Onder hen is Changchun Gaoqi een belangrijke basis geworden voor onderzoek, ontwikkeling en productie van polyimide in China, en een hoogwaardige organische vezel met volledig onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten van Jiangsu ceno heeft in 2016 de beoordeling van wetenschappelijke en technologische prestaties doorstaan, en heeft in 2020 ook het voortouw genomen om de ontwikkeling van nationale normen voor "polyimidefilament met hoge- sterkte en hoge- modulus" te voltooien.
Polyimidevezel
(3). Lichtgevoelig polyimide (PSPI)
Lichtgevoelige polyimide (PSPI) is een klasse van polymeerketens, zowel de imidering als de lichtgevoelige genen, met uitstekende thermische stabiliteit, goede mechanische eigenschappen, chemische en fotografische eigenschappen van organische materialen.
Lichtgevoelig polyimide op het gebied van elektronica, voornamelijk fotoresist en elektronische verpakking, twee belangrijke rollen, in het lichtgevoelige polyimide toegevoegd aan de sensibilisator, stabilisator, enz. kan worden verkregen "polyimide fotoresist". Vergeleken met traditionele fotoresisten heeft polyimide zelf goede diëlektrische eigenschappen, dus het is niet nodig om het werkmedium te coaten bij gebruik van de rol van lichtbarrière, wat het proces aanzienlijk kan verkorten en de productie-efficiëntie kan verbeteren.
De productietechnologie voor lichtgevoelige polyimide (PSPI) wordt voornamelijk gecontroleerd door Amerikaanse en Japanse bedrijven, waarvan Toray een van 's werelds meest succesvolle ondernemingen is op de markt van positieve PSPI-producten, en de positieve producten worden gebruikt in micro-elektronica-verpakkingen, opto-elektronica-inkapseling en andere gebieden.
Beperkt door de achterlijkheid van de productietechnologie, is de Chinese polyimide-industrie nog steeds stabiel op film en andere low{0}}-producten, de lichtgevoelige polyimideproductie is minder, de marktvraag is afhankelijk van import. In de beleidsondersteuning "Made in China 2025" gaan de industriële, mechanische, elektronische en andere gebieden van China de binnenlandse substitutiefase in, binnenlandse ondernemingen voor PSPI blijven zich verdiepen, sommige bedrijven hebben de productietechnologie onder de knie.
Momenteel is de lay-out van de PSPI R & D, productie van lokale ondernemingen Rui Huatai, Ming Shi nieuwe materialen, nationale windplasticindustrie, Dinglong Technology, enz., de toekomst van het gebied van binnenlandse vervanging van de ruimte.
Polyimide voor fotoresist
(4). Polyimideschuim
Polyimideschuim is een soort polyimidemateriaal, voor het eerst ontwikkeld in de jaren zeventig door NASA Langley Research Center in samenwerking met Unitika America, gebruikt in de space shuttle, en wordt nu veel gebruikt in vliegtuigen, schepen, treinen, auto's en andere terreinen, met de aard van vlamvertragend, hitte-bestendig, lichtgewicht en milieuvriendelijk, niet- giftig, kan een lange periode in de ultra- hoge temperatuur, ultra- lage temperatuur, hoog zoutgehalte zijn opspattend water, sterk geluid, sterke corrosie, sterke straling en andere extreme gebruiksomstandigheden.
Polyimideschuim kan worden onderverdeeld in drie categorieën:
(a) Hetzelfde als het algemene polyimide, het imide als de hoofdketen van het schuimmateriaal, het gebruik van temperaturen bereikt meer dan 300 graden (PI-schuim)
b) Schuimmaterialen waarin de imidering als zijgroep bestaat (PMI-schuim)
(c) Nano-schuimmaterialen verkregen door thermisch onstabiele vetketensegmenten in polyimide te introduceren en deze bij hoge temperaturen te kraken.
Polyimideschuimmaterialen behoren tot de geavanceerde functionele materialen en worden steeds vaker gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, het zeevervoer, de nationale defensie en de micro-elektronica en andere high{0}}-gebieden zoals warmte-isolatie, trillings- en geluidsreductie en isolatie en andere belangrijke materialen.
PI-schuim is momenteel de belangrijkste toepassing voor schepen met warmte-isolatie- en geluidsreducerende materialen, de Chinese marine bevindt zich momenteel in het derde scheepsbouwclimax, PI-schuim als nieuw type oorlogsschepen in de eerste keuze van warmte-isolatie- en geluidsreducerende materialen, de vraag stijgt snel.
