一, Johdatus polyimidiin
Polyimidi (PI) on molekyylirakenne, joka sisältää aromaattisten heterosyklisten polymeeriyhdisteiden imidipohjaisia ketjulinkkejä, ja on tällä hetkellä yksi parhaista teknisten muovien lämmönkestävyyden lajikkeista, jota käytetään laajalti ilmailussa, ilmailussa, mikroelektroniikassa, nanossa, nestekideissä, laserissa ja muissa kentät.
Viime aikoina kaikki maat ovat sisällyttäneet PI:n tutkimukseen, kehitykseen ja käyttöön 2000-luvulla, joka on yksi uusien kemiallisten materiaalien kehittämisen painopisteistä. Polyimidillä on sen erinomaisten suorituskyvyn ja synteesiominaisuuksien ansiosta suuret käyttömahdollisuudet, joko rakennemateriaalina tai toiminnallisena materiaalina.
Polyimidi tunnetaan polymeerimateriaalien pyramidin huipulla, joka tunnetaan myös "ongelmanratkaisijana", ja jopa jotkut alan sisäpiiriläiset uskovat, että "millään polyimidillä ei ole nykypäivän mikroelektroniikan tekniikkaa".
2, Polyimidin luokitus ja käyttö
Polyimidejä voidaan käyttää useissa eri sovelluksissa erinomaisten ominaisuuksiensa ansiosta, ja ne voidaan luokitella useisiin eri tyyppeihin, mukaan lukien tekniset muovit, kuidut, valoherkät polyimidit, vaahdot, pinnoitteet, liimat, kalvot, aerogeelit, komposiitit ja paljon muuta.
Monien polymeerien joukossa polyimidi on ainoa, jolla on laaja valikoima sovelluksia ja joka osoittaa erinomaista suorituskykyä. Alla käyn läpi kunkin polyimidilajikkeen tärkeimmät käyttötarkoitukset.
1. Engineering muovi
Polyimiditekniikan muovissa on lämpökovettuvaa ja kestomuovia, jotka voidaan jakaa polytetrametyleenitetrakarbimidiin (PMMI), polyeetteri-imidiin (PEI), polyamidiin ja imidiin (PAI) jne., joilla on omat käyttötarkoituksensa eri aloilla.
PMMI 1,8 MPa:n kuorman lämpövääristymälämpötilassa 360 astetta, erinomaiset sähköominaisuudet, voidaan käyttää tarkkuusosien erityisolosuhteisiin, korkean lämpötilan itsevoitelevat laakerit, tiivisteet, puhaltimen siipipyörät jne., Voidaan käyttää myös kosketuksessa nestemäisen ammoniakin kanssa venttiilin osat, suihkumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmän osat.
PEI:llä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, sähköeristysominaisuudet, säteilyn kestävyys, korkean lämpötilan ja kulutuskestävyys, hyvä sulan juoksevuus, puristuskutistumisnopeus {{0}},5–0,7 %, saatavana ruisku- ja ekstruusiomuovaukseen , jälkikäsittely on suhteellisen helppoa, sitä voidaan käyttää myös hitsausmenetelmään ja muihin materiaaleihin, jotka yhdistetään elektroniikassa ja sähkölaitteissa, ilmailussa, autoissa, lääketieteellisissä laitteissa ja muilla teollisuudenaloilla.
PAI:n lujuus on suurin nykyisten lujittamattomien muovien joukossa, vetolujuus on 190 MPa, taivutuslujuus 250 MPa ja lämpövääristymälämpötila on jopa 274 astetta 1,8 MPa:n kuormituksen alla. PAI:lla on hyvä ablaatio- ja sähkömagnetismikestävyys korkeissa lämpötiloissa ja korkealla taajuudella, ja sillä on hyvät tartuntaominaisuudet metalleihin ja muihin materiaaleihin, joita käytetään pääasiassa kopiokoneiden hammaspyörissä, laakereissa ja erotuskynsissä jne., ja sitä voidaan käyttää myös siihen. käytetään pääasiassa kopiokoneiden hammaspyöriin, laakereihin ja erotuskynsiin jne. Sitä voidaan käyttää myös ablatiivisiin materiaaleihin, magneettisesti läpäiseviin materiaaleihin ja lentokoneiden rakennemateriaaleihin.
