Là một vật liệu kỹ thuật đặc biệt, polyimide đã được sử dụng rộng rãi trong hàng không, hàng không vũ trụ, vi điện tử, nano, tinh thể lỏng, màng tách, laser và các trường khác. Gần đây, tất cả các quốc gia đều bao gồm nghiên cứu, phát triển và sử dụng polyimide là một trong những loại nhựa kỹ thuật hứa hẹn nhất trong thế kỷ 21. Polyimide, do các tính năng nổi bật của nó về hiệu suất và tổng hợp, cho dù là vật liệu cấu trúc hay là vật liệu chức năng, triển vọng ứng dụng khổng lồ của nó đã được công nhận đầy đủ, được gọi là Polyimide sẽ không có công nghệ vi điện tử ngày nay.
Hiệu suất của polyimide
1, polyimide toàn bộ theo phân tích nhiệt độ, sự khởi đầu của nhiệt độ phân hủy thường là khoảng 500. Được tổng hợp bởi biphenyl diianhydride và p-phenylenediamine polyimide, nhiệt độ phân hủy nhiệt là 600, cho đến nay là một trong những độ ổn định nhiệt cao nhất của polyme.
2, polyimide có thể chịu được nhiệt độ cực thấp, chẳng hạn như -269 trong helium lỏng sẽ không giòn.
3, polyimide có tính chất cơ học tuyệt vời, độ bền kéo nhựa không được lấp đầy là hơn 100MPa, màng polyimide loại homobenzene (Kapton) cho hơn 170MPa và biphenyl polyimide (UPILEXS) lên tới 400MPa. Là một loại nhựa kỹ thuật, lượng màng đàn hồi thường là 3-4GPA, chất xơ có thể lên tới 200GPa, theo tính toán lý thuyết, benzen diianhydride và p-phenylenediamine tổng hợp các sợi tổng hợp lên tới 500GPA, chỉ đứng sau sợi carbon.
4, Một số loại polyimide không hòa tan trong dung môi hữu cơ, độ ổn định axit loãng, các giống chung không kháng với quá trình thủy phân, đây dường như là một bất lợi của hiệu suất của polyimide khác với các polyme hiệu suất cao khác, đó là một đặc điểm tuyệt vời, đó là , Thủy phân kiềm có thể được sử dụng để thu hồi các nguyên liệu thô như Dianhydride và Diamine, chẳng hạn như màng Kapton, tỷ lệ thu hồi lên tới 80% -90%. Thay đổi cấu trúc cũng có thể có khả năng kháng các giống thủy phân, chẳng hạn như chịu được 120, 500 giờ sôi.
5, Hệ số giãn nở nhiệt của polyimide trong 2 × 10-5-3 × 10-5 ° C, rộng thành polyimide nhựa nhiệt dẻo 3 × 10-5 ° C, loại biphenyl lên đến 10-6 ° C, các loại riêng lẻ của 10 -7 ° C.
6, polyimide có khả năng chống chiếu xạ cao, màng của nó trong tỷ lệ giữ cường độ chiếu xạ điện tử nhanh 5 × 109RAD là 90%.
7, polyimide có đặc tính điện môi tốt, hằng số điện môi từ 3,4 hoặc hơn, việc giới thiệu kích thước flo hoặc kích thước nanomet không khí được phân tán trong polyimide, hằng số điện môi có thể được giảm xuống còn khoảng 2,5. Mất điện môi 10-3, cường độ điện môi 100-300kV/mM, polyimide nhựa nhiệt dẻo Guangcheng cho 300kV/mm, điện trở thể tích là 1017/cm. Các tính chất này trong một phạm vi nhiệt độ và dải tần số rộng vẫn có thể được duy trì ở mức cao.
8, polyimide là một polymer tự phát hành, tốc độ bốc khói thấp.
9, polyimide trong một khoảng trống rất cao dưới rất ít vượt trội.
