En tant que matériau d'ingénierie spécial, le polyimide a été largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, la microélectronique, le nano, le cristal liquide, la membrane de séparation, le laser et d'autres champs. Récemment, tous les pays incluent la recherche, le développement et l'utilisation du polyimide comme l'un des plastiques d'ingénierie les plus prometteurs du 21e siècle. Le polyimide, en raison de ses caractéristiques exceptionnelles en performance et en synthèse, que ce soit en tant que matériau structurel ou en tant que matériau fonctionnel, ses énormes prospects d'application ont été pleinement reconnus, connus sous le nom de «solveur de problèmes» (solveur de prottion), et qu'il n'y a pas Polyimide n'aura pas la technologie de microélectronique d'aujourd'hui.
Performance du polyimide
1, polyimide tout aromatique Selon l'analyse thermogravimétrique, le début de la température de décomposition est généralement d'environ 500 ℃. Synthétisé par le biphényl dianhydride et le polyimide de p-phénylènediamine, la température de décomposition thermique de 600 ℃, est jusqu'à présent l'une des plus élevées de stabilité thermique des polymères.
2, le polyimide peut résister à des températures extrêmement basses, telles que -269 ℃ dans l'hélium liquide ne sera pas fragile.
3, le polyimide a d'excellentes propriétés mécaniques, la résistance à la traction en plastique non remplie est plus de 100 MPA, un film de polyimide de type homobenzène (Kapton) pour plus de 170mpa et un polyimide biphényle (upilexs) jusqu'à 400 MPA. En tant que plastiques d'ingénierie, la quantité de film élastique est généralement de 3-4gpa, la fibre peut être jusqu'à 200gpa, selon des calculs théoriques, le dianhydride de benzène et les fibres synthétisées de la p-phénylènediamine jusqu'à 500gpa, deuxième seulement à la fibre de carbone.
4, certaines variétés de polyimide insolubles dans les solvants organiques, la stabilité diluée de l'acide, les variétés générales ne sont pas très résistantes à l'hydrolyse, cela semble être un inconvénient de la performance du polyimide est différent des autres polymères haute performance, une grande caractéristique, c'est-à-dire , l'hydrolyse alcaline peut être utilisée pour récupérer les matières premières telles que le dianhydride et la diamine, comme pour le film de Kapton, le taux de récupération allant jusqu'à 80% à 90%. Le changement de la structure peut également devenir assez résistant aux variétés d'hydrolyse, comme avec 120 ℃, 500 heures d'ébullition.
5, le coefficient de dilatation thermique du polyimide dans 2 × 10-5-3 × 10-5 ° C, large dans un polyimide thermoplastique 3 × 10-5 ° C, type biphényle jusqu'à 10-6 ° C, variétés individuelles de 10 -7 ° C.
6, le polyimide a une résistance élevée à l'irradiation, son film dans un taux de rétention rapide de la résistance à l'irradiation électronique à 5 × 109rad de 90%.
7, le polyimide a de bonnes propriétés diélectriques, une constante diélectrique de 3,4 environ, l'introduction de fluor ou la taille nanométrique de l'air dispersée dans le polyimide, la constante diélectrique peut être réduite à environ 2,5. Perte diélectrique de 10-3, résistance diélectrique de 100-300kV / mm, polyimide thermoplastique de Guangcheng pour 300kV / mm, résistance au volume de 1017 / cm. Ces propriétés dans une large gamme de températures et de plage de fréquences peuvent toujours être maintenues à un niveau élevé.
8, le polyimide est un polymère auto-extincteur, un faible taux de fumage.
9, Polyimide dans un vide très élevé sous très peu de pas.
10, les polyimides non toxiques, peuvent être utilisés pour fabriquer la vaisselle et les instruments médicaux, et résister à des milliers de stérilisation. Il existe un certain polyimide a également une très bonne biocompatibilité, par exemple, dans le test de compatibilité sanguine pour le test de cytotoxicité in vitro non hémolytique pour non toxique.
Plusieurs voies sur la synthèse:
Variétés de polyimides, formes, dans la synthèse de diverses façons, vous pouvez donc choisir selon une variété d'applications, la synthèse de cette adaptabilité est également difficile à avoir d'autres polymères.
1,polyimide is mainly synthesized by dianhydride and diamine, these two monomers and many other heterocyclic polymers, such as polybenzimidazole, polybenzimidazole, polybenzothiazole, polyquimorpholine and polyquinoline and other monomers compared to the source of raw materials is wide, and the synthesis is also easier . Dianhydride, variétés de diamine, différentes combinaisons peuvent être obtenues à partir de différentes propriétés du polyimide.
