一,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, es actualmente una de las mejores variedades de resistencia al calor de plásticos de ingeniería, ampliamente utilizada en aviación, aeroespacial, microelectrónica, nano, cristal líquido, láser y otros. campos.
Recientemente, todos los países están incluyendo la investigación, desarrollo y uso del PI en el siglo XXI, uno de los focos del 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".
2, clasificación y aplicación de poliimida.
Las poliimidas se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones debido a sus excelentes propiedades y se pueden clasificar en una variedad de tipos, incluidos plásticos de ingeniería, fibras, poliimidas fotosensibles, espumas, recubrimientos, adhesivos, películas, aerogeles, compuestos y más.
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.Plástico de ingeniería
El plástico de ingeniería de poliimida es termoestable y termoplástico, que se puede dividir en politetrametileno tetracarbimida (PMMI), polieterimida (PEI), poliamida animida (PAI), etc., y tiene sus propios usos en diferentes campos.
PMMI en carga de 1,8 MPa, temperatura de distorsión térmica de 360 grados, excelentes propiedades eléctricas, se puede utilizar para condiciones especiales de piezas de precisión, rodamientos autolubricantes de alta temperatura, sellos, impulsores de sopladores, etc., también se puede utilizar en contacto con amoníaco líquido. Piezas de válvulas, piezas del sistema de suministro de combustible de motores a reacción.
PEI tiene excelentes propiedades mecánicas, propiedades de aislamiento eléctrico, resistencia a la irradiación, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la abrasión, buena fluidez de la fusión, tasa de contracción del moldeo de {{0}}.5% a 0,7%, disponible para moldeo por inyección y extrusión. , el posprocesamiento es relativamente fácil, también se puede utilizar para métodos de soldadura y otros materiales combinados en electrónica y aparatos eléctricos, aviación, automóviles, equipos médicos y otras industrias se utilizan 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 es de hasta 274 grados bajo una carga de 1,8 MPa. PAI tiene buena resistencia a la ablación y al electromagnetismo a altas temperaturas y alta frecuencia, y tiene buenas propiedades adhesivas a metales y otros materiales, se utiliza principalmente para engranajes, cojinetes y garras separadoras de fotocopiadoras, etc., y también se puede utilizar para ello. 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.
2.Fibra de poliimida
La fibra de poliimida es una fibra importante de alto rendimiento, su fibra de poliimida de alta temperatura es actualmente una de las fibras sintéticas orgánicas con la temperatura más alta y se puede usar a 250 ~ 350 grados. En cuanto a 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, son más superiores en comparación con las fibras de poliimida de alto rendimiento. La resistencia de la aramida es aproximadamente una vez mayor que el rendimiento mecánico actual de uno de los mejores compuestos orgánicos. fibras sinteticas. Es una de las mejores fibras sintéticas orgánicas en cuanto a propiedades mecánicas.
Con el continuo desarrollo de campos de alta tecnología, las propiedades físicas y químicas de los productos PI son cada vez más exigentes. Los materiales PI tradicionales en mecánica, térmica y óptica, eléctrica, magnética y otros aspectos del rendimiento no han podido cumplir con los requisitos especiales del material en los campos científicos y tecnológicos modernos. Las fibras de alto rendimiento PI con sus propiedades mecánicas superiores, estabilidad al calor, irradiación y otras características se convertirán en la próxima generación de fibras de alto rendimiento representativas típicas.
En la actualidad, la industria nacional de fibras PI se dedica principalmente a Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino, etc. Entre ellos, Hipolyking se ha convertido en una base importante para la investigación, el desarrollo y la producción de poliimidas en China. Jsshino, una fibra orgánica de alto rendimiento con derechos de propiedad intelectual completamente independientes, pasó la evaluación de logros científicos y tecnológicos en 2016 y, al mismo tiempo, tomó la iniciativa en completar la formulación del estándar nacional de "poliimida de alta resistencia y alto módulo". filamento" en 2020.
3.Poliimida fotosensible (PSPI)
La poliimida fotosensible (PSPI) es una clase de cadena polimérica tanto en el anillo de imida como en genes fotosensibles, conjunto de excelente estabilidad térmica, buenas propiedades mecánicas, químicas y fotográficas de materiales orgánicos.
