Material de alto rendimiento: poliimida (1)

La poliimida, el todoterreno en materiales poliméricos, ha despertado el interés de muchos institutos de investigación en China, y algunas empresas también han comenzado a producir nuestro propio material de poliimida.
I. Resumen
Como material de ingeniería especial, la poliimida se ha utilizado ampliamente en la aviación, la industria aeroespacial, la microelectrónica, el nanómetro, el cristal líquido, la membrana de separación, el láser y otros campos.Recientemente, los países están enumerando la investigación, el desarrollo y la utilización depoliimidacomo uno de los plásticos de ingeniería más prometedores del siglo XXI.La poliimida, debido a sus características sobresalientes en rendimiento y síntesis, ya sea que se use como material estructural o como material funcional, sus enormes perspectivas de aplicación han sido plenamente reconocidas y se la conoce como un "experto en la resolución de problemas" (protion solver). ), y cree que “sin poliimida, hoy no habría tecnología microelectrónica”.

En segundo lugar, el rendimiento de la poliimida.
1. Según el análisis termogravimétrico de la poliimida totalmente aromática, su temperatura de descomposición es generalmente de alrededor de 500°C.La poliimida sintetizada a partir de dianhídrido de bifenilo y p-fenilendiamina tiene una temperatura de descomposición térmica de 600 °C y es uno de los polímeros térmicamente más estables hasta el momento.
2. La poliimida puede soportar temperaturas extremadamente bajas, como en helio líquido a -269 °C, no será quebradiza.
3. Poliimidatiene excelentes propiedades mecánicas.La resistencia a la tracción de los plásticos sin relleno está por encima de 100Mpa, la película (Kapton) de poliimida de homofenileno está por encima de 170Mpa y la poliimida tipo bifenilo (UpilexS) hasta 400Mpa.Como plástico de ingeniería, la cantidad de película elástica suele ser de 3-4 Gpa y la fibra puede alcanzar los 200 Gpa.Según cálculos teóricos, la fibra sintetizada por anhídrido ftálico y p-fenilendiamina puede alcanzar los 500 Gpa, solo superada por la fibra de carbono.
4. Algunas variedades de poliimida son insolubles en solventes orgánicos y estables a los ácidos diluidos.Las variedades generales no son resistentes a la hidrólisis.Esta aparente deficiencia hace que la poliimida sea diferente de otros polímeros de alto rendimiento.La característica es que la materia prima dianhídrido y diamina se pueden recuperar por hidrólisis alcalina.Por ejemplo, para la película Kapton, la tasa de recuperación puede alcanzar el 80 %-90 %.Cambiando la estructura también se pueden conseguir variedades bastante resistentes a la hidrólisis, como las que soportan 120ºC, 500 horas de ebullición.
5. El coeficiente de expansión térmica de la poliimida es de 2×10-5－3×10-5℃, la poliimida termoplástica de Guangcheng es de 3×10-5℃, el tipo de bifenilo puede alcanzar los 10-6℃, las variedades individuales pueden ser de hasta 10- 7°C.
6. La poliimida tiene una alta resistencia a la radiación y su película tiene una tasa de retención de fuerza del 90 % después de una irradiación de electrones rápidos de 5 × 109 rad.
7. Poliimidatiene buenas propiedades dieléctricas, con una constante dieléctrica de alrededor de 3,4.Al introducir flúor o dispersar nanómetros de aire en poliimida, la constante dieléctrica se puede reducir a aproximadamente 2,5.La pérdida dieléctrica es de 10-3, la rigidez dieléctrica es de 100-300 KV/mm, la poliimida termoplástica de Guangcheng es de 300 KV/mm, la resistencia de volumen es de 1017 Ω/cm.Estas propiedades se mantienen en un alto nivel en un amplio rango de temperatura y rango de frecuencia.
8. La poliimida es un polímero autoextinguible con baja tasa de humo.
9. La poliimida tiene muy poca desgasificación bajo un vacío extremadamente alto.
10. La poliimida no es tóxica, se puede usar para hacer vajillas y aparatos médicos y puede resistir miles de desinfecciones.Algunas poliimidas también tienen buena biocompatibilidad, por ejemplo, no son hemolíticas en la prueba de compatibilidad con la sangre y no son tóxicas en la prueba de citotoxicidad in vitro.

