1. Introducción a la poliimida
La poliimida (PI) es una estructura molecular que contiene eslabones de cadena a base de imida-de compuestos poliméricos heterocíclicos aromáticos y actualmente es una de las mejores variedades de plásticos de ingeniería resistentes al calor, ampliamente utilizada en aviación, aeroespacial, microelectrónica, nano, cristal líquido, láser y otros campos.
Recientemente, todos los países han incluido la investigación, el desarrollo y la utilización del PI en el siglo XXI como uno de los focos de desarrollo de nuevos materiales químicos. La poliimida, por sus destacadas características de rendimiento y síntesis, tiene grandes perspectivas de aplicación, ya sea como material estructural o como material funcional.
La poliimida es conocida como la cima de la pirámide de materiales poliméricos, también conocida como la "solucionadora de problemas", e incluso algunos expertos de la industria creen que "ninguna poliimida no tendrá la tecnología microelectrónica actual".
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Pirámide de materiales poliméricos.
2. clasificación y aplicación de poliimida
La poliimida se puede utilizar en una variedad de campos debido a su excelente rendimiento y también se puede dividir en una variedad de tipos, incluidos plásticos de ingeniería, fibras, poliimida fotosensible, espumas, recubrimientos, adhesivos, películas, aerogeles, compuestos, etc.
La poliimida se usa ampliamente.
Entre muchos polímeros, la poliimida es el único que tiene una amplia gama de aplicaciones y muestra un desempeño sobresaliente en cada una de ellas. A continuación, le explicaré los usos principales de cada variedad de poliimida.
(1).Plásticos de ingeniería
Los plásticos de ingeniería de poliimida se pueden dividir en termoendurecibles y termoplásticos, se pueden dividir en poli (tetrametileno tetraimida) (PMMI), polieterimida (PEI), poliamida animida (PAI), etc., y tienen sus propios usos en diferentes campos.
PMMI en temperatura de distorsión térmica de carga de 1,8 MPa de 360 grados, excelentes propiedades eléctricas, se puede usar para condiciones especiales de piezas de precisión, cojinetes autolubricantes de alta temperatura, sellos, impulsores de sopladores, etc., también se puede usar en contacto con piezas de válvulas de amoníaco líquido y piezas del sistema de suministro de combustible de motores a reacción.
PEI tiene excelentes propiedades mecánicas, propiedades de aislamiento eléctrico, resistencia a la irradiación, alta temperatura y resistencia a la abrasión, buena fluidez de fusión, contracción de moldeo de 0,5% a 0,7%, disponible para moldeo por inyección y extrusión, el pos-procesamiento es más fácil, también se puede usar para el método de soldadura y otros materiales combinados en las industrias electrónica y eléctrica, aeroespacial, automotriz, de equipos médicos y otras industrias se usan ampliamente.
La resistencia del PAI es la más alta entre los plásticos no-reforzados actuales, la resistencia a la tracción es de 190 MPa, la resistencia a la flexión es de 250 MPa y la temperatura de distorsión por calor alcanza los 274 grados bajo una carga de 1,8 MPa. PAI tiene buena resistencia a la ablación y al electromagnetismo a alta temperatura y alta frecuencia, y tiene buenas propiedades adhesivas a metales y otros materiales, utilizado principalmente para engranajes, cojinetes y garras separadoras de fotocopiadoras, etc., y puede usarse para materiales de ablación de aeronaves, materiales de transmitancia y otros materiales, y puede usarse en la producción de dispositivos electrónicos. Se utiliza principalmente para engranajes, cojinetes y garras separadoras de fotocopiadoras, etc. También se puede utilizar para materiales ablativos, materiales magnéticamente permeables y materiales estructurales de aeronaves.
Poliimida para piezas de alto rendimiento
(2). Fibra de poliimida
La fibra de poliimida es una importante fibra de alto-rendimiento, su fibra de poliimida de alta temperatura es actualmente una de las fibras sintéticas orgánicas con la temperatura más alta, se puede usar a 250 ~ 350 grados, en la resistencia a la luz, la absorción de agua, la resistencia al calor y otros aspectos de las fibras de aramida y sulfuro de polifenileno en comparación con la superioridad de las fibras de poliimida de alto-rendimiento, la resistencia de la aramida es aproximadamente una vez mayor que el rendimiento mecánico actual de la best organic Es una de las mejores fibras sintéticas orgánicas en términos de propiedades mecánicas.
