Augstas veiktspējas materiāls – poliimīds (1)

Poliimīds, universāls polimērmateriālu produkts, ir izraisījis daudzu Ķīnas pētniecības institūtu interesi, un daži uzņēmumi ir sākuši ražot arī mūsu pašu poliimīda materiālu.
I. Pārskats
Kā īpašs inženiertehnisks materiāls poliimīds ir plaši izmantots aviācijā, kosmosā, mikroelektronikā, nanometros, šķidrajos kristālos, atdalīšanas membrānā, lāzerā un citās jomās.Nesen valstis uzskaita pētniecību, izstrādi un izmantošanupoliimīdskā viena no daudzsološākajām inženierplastmasām 21. gadsimtā.Poliimīda izcilo veiktspējas un sintēzes īpašību dēļ neatkarīgi no tā, vai to izmanto kā strukturālu materiālu vai kā funkcionālu materiālu, tā milzīgās pielietošanas iespējas ir pilnībā atzītas, un tas ir pazīstams kā "problēmu risināšanas eksperts" (protion solver). ), un uzskata, ka "bez poliimīda šodien nebūtu mikroelektronikas tehnoloģiju".

Otrkārt, poliimīda veiktspēja
1. Saskaņā ar pilnībā aromātiskā poliimīda termogravimetrisko analīzi tā sadalīšanās temperatūra parasti ir aptuveni 500°C.Poliimīdam, kas sintezēts no bifenildianhidrīda un p-fenilēndiamīna, termiskās sadalīšanās temperatūra ir 600°C, un tas ir līdz šim viens no termiski stabilākajiem polimēriem.
2. Poliimīds var izturēt ārkārtīgi zemu temperatūru, piemēram, šķidrā hēlijā pie -269°C, tas nebūs trausls.
3. Poliimīdsir lieliskas mehāniskās īpašības.Nepildītas plastmasas stiepes izturība ir lielāka par 100Mpa, homofenilēna poliimīda plēvei (Kapton) virs 170Mpa un bifenila tipa poliimīdam (UpilexS) līdz 400Mpa.Kā inženiertehniskā plastmasa elastīgās plēves daudzums parasti ir 3-4Gpa, un šķiedra var sasniegt 200Gpa.Saskaņā ar teorētiskajiem aprēķiniem ftalskābes anhidrīda un p-fenilēndiamīna sintezētā šķiedra var sasniegt 500 Gpa, kas ir otrajā vietā pēc oglekļa šķiedras.
4. Dažas poliimīdu šķirnes nešķīst organiskajos šķīdinātājos un ir stabilas pret atšķaidītām skābēm.Vispārējās šķirnes nav izturīgas pret hidrolīzi.Šis šķietami trūkums padara poliimīdu atšķirīgu no citiem augstas veiktspējas polimēriem.Īpašība ir tāda, ka izejvielu dianhidrīdu un diamīnu var atgūt ar sārmainu hidrolīzi.Piemēram, Kapton plēvei atgūšanas līmenis var sasniegt 80–90%.Mainot struktūru, var iegūt arī diezgan hidrolīzes izturīgas šķirnes, piemēram, izturēt 120 ° C, 500 stundu vārīšanās.
5. Poliimīda termiskās izplešanās koeficients ir 2 × 10-5 - 3 × 10-5 ℃, Guangcheng termoplastiskais poliimīds ir 3 × 10-5 ℃, bifenila tips var sasniegt 10-6 ℃, atsevišķas šķirnes var būt līdz 10 - 7°C.
6. Poliimīdam ir augsta starojuma pretestība, un tā plēves stiprības saglabāšanas līmenis ir 90% pēc 5 × 109rad ātras elektronu apstarošanas.
7. Poliimīdsir labas dielektriskās īpašības, ar dielektrisko konstanti aptuveni 3,4.Ieviešot fluoru vai izkliedējot gaisa nanometrus poliimīdā, dielektrisko konstanti var samazināt līdz aptuveni 2,5.Dielektriskie zudumi ir 10-3, dielektriskā izturība ir 100-300KV/mm, Guangcheng termoplastiskais poliimīds ir 300KV/mm, tilpuma pretestība ir 1017Ω/cm.Šīs īpašības saglabājas augstā līmenī plašā temperatūras diapazonā un frekvenču diapazonā.
8. Poliimīds ir pašdziestošs polimērs ar zemu dūmu līmeni.
9. Poliimīdam ir ļoti maza gāzu izdalīšanās ārkārtīgi augstā vakuumā.
10. Poliimīds ir netoksisks, no tā var izgatavot traukus un medicīnas ierīces, un tas var izturēt tūkstošiem dezinfekciju.Dažiem poliimīdiem ir arī laba bioloģiskā saderība, piemēram, tie nav hemolītiski asins saderības testā un nav toksiski citotoksicitātes testā in vitro.