10, polyimide không độc hại, có thể được sử dụng để sản xuất bộ đồ ăn và dụng cụ y tế, và chịu được hàng ngàn lần khử trùng. Có một số polyimide cũng có khả năng tương thích sinh học rất tốt, ví dụ, trong xét nghiệm tương thích máu đối với xét nghiệm độc tế bào trong ống nghiệm, không độc hại trong ống nghiệm đối với không độc hại.
Nhiều con đường về tổng hợp:
Các giống polyimide, các hình thức, trong quá trình tổng hợp nhiều cách khác nhau, vì vậy bạn có thể chọn theo nhiều ứng dụng khác nhau, việc tổng hợp khả năng thích ứng này cũng rất khó để có các polyme khác.
1, polyimide chủ yếu được tổng hợp bởi dianhydride và diamine, hai monome này và nhiều polyme dị vòng khác, như polybenzimidazole, polybenzimidazole, polybenzothiazole . Dianhydride, các giống diamine, các kết hợp khác nhau có thể được lấy từ các tính chất khác nhau của polyimide.
2, polyimide có thể là dianhydride và diamine trong dung môi cực, như DMF, DMAC, NMP hoặc dung môi hỗn hợp / metanol trong polycondensation nhiệt độ thấp đầu tiên thành một vòng thành một polyimide; Cũng có thể được thêm vào axit polyamido của các chất xúc tác ethanoic anhydride và chất xúc tác amin bậc ba cho chu kỳ mất nước hóa học, để có được dung dịch polyimide và bột. Dung dịch polyimide và bột. Diamine và Dianhydride cũng có thể được làm nóng trong các dung môi điểm sôi cao, chẳng hạn như polycondensation dung môi phenolic, một bước để thu được polyimide. Ngoài ra, polyimide cũng có thể thu được bằng phản ứng của este dibasic của tetradentate và diamine; Nó cũng có thể được biến thành polyisoimide bằng axit polyamidoic trước, và sau đó biến thành polyimide. Các phương pháp này thuận tiện để xử lý, trước đây được gọi là phương pháp PMR, có thể thu được độ nhớt thấp, dung dịch rắn cao, trong quá trình xử lý một cửa sổ có độ nhớt tan chảy thấp, đặc biệt phù hợp để sản xuất vật liệu composite; Loại thứ hai làm tăng độ hòa tan, trong quá trình biến đổi không giải phóng các hợp chất phân tử thấp.
3, miễn là độ tinh khiết của diianhydride (hoặc tetraacid) và diamine là đủ điều kiện, bất kể phương pháp polycondensation, dễ dàng có được Dễ dàng điều chỉnh trọng lượng phân tử.
4, ngưng tụ với dianhydride (hoặc tetraacid) và diamine, miễn là nó đạt đến tỷ lệ răng hàm hạng nhất, điều trị nhiệt trong chân không Xử lý và hình thành bột.
5, thật dễ dàng để giới thiệu các nhóm phản ứng ở cuối chuỗi hoặc trên chuỗi để tạo thành các oligome phản ứng, do đó thu được polyimide làm nhiệt.
6, sử dụng nhóm carboxyl trong polyimide, ester hóa hoặc muối, việc giới thiệu các nhóm cảm quang hoặc alkyl chuỗi dài để có được các polyme lưỡng tính, có thể thu được quang học hoặc sử dụng trong việc chuẩn bị màng LB.
7, quá trình tổng hợp polyimide tổng hợp không tạo ra muối vô cơ, đặc biệt thuận lợi cho việc điều chế vật liệu cách điện.
8, vì monome của Dianhydride và diamine trong chân không cao rất dễ để thăng hoa, do đó, rất dễ sử dụng phương pháp lắng đọng hơi trong phôi, đặc biệt là bề mặt không đồng đều của thiết bị để tạo thành màng polyimide.
Ứng dụng của polyimide:
Do kết quả của polyimide ở trên trong hiệu suất và hóa học tổng hợp, trong nhiều polyme, rất khó để tìm thấy như polyimide có một loạt các khía cạnh ứng dụng như vậy, và trong mỗi khía cạnh này đã cho thấy hiệu suất cực kỳ nổi bật.