Con el desarrollo continuo de los campos de alta-tecnología, las propiedades físicas y químicas de los productos PI son cada vez más exigentes, los materiales PI tradicionales en aspectos mecánicos, térmicos y ópticos, eléctricos, magnéticos y otros aspectos del rendimiento no han podido cumplir con los requisitos especiales del material en los campos científicos y tecnológicos modernos, las fibras PI de alto-rendimiento con sus propiedades mecánicas superiores, estabilidad térmica, irradiación y otras características de la próxima generación de fibras de alto-rendimiento se convertirán en un representante típico de la fibra.
En la actualidad, la industria nacional de fibras PI se dedica principalmente a Jiangsu Aoshen, Changchun Gaoqi, Kejiu New Material, Jiangsu Xiannuo, etc. Entre ellos, Changchun Gaoqi se ha convertido en una base importante para la investigación, el desarrollo y la producción de poliimida en China, y una fibra orgánica de alto-rendimiento con derechos de propiedad intelectual completamente independientes de Jiangsu ceno pasó la evaluación de logros científicos y tecnológicos en 2016, y también tomó la iniciativa en 2020 para completar el desarrollo de estándares nacionales de "filamento de poliimida de alta-resistencia y alto-módulo".
Fibra de poliimida
(3). Poliimida fotosensible (PSPI)
La poliimida fotosensible (PSPI) es una clase de cadena polimérica tanto del anillo imida como de genes fotosensibles, conjunto de excelente estabilidad térmica, buenas propiedades mecánicas, químicas y fotográficas de los materiales orgánicos.
La poliimida fotosensible en el campo de la electrónica, principalmente fotorresistente y embalaje electrónico, tiene dos funciones principales; en la poliimida fotosensible agregada al sensibilizador, estabilizador, etc., se puede obtener "fotorresistente de poliimida". En comparación con los fotoprotectores tradicionales, la poliimida en sí tiene buenas propiedades dieléctricas, por lo que no es necesario recubrir el medio de trabajo cuando se utiliza como barrera de luz, lo que puede acortar en gran medida el proceso y mejorar la eficiencia de producción.
La tecnología de producción de poliimida fotosensible (PSPI) está controlada principalmente por empresas estadounidenses y japonesas, de las cuales Toray es una de las empresas más exitosas del mundo en el mercado de productos PSPI positivos, y sus productos positivos se utilizan en embalaje de microelectrónica, encapsulación de optoelectrónica y otros campos.
Restringida por el atraso de la tecnología de producción, la industria de poliimida de China todavía tiene películas y otros productos de gama baja-estable, la producción de poliimida fotosensible es menor y la demanda del mercado depende de las importaciones. En el apoyo a la política "Hecho en China 2025", los campos industrial, mecánico, electrónico y otros de China están entrando en la etapa de sustitución interna, las empresas nacionales de PSPI continúan profundizándose y algunas empresas han dominado la tecnología de producción.
Actualmente, el diseño de PSPI I + D, la producción de las empresas locales son Rui Huatai, Ming Shi nuevos materiales, la industria nacional de plástico eólico, Dinglong Technology, etc., el futuro del campo de la sustitución nacional del espacio.
Poliimida para fotorresistente
(4). Espuma de poliimida
La espuma de poliimida es un tipo de material de poliimida, desarrollado por primera vez en la década de 1970 por el Centro de Investigación Langley de la NASA en cooperación con Unitika America, utilizado en el transbordador espacial, ahora se usa ampliamente en aviones, barcos, trenes, automóviles y otros campos, con la naturaleza de retardante de llama,-resistente al calor, liviano y respetuoso con el medio ambiente, no-tóxico, puede permanecer durante un largo período en temperaturas ultra-altas, temperaturas ultra-bajas y altas concentraciones de sal. rocío, ruido fuerte, corrosión fuerte, radiación fuerte y otras condiciones extremas de servicio.
La espuma de poliimida se puede dividir en tres categorías:
(a) Al igual que la poliimida general, la imida como cadena principal del material de espuma, la temperatura de uso alcanza más de 300 grados (espuma PI)
(b) Materiales de espuma en los que el anillo imida existe como grupo lateral (espuma PMI)
(c) Materiales nano-espumosos obtenidos introduciendo segmentos de cadenas grasas térmicamente inestables en poliimida y craqueándolos a altas temperaturas.
Los materiales de espuma de poliimida pertenecen a los materiales funcionales avanzados y se han utilizado cada vez más en la industria aeroespacial, el transporte marítimo, la defensa nacional y la microelectrónica y otros campos de alta-tecnología, como el aislamiento térmico, la reducción y el aislamiento de vibraciones y ruidos, y otros materiales clave.
La espuma PI es actualmente la aplicación más importante para barcos con materiales de aislamiento térmico y reducción de ruido, la marina de China se encuentra actualmente en el tercer clímax de la construcción naval, la espuma PI como un nuevo tipo de buques de guerra en la primera elección de materiales de aislamiento térmico y reducción de ruido, la demanda está aumentando rápidamente.