3. Vairāki sintēzes veidi:
Ir daudz poliimīda veidu un formu, un ir daudz veidu, kā to sintezēt, tāpēc to var izvēlēties atbilstoši dažādiem pielietojuma mērķiem.Šādu sintēzes elastību ir grūti iegūt arī citiem polimēriem.

1. Poliimīdsgalvenokārt tiek sintezēts no divbāzu anhidrīdiem un diamīniem.Šie divi monomēri ir apvienoti ar daudziem citiem heterocikliskiem polimēriem, piemēram, polibenzimidazolu, polibenzimidazolu, polibenzotiazolu, polihinonu. Salīdzinot ar tādiem monomēriem kā fenolīns un polihinolīns, izejvielu avots ir plašs, un arī sintēze ir salīdzinoši vienkārša.Ir daudz veidu dianhidrīdi un diamīni, un poliimīdus ar dažādām īpašībām var iegūt dažādās kombinācijās.
2. Poliimīdu var polikondensēt zemā temperatūrā ar dianhidrīdu un diamīnu polārā šķīdinātājā, piemēram, DMF, DMAC, NMP vai THE/metanola jauktā šķīdinātājā, lai iegūtu šķīstošu poliamīnskābi pēc plēves veidošanās vai vērpšanas. Karsēšana līdz aptuveni 300°C. dehidratācija un ciklizācija poliimīdā;etiķskābes anhidrīdu un terciāro amīnu katalizatorus var pievienot arī poliamīnskābei ķīmiskai dehidratācijai un ciklizācijai, lai iegūtu poliimīda šķīdumu un pulveri.Diamīnu un dianhidrīdu var arī karsēt un polikondensēt šķīdinātājā ar augstu viršanas temperatūru, piemēram, fenola šķīdinātājā, lai vienā solī iegūtu poliimīdu.Turklāt poliimīdu var iegūt arī divbāziskā skābes estera un diamīna reakcijā;to var arī pārveidot no poliamīnskābes vispirms par poliizoimīdu un pēc tam par poliimīdu.Visas šīs metodes atvieglo apstrādi.Pirmo sauc par PMR metodi, kas var iegūt zemu viskozitāti, augstu cieto šķīdumu, un tai ir logs ar zemu kušanas viskozitāti apstrādes laikā, kas ir īpaši piemērots kompozītmateriālu ražošanai;pēdējais palielinās Lai uzlabotu šķīdību, konversijas procesā neizdalās mazmolekulārie savienojumi.
3. Kamēr dianhidrīda (vai tetraskābes) un diamīna tīrība ir kvalificēta, neatkarīgi no tā, kāda polikondensācijas metode tiek izmantota, ir viegli iegūt pietiekami augstu molekulmasu, un molekulmasu var viegli pielāgot, pievienojot vienību anhidrīdu vai vienība amīns.
4. Dianhidrīda (vai tetraskābes) un diamīna polikondensācija, kamēr molārā attiecība sasniedz ekvimolāro attiecību, termiskā apstrāde vakuumā var ievērojami palielināt cietā zemas molekulmasas prepolimēra molekulmasu, tādējādi uzlabojot apstrādi un pulvera veidošanos.Nāc ērti.
5. Ķēdes galā vai ķēdē ir viegli ieviest reaktīvās grupas, veidojot aktīvos oligomērus, tādējādi iegūstot termoreaktīvo poliimīdu.
6. Izmantot karboksilgrupu poliimīdā, lai veiktu esterificēšanu vai sāļu veidošanos, un ieviest gaismjutīgas grupas vai garas ķēdes alkilgrupas, lai iegūtu amfifilus polimērus, kurus var izmantot fotorezistu iegūšanai vai izmantot LB plēvju gatavošanā.
7. Vispārējā poliimīda sintezēšanas procesā neveidojas neorganiskie sāļi, kas ir īpaši izdevīgi izolācijas materiālu pagatavošanai.
8. Dianhidrīdu un diamīnu kā monomērus ir viegli sublimēt augstā vakuumā, tāpēc to ir viegli veidotpoliimīdsplēvi uz sagatavēm, īpaši ierīcēm ar nelīdzenām virsmām, izmantojot tvaiku nogulsnēšanos.