Poly(methacrylimide)schuim (kortweg PMI) is een nieuw type schuimmateriaal met een hoge moleculaire structuur en optimale alomvattende prestaties, een hoogwaardig composietschuimkernmateriaal met hoge specifieke sterkte, hoge specifieke modulus, hoge sluitingssnelheid en hoge hittebestendigheid, en wordt gekenmerkt door een laag gewicht, hoge sterkte en weerstand tegen hoge/lage temperaturen, enz. Bovendien heeft PMI-schuim, als het meest uitstekende thermische isolatie- en geluidsreductiemateriaal voor schepen, een snel toenemende vraag. Bovendien is PMI-schuim het meest uitstekende kernmateriaal van structuurschuim, dat veel wordt gebruikt in ventilatorbladen, helikopterbladen, lucht- en ruimtevaart en andere gebieden. De vervangingstrend voor PET-schuim is duidelijk en de marktruimte is enorm.
PI-schuim is hitte-bestendig, vlamvertragend-, produceert geen schadelijke gassen, is eenvoudig te installeren en wordt veel gebruikt in materialen voor warmte-isolatie en geluidsreductie. Momenteel gebruikt de Amerikaanse marine PI-schuim als thermisch en akoestisch isolatiemateriaal voor alle oppervlakteschepen en onderzeeërs, en het door INSPEC geproduceerde SOLIMIDE-schuim wordt in meer dan 15 landen gebruikt voor de ontwikkeling van thermische en akoestische isolatiesystemen voor marineschepen. Daarnaast wordt PI-schuim ook veel toegepast in civiele schepen, zoals luxe cruiseschepen, speedboten en schepen voor vloeibaar aardgas.
Polyimideschuim
Net als bij PI-schuim is de toepassing van PMI-schuim ook erg breed. Typische toepassingen van PMI-schuim zijn onder meer:
(a) Kernmateriaal van structuurschuim: uitstekende weerstand tegen compressie bij hoge- temperaturen, zodat het op grote schaal wordt gebruikt als kernmateriaal voor ventilatorbladen, luchtvaart, ruimtevaart, schepen, sportuitrusting, medische apparatuur en andere gebieden;
(b) Transparante breedbandgolf-materialen: lage diëlektrische constante en verlies zorgen ervoor dat het op grote schaal wordt gebruikt in radar-, antenne- en andere velden;
(c) materialen voor warmte- en geluidsisolatie: hoge-snelheidslocomotieven, banden, audio enzovoort.
Sinds de 21e eeuw is het aantal eenheden dat zich bezighoudt met polyimideschuimonderzoek in China aanzienlijk gegroeid en heeft de industrie belangrijke technologische doorbraken geboekt, en op dit moment zijn de belangrijkste binnenlandse fabrikanten van polyimideschuim Qingdao Ocean, Kanda New Material en Tiansheng New Material, Zigong Zhongtiansheng, Qingdao Ocean New Material enzovoort. Onder hen heeft Ningbo Institute of Materials, de Chinese Academie van Wetenschappen een pilot-apparatuur voor polyimide-microschuimdeeltjes gebouwd, Qingdao Ocean en Kangda New Material polyimide-producten zijn geslaagd voor de militaire test.
(5). Polyimide-coatings
Polyimide voor de bereiding van coatings is een van de eerste toepassingen, de stoffen in de coating worden voornamelijk gebruikt als geëmailleerde draadisolatiecoating. Geëmailleerde draadisolatiecoating bestaat voornamelijk uit gedompelde- ronde draad, platte draad en andere soorten blanke koperdraad met een draaddiameter, een buitenlaag van gelegeerd draad en met glasdraad omwikkelde draad, waardoor de buitenste laag van geëmailleerde draad wordt verbeterd en gestabiliseerd.
Een van de belangrijke indexen van isolerende coatings is de hittebestendige kwaliteit, volgens de 1954 International Electrotechnical Association ICE-85 motor- en elektrische isolatiematerialen bij het gebruik van thermische stabiliteitsnormen, worden isolatiematerialen onderverdeeld in zeven hittebestendige kwaliteiten.
Om te voldoen aan de eisen van de industriële technologie wordt de ontwikkeling van isolatiematerialen gekenmerkt doordat het isolatiesysteem in staat moet zijn om 180-200 graden aan te kunnen bij hogere temperaturen bij langdurig gebruik-, maar zonder significant gewichtsverlies en vermindering van de elektrische sterkte, en een goede elasticiteit, vocht-, ozon-, boogweerstand en andere eigenschappen moet behouden. Polyimidematerialen kunnen zeer goed zijn om aan de vereisten van dit gebruik te voldoen, om isolatiecoating van klasse F- en hoger dan hitte- hittebestendig te maken. Polyimide kan worden gebruikt als isolerende vernis voor de elektromagnetische draad, of als coating voor hoge temperaturen.
Wordt vervolgd
Bron "Officiële website China Composites Industry Association".