2. Polyimidikuitu
Polyimidikuitu on tärkeä korkean suorituskyvyn kuitu, sen korkean lämpötilan polyimidikuitu on tällä hetkellä yksi orgaanisten synteettisten kuitujen korkeimmista lämpötiloista, sitä voidaan käyttää 250–350 asteessa. Aramidi- ja polyfenyleenisulfidikuitujen valonkestävyyden, veden absorptio, lämmönkestävyys ja muut näkökohdat ovat parempia verrattuna korkean suorituskyvyn polyimidikuitujen lujuuteen kuin aramidi on noin kerran suurempi kuin yhden parhaista orgaanisista kuitujen nykyinen mekaaninen suorituskyky. synteettiset kuidut. Se on yksi parhaista orgaanisista synteettisistä kuiduista mekaanisten ominaisuuksien suhteen.
Huipputeknologia-alojen jatkuvan kehityksen myötä PI-tuotteiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat yhä vaativampia. Perinteiset PI-materiaalit mekaniikka, lämpö-ja optiset, sähköiset, magneettiset ja muut näkökohdat suorituskykyä ei ole pystynyt vastaamaan nykyajan tieteen ja teknologian aloilla erityisiä vaatimuksia materiaalia. Korkean suorituskyvyn PI-kuiduista, joilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, lämmönkestävyys, säteilytys ja muut ominaisuudet, tulee seuraavan sukupolven korkean suorituskyvyn kuitujen tyypillinen edustaja.
Tällä hetkellä kotimainen PI-kuituteollisuus harjoittaa pääasiassa Asxc-, Hipolyking-, Aieplastics-, Jsshino- ja niin edelleen. Niiden joukossa Hipolykingista on tullut tärkeä perusta polyimidin tutkimukselle, kehitykselle ja tuotannolle Kiinassa. Jsshino, korkean suorituskyvyn omaava orgaaninen kuitu, jolla on täysin itsenäiset immateriaalioikeudet, läpäisi tieteellisten ja teknologisten saavutusten arvioinnin vuonna 2016 ja otti samalla johtoaseman kansallisen "lujan ja korkean moduulin polyimidin standardin" laatimisessa. filamentti" vuonna 2020.
3. Valoherkkä polyimidi (PSPI)
Valoherkkä polyimidi (PSPI) on polymeeriketjujen luokka sekä imidirenkaassa että valoherkissä geeneissä, joilla on erinomainen lämpöstabiilisuus, hyvät mekaaniset ominaisuudet sekä orgaanisten materiaalien kemialliset ja valokuvausominaisuudet.
PSPI alalla elektroniikka, pääasiassa fotoresist ja elektroninen pakkaus kaksi suurta roolia, että valoherkkä polyimidi lisätään herkistäjä, stabilointiaine, jne. voidaan saada "polyimidi fotoresist". Perinteiseen fotoresistiin verrattuna, koska polyimidillä itsessään on hyvät dielektriset ominaisuudet, joten kun sitä käytetään ilman, että valosulkuaineen työväliaineen roolia tarvitsee päällystää, se voi lyhentää prosessia huomattavasti ja parantaa tuotannon tehokkuutta.
PSPI-tuotantoteknologiaa hallitsevat pääasiassa yhdysvaltalaiset ja japanilaiset yritykset, joista Toray on yksi maailman menestyneimmistä yrityksistä positiivisten PSPI-tuotteiden markkinoilla, ja sen positiivisia tuotteita käytetään mikroelektroniikan pakkauksissa, optoelektroniikan kapseloinnissa ja muilla aloilla.