3. Múltiples formas de síntesis:
Hay muchos tipos y formas de poliimida, y hay muchas formas de sintetizarla, por lo que se puede seleccionar de acuerdo con varios propósitos de aplicación.Este tipo de flexibilidad en la síntesis también es difícil de poseer para otros polímeros.

1. Poliimidase sintetiza principalmente a partir de anhídridos dibásicos y diaminas.Estos dos monómeros se combinan con muchos otros polímeros heterocíclicos, como polibencimidazol, polibencimidazol, polibenzotiazol, poliquinona. En comparación con monómeros como fenol y poliquinolina, la fuente de materias primas es amplia y la síntesis también es relativamente fácil.Hay muchos tipos de dianhídridos y diaminas, y se pueden obtener poliimidas con diferentes propiedades mediante diferentes combinaciones.
2. La poliimida se puede policondensar a baja temperatura mediante dianhídrido y diamina en un solvente polar, como DMF, DMAC, NMP o solvente mixto THE/metanol, para obtener ácido poliámico soluble, después de la formación de una película o hilado. Calentamiento a aproximadamente 300 °C para deshidratación y ciclación en poliimida;Los catalizadores de anhídrido acético y amina terciaria también se pueden agregar al ácido poliámico para la deshidratación química y la ciclación para obtener una solución y polvo de poliimida.La diamina y el dianhídrido también se pueden calentar y policondensar en un solvente de alto punto de ebullición, como un solvente fenólico, para obtener poliimida en un solo paso.Además, la poliimida también se puede obtener a partir de la reacción de éster de ácido dibásico y diamina;también se puede convertir primero de ácido poliámico a poliisoimida y luego a poliimida.Todos estos métodos aportan comodidad al procesamiento.El primero se llama método PMR, que puede obtener una solución de baja viscosidad y alto contenido de sólidos, y tiene una ventana con baja viscosidad de fusión durante el procesamiento, que es especialmente adecuado para la fabricación de materiales compuestos;este último aumenta Para mejorar la solubilidad, no se liberan compuestos de bajo peso molecular durante el proceso de conversión.
3. Siempre que se califique la pureza del dianhídrido (o tetraácido) y la diamina, sin importar qué método de policondensación se use, es fácil obtener un peso molecular suficientemente alto, y el peso molecular se puede ajustar fácilmente agregando anhídrido unitario o unidad de amina.
4. Policondensación de dianhídrido (o tetraácido) y diamina, siempre que la relación molar alcance una relación equimolar, el tratamiento térmico al vacío puede aumentar en gran medida el peso molecular del prepolímero sólido de bajo peso molecular, mejorando así el procesamiento y la formación de polvo.Ven convenientemente.
5. Es fácil introducir grupos reactivos en el extremo de la cadena o cadena para formar oligómeros activos, obteniendo así poliimida termoendurecible.
6. Utilizar el grupo carboxilo en la poliimida para llevar a cabo la esterificación o la formación de sales, e introducir grupos fotosensibles o grupos alquilo de cadena larga para obtener polímeros anfifílicos, que pueden usarse para obtener fotoprotectores o usarse en la preparación de películas LB.
7. El proceso general de síntesis de poliimida no produce sales inorgánicas, lo que es especialmente beneficioso para la preparación de materiales aislantes.
8. El dianhídrido y la diamina como monómeros son fáciles de sublimar bajo alto vacío, por lo que es fácil de formarpoliimidapelícula sobre piezas de trabajo, especialmente dispositivos con superficies irregulares, por deposición de vapor.