PSPI en el campo de la electrónica, principalmente fotorresistente y embalaje electrónico, tiene dos funciones principales: la poliimida fotosensible agregada al sensibilizador, estabilizador, etc. se puede obtener "fotorresistente de poliimida". En comparación con el fotorresistente tradicional, debido a que la poliimida en sí tiene buenas propiedades dieléctricas, cuando se usa sin la necesidad de cubrir la función del medio de trabajo del agente de barrera de luz, puede acortar en gran medida el proceso y mejorar la eficiencia de producción.
La tecnología de producción de 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 que estabilizar la película y otros productos de gama baja, la producción de poliimida fotosensible es menor y la demanda del mercado depende de las importaciones. En el apoyo político expreso "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 tiene Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen, etc., el futuro del campo de la sustitución nacional del espacio.
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 y ahora se usa ampliamente en aviones, barcos, trenes, automóviles y otros campos. Tiene características intrínsecas no tóxicas retardantes de llama, resistentes al calor, livianas y respetuosas con el medio ambiente, y se puede usar durante mucho tiempo en temperaturas ultraaltas, temperaturas ultrabajas, niebla salina alta, ruido fuerte, corrosión fuerte y radiación fuerte. y otras condiciones extremas de servicio.
La espuma de poliimida se puede dividir en tres categorías:
Al igual que la poliimida en general, materiales de espuma con una media como cadena principal, con una temperatura de funcionamiento de 300 grados o más (espuma PI).
Materiales de espuma en los que el anillo central existe como grupo lateral (espuma PMI).
Materiales de nanoespuma obtenidos introduciendo segmentos de cadenas grasas térmicamente inestables en poliimida y craqueándolos a altas temperaturas.
El material de espuma de poliimida pertenece a materiales funcionales avanzados y se ha utilizado cada vez más en la industria aeroespacial, el transporte marítimo, la defensa nacional y la microelectrónica y otros campos de alta tecnología en el aislamiento térmico, la reducción y el aislamiento de vibraciones y ruidos y otros materiales clave.
La aplicación más importante de la espuma PI es el aislamiento térmico y el material de reducción de ruido para barcos. La espuma PI como primera opción como material de aislamiento térmico y reducción de ruido en nuevos buques de guerra está aumentando rápidamente.
La espuma PMI es un nuevo tipo de material de espuma de estructura molecular alta con el mejor rendimiento integral, 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 tiene las características de Peso ligero, alta resistencia y resistencia a altas/bajas temperaturas. Además, como el material de núcleo de espuma estructural más excelente, la espuma PMI se usa ampliamente en aspas de ventiladores, aspas de helicópteros, aeroespacial y otros campos, y su tendencia a sustituir la espuma PET es clara, con un amplio espacio en el mercado.
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 ha sido utilizada por más de 15 países para desarrollar el sistema 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.
Al igual que la espuma PI, la aplicación de la espuma PMI también es muy amplia. Las aplicaciones típicas de la espuma PMI incluyen:
(1) Material del núcleo de espuma estructural: excelente resistencia a la compresión a alta temperatura, por lo que se usa ampliamente como material del núcleo para aspas de ventiladores, aviación, aeroespacial, barcos, equipos deportivos, equipos médicos y otros campos;
(2) Materiales transparentes a las ondas de banda ancha: la baja constante dieléctrica y la pérdida lo hacen ampliamente utilizado en radares, antenas y otros campos;
(3) 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 espuma de poliimida en China ha aumentado significativamente y la industria ha logrado importantes avances tecnológicos. En la actualidad, los principales fabricantes nacionales de espuma de poliimida son Qingdao Ouc, Shkdchem and Tschina, Zgzts y AMMT. Entre ellos, el Instituto de Tacnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo, CAS ha construido un equipo piloto de partículas de microespuma de poliimida, y los productos de poliimida de Qingdao Ouc y Shkdchem pasaron la prueba militar.
5.Poliimidacflotando
El uso de poliimida en la preparación de recubrimientos es una de sus primeras aplicaciones, y este tipo de sustancia se utiliza principalmente como recubrimiento aislante para alambres esmaltados en recubrimientos. Los recubrimientos aislantes de alambre esmaltado son 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, mejoran y estabilizan la capa exterior del alambre esmaltado.
Uno de los índices importantes de los recubrimientos 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 resistentes al calor. calificación.
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 180-200 grados a temperaturas más altas para 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 grado F y superior resistente al calor, la poliimida se puede utilizar como barniz aislante para el cable electromagnético o como revestimiento de alta temperatura.