1, Phim: Polyimide là một trong những mặt hàng sớm nhất, được sử dụng cho vật liệu cách nhiệt của khe động cơ và vật liệu cuộn dây cáp. Các sản phẩm chính là Dupont Kapton, Ube Upilex Series và Chung Yuan Apical. Phim polyimide trong suốt có thể được sử dụng như một tấm hậu thu tế bào mặt trời mềm.
2, Lớp phủ: Được sử dụng làm vecni cách điện cho dây điện từ, hoặc là lớp phủ kháng nhiệt độ cao.
3, vật liệu tổng hợp nâng cao: Được sử dụng trong các thành phần hàng không vũ trụ, máy bay và tên lửa. Nó là một trong những vật liệu cấu trúc kháng nhiệt độ cao nhất. Ví dụ, chương trình máy bay siêu âm của Hoa Kỳ được thiết kế với tốc độ 2,4m, nhiệt độ bề mặt chuyến bay là 177, các yêu cầu về tuổi thọ của dịch vụ là 60.000h, đã được báo cáo rằng 50% vật liệu cấu trúc đã được Được xác định cho polyimide nhựa nhiệt dẻo là vật liệu composite sợi carbon bằng nhựa ma trận, lượng của mỗi máy bay là khoảng 30t.
4, Sợi: Mô đun độ đàn hồi chỉ đứng sau sợi carbon, như một phương tiện truyền thông nhiệt độ cao và vật liệu lọc vật liệu phóng xạ và chống đạn, vải chống cháy.
5, Bọt: Được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt nhiệt độ cao.
6, Nhựa kỹ thuật: Nhiệt và nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt dẻo có thể được đúc hoặc đúc phun hoặc đúc chuyển. Chủ yếu được sử dụng để tự bôi trơn, niêm phong, cách nhiệt và vật liệu kết cấu.
7, Chất kết dính: Được sử dụng làm chất kết cấu cấu trúc nhiệt độ cao. Chất kết dính polyimide Quảng Đông như một vật liệu trồng cách nhiệt cao cho các thành phần điện tử đã được sản xuất.
8, Màng tách: Được sử dụng cho nhiều cặp khí, chẳng hạn như hydro/nitơ, nitơ/oxy, carbon dioxide/nitơ hoặc metan, v.v., từ khí thô hydrocarbon không khí và rượu để loại bỏ nước. Nó cũng có thể được sử dụng làm màng bay hơi thẩm thấu và màng siêu lọc. Do nhiệt polyimide và điện trở dung môi hữu cơ, trong việc tách khí và chất lỏng hữu cơ có tầm quan trọng đặc biệt.
9, Photoresist: Có gel âm và tích cực, độ phân giải có thể đạt đến mức Subicron. Với các sắc tố hoặc thuốc nhuộm có thể được sử dụng cho màng lọc màu, có thể đơn giản hóa rất nhiều các quy trình xử lý.
10, trong các thiết bị vi điện tử: Được sử dụng làm lớp điện môi để cách nhiệt xen kẽ, vì một lớp đệm có thể làm giảm ứng suất, cải thiện năng suất. Vì một lớp bảo vệ có thể làm giảm tác động của môi trường lên thiết bị, nhưng cũng che chắn một hạt, để giảm hoặc loại bỏ lỗi mềm của thiết bị (soferror).
11, hiển thị tinh thể lỏng với định hướng của tác nhân căn chỉnh: polyimide trong TN-LCD, SHN-LCD, TFT-CD và tương lai của màn hình tinh thể chất lỏng sắt của vật liệu tác nhân định hướng đang chiếm một vị trí rất quan trọng.
12, Điện - Vật liệu quang học: Được sử dụng làm vật liệu ống dẫn sóng thụ động hoặc hoạt động, vật liệu chuyển đổi quang học, v.v., polyimide chứa flo trong phạm vi bước sóng giao tiếp cho trong suốt, polyimide như một ma trận chromophore có thể cải thiện tính ổn định của vật liệu.