La espuma de poli(metacrilimida) (PMI para abreviar) es un nuevo tipo de material de espuma de estructura molecular alta con un rendimiento integral óptimo, que es un material de núcleo de espuma compuesto de alto-rendimiento con alta resistencia específica, alto módulo específico, alta tasa de cierre y alta resistencia al calor, y se caracteriza por su peso ligero, alta resistencia y resistencia a altas y bajas temperaturas, etc. Además, la espuma PMI, como el material de aislamiento térmico y reducción de ruido más excelente para barcos, tiene una demanda en rápido aumento. Además, la espuma PMI es el material de núcleo de espuma estructural más excelente, ampliamente utilizada en aspas de ventiladores, aspas de helicópteros, aeroespacial y otros campos, su tendencia a sustituir la espuma PET es clara y el espacio de mercado es enorme.
La espuma PI es-resistente al calor,-ignífuga, no produce gases nocivos, es fácil de instalar y se usa ampliamente en materiales de aislamiento térmico y reducción de ruido. En la actualidad, la Marina de los EE. UU. ha utilizado espuma PI como material de aislamiento térmico y acústico para todos los buques de superficie y submarinos, y la espuma SOLIMIDE producida por INSPEC se ha utilizado en más de 15 países para el desarrollo de sistemas de aislamiento térmico y acústico para buques de guerra. Además, la espuma de PI también se utiliza ampliamente en buques civiles, como cruceros de lujo, lanchas rápidas y buques de gas natural licuado.
Espuma de poliimida
Al igual que la espuma PI, la aplicación de la espuma PMI también es muy amplia. Las aplicaciones típicas de la espuma PMI incluyen:
(a) Material de núcleo de espuma estructural: excelente resistencia a la compresión a alta-temperatura, por lo que se usa ampliamente como material de núcleo para aspas de ventiladores, aviación, aeroespacial, barcos, equipos deportivos, equipos médicos y otros campos;
(b) Materiales transparentes-de onda de banda ancha: su baja constante dieléctrica y pérdida lo hacen ampliamente utilizado en radares, antenas y otros campos;
(c) materiales de aislamiento térmico y acústico: locomotoras de alta-velocidad, neumáticos, equipos de audio, etc.
Desde el siglo XXI, el número de unidades involucradas en la investigación de espumas de poliimida en China ha crecido significativamente y la industria ha logrado importantes avances tecnológicos, y en la actualidad, los principales fabricantes nacionales de espumas de poliimida son Qingdao Ocean, Kanda New Material y Tiansheng New Material, Zigong Zhongtiansheng, Qingdao Ocean New Material, etc. Entre ellos, el Instituto de Materiales de Ningbo y la Academia de Ciencias de China han construido un equipo piloto de partículas de microespuma de poliimida, los productos de poliimida Qingdao Ocean y Kangda New Material pasaron la prueba militar.
(5). Recubrimientos de poliimida
La poliimida para la preparación de recubrimientos es una de sus primeras aplicaciones; las sustancias del recubrimiento se utilizan principalmente como recubrimiento aislante de cables esmaltados. El revestimiento aislante de alambre esmaltado es principalmente alambre redondo recubierto por inmersión, alambre plano y otros tipos de alambre de cobre desnudo de diámetro, alambre de aleación y alambre de vidrio envuelto en la capa exterior, mejora y estabiliza la capa exterior del alambre esmaltado.
Uno de los índices importantes de los revestimientos aislantes es el grado de resistencia al calor-, según la Asociación Electrotécnica Internacional ICE de 1954-85 materiales aislantes eléctricos y de motores, en el uso de estándares de clasificación de estabilidad térmica, los materiales aislantes se dividen en siete grados de resistencia al calor.
Para cumplir con los requisitos de la tecnología industrial, el desarrollo de materiales aislantes se caracteriza por que el sistema de aislamiento debe ser capaz de soportar temperaturas de 180-200 grados a temperaturas más altas en trabajos a largo plazo-, pero sin pérdida significativa de peso ni reducción de resistencia eléctrica, y mantener una buena elasticidad, humedad, ozono, resistencia al arco y otras propiedades. Los materiales de poliimida pueden ser muy buenos para cumplir con los requisitos de este uso, para preparar un revestimiento aislante de clase F-y superior al calor-, la poliimida se puede utilizar como barniz aislante para el cable electromagnético o como revestimiento de alta temperatura.
Continuará
Fuente "Sitio web oficial de la Asociación de la Industria de Compuestos de China".