Rajoitetaan jälkeenjääneisyys tuotantoteknologian, Kiinan polyimidi teollisuus on edelleen elokuva ja muut low-end tuotteet vakauttamaan, valoherkkä polyimidi tuotanto on vähemmän, markkinoiden kysyntä riippuu tuonnista. 《Made in China 2025 express -politiikan tuessa Kiinan teollisuus-, mekaaniset, elektroniset ja muut alat ovat siirtymässä kotimaiseen korvausvaiheeseen, PSPI:n kotimaiset yritykset syvenevät edelleen, jotkut yritykset ovat hallitseneet tuotantoteknologian.
Tällä hetkellä ulkoasu PSPI T & K-, tuotanto paikalliset yritykset ovat Rayitek, MINSEOA Advanced Materiaali, Guofeng New Materials, Dragon-chen jne., tulevaisuus alalla kotimaan korvaaminen tilaa.
4. Polyimidivaahto
Polyimidivaahto on polyimidimateriaalin tyyppi, jonka NASA Langley Research Center kehitti ensimmäisen kerran 1970-luvulla yhteistyössä Unitika Amerikan kanssa ja jota käytettiin avaruussukkulassa, ja sitä käytetään nykyään laajalti lentokoneissa, laivoissa, junissa, autoissa ja muilla aloilla. Siinä on luontainen palonestoaine, lämmönkestävä, kevyt ja ympäristöystävällinen myrkytön, ja sitä voidaan käyttää pitkään erittäin korkeassa lämpötilassa, erittäin alhaisessa lämpötilassa, korkeassa suolasuihkussa, voimakkaassa melussa, voimakkaassa korroosiossa, voimakkaassa säteilyssä. ja muut äärimmäiset käyttöolosuhteet.
Polyimidivaahto voidaan jakaa kolmeen luokkaan:
Kuten yleensä polyimidi, vaahtomateriaalit, joiden pääketju on mide ja joiden käyttölämpötila on 300 astetta tai enemmän (PI-vaahto).
Vaahtomateriaalit, joissa välirengas on sivuryhmänä (PMI-vaahto).
Nanovaahtomateriaalit, jotka on saatu lisäämällä polyimidiin termisesti epästabiileja rasvaketjusegmenttejä ja murtamalla ne korkeissa lämpötiloissa.
Polyimidivaahtomateriaali kuuluu kehittyneisiin toiminnallisiin materiaaleihin, ja sitä on käytetty yhä enemmän ilmailu-, meri-, maanpuolustus- ja mikroelektroniikassa ja muilla korkean teknologian aloilla lämmöneristys-, tärinän- ja melunvaimennus- ja eristys- ja muissa avainmateriaaleissa.
PI-vaahdon tärkein käyttökohde on laivojen lämmöneristys- ja melua vaimentava materiaali. PI-vaahto uusien sotalaivojen ensisijainen lämmöneristys- ja melua vaimentava materiaali on lisääntymässä nopeasti.
PMI-vaahto on uudentyyppinen korkean molekyylirakenteen vaahtomateriaali, jolla on paras kokonaisvaltainen suorituskyky ja joka on korkean suorituskyvyn komposiittivaahtoydinmateriaali, jolla on korkea ominaislujuus, korkea ominaismoduuli, korkea sulkeutumisnopeus ja korkea lämmönkestävyys, ja sen ominaisuudet kevyt, korkea lujuus ja korkean/matalan lämpötilan kestävyys. Lisäksi parhaimpana rakenteellisena vaahtomuoviydinmateriaalina PMI-vaahtoa käytetään laajalti tuulettimen lapoissa, helikopterien siivissä, ilmailussa ja muilla aloilla, ja sen PET-vaahdon korvaustrendi on selvä, ja sillä on laaja markkina-alue.