Triển vọng:
Polyimide như một vật liệu polymer rất hứa hẹn đã được công nhận đầy đủ, trong các vật liệu cách điện và các ứng dụng vật liệu cấu trúc đang mở rộng. Trong các vật liệu chức năng đang nổi lên, và tiềm năng của nó vẫn đang được khám phá. Tuy nhiên, sau 40 năm phát triển, nó vẫn chưa trở thành một loại lớn hơn, lý do chính là, so với các polyme khác, chi phí vẫn còn quá cao. Do đó, một trong những hướng chính của nghiên cứu polyimide trong tương lai vẫn nên nằm trong các phương pháp tổng hợp và trùng hợp monome để tìm cách giảm chi phí.
1, Tổng hợp monome: monome polyimide là hai anhydride (axit tetra) và diamine. Phương pháp tổng hợp diamine trưởng thành hơn, nhiều diamines có nguồn cung thương mại. Dianhydride là một monome đặc biệt hơn, ngoài ra còn được sử dụng như một tác nhân chữa bệnh cho nhựa epoxy chủ yếu được sử dụng trong quá trình tổng hợp polyimide. Benzen tetracarboxylic axit dianhydride và anhydride trimellit có thể được chiết xuất từ các sản phẩm lọc dầu, dầu thơm nặng của tetramethylbenzene và trimethylbenzene với quá trình oxy hóa pha khí và chất lỏng trong một bước. Dianhydrides quan trọng khác, chẳng hạn như diphenyl ketone dianhydride, biphenyl diianhydride, diadhenyl dianhydride và hexafluorodianhydride đã được tổng hợp bởi các phương pháp khác nhau, nhưng chi phí rất tốn kém. Viện Hóa học ứng dụng Changchun của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc được phát triển bởi o-xylene clo hóa, oxy hóa và sau đó được phân tách bằng đồng phân hóa có thể thu được từ 4-chlorophthalic có thể được tổng hợp từ anhydride và 3-chlorophthalic, hai hợp chất có thể được tổng hợp từ Một loạt Dianhydride như một nguyên liệu thô, và tiềm năng của nó để giảm chi phí tổng hợp rất nhiều, là một tuyến đường có giá trị.
2, Quá trình trùng hợp: Việc sử dụng hiện tại của quá trình polycondensation hai bước, một bước đang sử dụng dung môi điểm sôi cao, dung môi cực không proton nhiệt độ. Phương pháp PMR sử dụng dung môi rượu giá rẻ. Polyimide nhựa nhiệt dẻo cũng có thể sử dụng Dianhydride và diamine trực tiếp trong hạt trùng hợp đùn, không còn cần dung môi, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả. Chất anhydride phthalic clo mà không có dianhydride, trực tiếp và diamine, bisphenol, natri sulfide hoặc trùng hợp monosulfur để có được polyimide là con đường tổng hợp kinh tế nhất.
3, Xử lý: Ứng dụng của polyimide rất rộng, để xử lý cũng là một loạt các yêu cầu, như tính đồng nhất cao của màng, quay, kết tủa pha khí, in thạch bản phụ, độ sâu của tường thẳng, khu vực lớn , đúc khối lượng lớn, cấy ion, gia công chính xác bằng laser, công nghệ lai nano, v.v. để áp dụng polyimide để mở ra một thế giới rộng lớn.
Với sự cải thiện hơn nữa của công nghệ xử lý tổng hợp và giảm chi phí, trong khi có tính chất cơ học vượt trội, tính chất cách nhiệt, polyimide nhựa nhiệt dẻo chắc chắn sẽ cho thấy vai trò nổi bật hơn của nó trong lĩnh vực vật liệu trong tương lai. Và polyimide nhiệt dẻo và khả năng xử lý tốt của nó và thuận lợi hơn.
Contact Now