PI-vaahto on lämmönkestävää, paloa hidastavaa, ei tuota haitallisia kaasuja, helppo asentaa, sitä käytetään laajalti lämmöneristys- ja melunvaimennusmateriaaleissa. Tällä hetkellä Yhdysvaltain laivasto on käyttänyt PI-vaahtoa lämpö- ja äänieristysmateriaalina kaikissa pinta-aluksissa ja sukellusveneissä, ja INSPECin valmistamaa SOLIMIDE-vaahtoa on käytetty yli 15 maassa laivaston alusten lämpö- ja äänieristysjärjestelmän kehittämiseen. . Lisäksi PI-vaahtoa käytetään laajasti myös siviilialuksissa, kuten luksusristeilyaluksissa, pikaveneissä ja nesteytetyn maakaasun aluksissa.
Kuten PI-vaahto, myös PMI-vaahdon käyttöalue on erittäin laaja. Tyypillisiä PMI-vaahdon käyttökohteita ovat:
(1) Rakenteellinen vaahtoydinmateriaali: erinomainen korkean lämpötilan puristuskestävyys, joten sitä käytetään laajasti tuulettimen siipien, ilmailun, ilmailun, laivojen, urheiluvälineiden, lääketieteellisten laitteiden ja muiden alojen ydinmateriaalina;
(2) Laajakaista-aallon läpinäkyvät materiaalit: alhainen dielektrisyysvakio ja häviö tekevät siitä laajan käytön tutka-, antenni- ja muilla aloilla;
(3) lämpö- ja äänieristysmateriaalit: suurten nopeuksien veturit, renkaat, ääni ja niin edelleen.
2000-luvulta lähtien polyimidivaahdon tutkimukseen osallistuvien yksiköiden määrä Kiinassa on kasvanut merkittävästi, ja teollisuus on tehnyt merkittäviä teknologisia läpimurtoja. Tällä hetkellä tärkeimmät kotimaiset polyimidivaahdon valmistajat ovat Qingdao Ouc, Shkdchem ja Tschina, Zgzts ja AMMT. Niistä Ningbo Institute of Materials Tachnology ＆ Engineeing, CAS on rakentanut polyimidi mikrovaahto hiukkasia pilottilaitteet, Qingdao Ouc ja Shkdchem polyimidi tuotteet läpäisi sotilaallisen testin.
5. Polyimidickaura
Polyimidin käyttö pinnoitteiden valmistuksessa on yksi sen varhaisimmista sovelluksista, ja tämän tyyppistä ainetta käytetään pääasiassa pinnoitteiden emaloitujen lankojen eristävänä pinnoitteena. Emaloidut langan eristävät pinnoitteet ovat pääasiassa upotettua pyöreää lankaa, litteää lankaa ja muita lankahalkaisijatyyppejä paljas kuparilanka, metalliseoslanka ja lasilangakääreinen lanka, parantavat ja vakauttavat emaloidun langan ulkokerrosta.
Yksi tärkeimmistä eristyspinnoitteiden indekseistä on lämmönkestävä laatu, vuoden 1954 International Electrotechnical Associationin ICE-85 moottori- ja sähköeristysmateriaalien lämmönkestävyysluokitusstandardien käytössä eristemateriaalit jaetaan seitsemään lämmönkestävään. arvosana.
Teollisen teknologian vaatimusten täyttämiseksi eristysmateriaalien kehitykselle on ominaista, että eristysjärjestelmän tulee kyetä 180-200 asteiseksi korkeampiin lämpötiloihin pitkäkestoista työtä varten, mutta ei merkittävää painonlaskua ja sähkölujuuden alenemista, ja hyvä elastisuus, kosteus, otsoni, kaarenkestävyys ja muut ominaisuudet. Polyimidimateriaalit voivat olla erittäin hyviä täyttämään tämän käytön vaatimukset, F-luokan ja sitä korkeamman lämmönkestävän luokan eristepinnoitteen valmistuksessa, polyimidia voidaan käyttää sähkömagneettisen langan eristyslakana tai käytettynä korkean lämpötilan pinnoitteena.