2, le polyimide peut être du dianhydride et de la diamine dans des solvants polaires, tels que le DMF, le DMAC, le NMP ou les solvants mixtes / méthanol dans la première polycondensation à basse température, pour obtenir des acides de polyamido solubles, un film ou un filage, chauffé à 300 ℃ environ en anneau en polyimide; Peut également être ajouté aux acides polyamido de l'anhydride éthanoïque et aux catalyseurs d'amine tertiaire pour la cyclisation de la déshydratation chimique, pour obtenir la solution et la poudre de polyimide. Solution de polyimide et poudre. La diamine et le dianhydride peuvent également être chauffés dans des solvants à point d'ébullition élevés, tels que les solvants phénoliques polycondensation, une étape pour obtenir du polyimide. De plus, le polyimide peut également être obtenu par la réaction de l'ester dibasique du tétradentate et de la diamine; Il peut également être transformé en polyisoimide par l'acide polyamidoïque d'abord, puis transformé en polyimide. Ces méthodes sont pratiques pour le traitement, la première est appelée méthode PMR, peut obtenir une faible viscosité, une solution solide élevée, dans le traitement d'une fenêtre avec une viscosité à faible fonte, particulièrement adaptée à la fabrication de matériaux composites; Ce dernier augmente la solubilité, dans le processus de transformation ne libère pas de composés moléculaires faibles.
3, tant que la pureté du dianhydride (ou tétraacide) et de la diamine est qualifiée, quelle que soit la méthode de la polycondensation, il est facile d'obtenir un poids moléculaire suffisamment élevé, et l'ajout de l'anhydride unitaire ou de l'amine unitaire peut également réguler facilement le poids moléculaire.
4, la condensation avec du dianhydride (ou tétraacide) et de la diamine, tant qu'elle atteint le rapport molaire de première classe, le traitement thermique dans le vide, le poids moléculaire du prépolymère de poids moléculaire solide peut être considérablement augmenté, apportant ainsi la commodité au traitement et formation de poudre.
5, il est facile d'introduire des groupes réactifs à la fin de la chaîne ou sur la chaîne pour former des oligomères réactifs, obtenant ainsi un polyimide thermodurcissable.
6, en utilisant le groupe carboxyle dans le polyimide, l'estérification ou le salage, l'introduction de groupes photosensibles ou d'alkyle à longue chaîne pour obtenir des polymères amphiphiles, qui peuvent être obtenus photorésistaires ou utilisés dans la préparation du film LB.
7, le processus général de synthèse du polyimide ne produit pas de sels inorganiques, ce qui est particulièrement avantageux pour la préparation de matériaux isolants.
8, comme le monomère du dianhydride et de la diamine dans un vide élevé est facile à sublimer, il est donc facile d'utiliser la méthode de dépôt de vapeur dans la pièce, en particulier la surface inégale de l'appareil pour former un film de polyimide.
Applications du polyimide:
En raison du polyimide ci-dessus dans les performances et la chimie synthétique, dans les nombreux polymères, il est difficile de trouver comme le polyimide a un si large éventail d'aspects d'application, et dans chacun de ces aspects, il a montré des performances extrêmement exceptionnelles.
1, Film: Le polyimide est l'un des premiers produits, utilisé pour l'isolation de l'emplacement moteur et les matériaux d'enroulement des câbles. Les principaux produits sont DuPont Kapton, Ube Upilex Series et Chung Yuan apical. Le film de polyimide transparent peut être utilisé comme plaque de support de cellules solaires douces.
2, revêtement: utilisé comme vernis isolant pour les fils électromagnétiques, ou comme revêtement résistant à la température élevée.
3, Composites avancés: utilisés dans les composants aérospatiaux, d'avions et de fusées. C'est l'un des matériaux structurels résistants aux températures les plus élevés. Par exemple, le programme des avions de ligne supersonic des États-Unis d'Amérique conçu pour la vitesse de 2,4 m, la température de surface de vol de 177 ℃, les exigences de la durée de vie de 60 000 h, il a été signalé que 50% des matériaux structurels ont été Identifiée pour le polyimide thermoplastique comme des matériaux composites renforcés en fibre de carbone à résine matricielle, la quantité de chaque avion est d'environ 30 t.
4, fibre: module d'élasticité en deuxième position avec la fibre de carbone, en tant que support à haute température et matériaux de filtrage des matériaux radioactifs et tissu à l'épreuve des balles.
5, mousse: utilisé comme matériaux d'isolation à haute température.
6, Plastique d'ingénierie: thermodurcissement et thermoplastique, thermoplastique peut être moulé ou moulage par injection ou moulage. Principalement utilisé pour l'auto-lubrification, le scellement, l'isolation et les matériaux structurels.
7, adhésif: utilisé comme adhésif structurel à haute température. L'adhésif en polyimide de Guangcheng comme un matériau d'isolation élevé pour les composants électroniques a été produit.
8, Membrane de séparation: Utilisé pour une variété de paires de gaz, telles que l'hydrogène / azote, l'azote / oxygène, le dioxyde de carbone / azote ou le méthane, etc., de la matière première hydrocarbonée d'air et des alcools pour éliminer l'eau. Il peut également être utilisé comme membrane d'évaporation de perméation et membrane d'ultrafiltration. En raison de la chaleur des polyimides et de la résistance aux solvants organiques, la séparation des gaz organiques et des liquides est d'une importance particulière.
9, photorésistaire: il y a un gel négatif et positif, la résolution peut atteindre le niveau submicronique. Avec des pigments ou des colorants, il peut être utilisé pour le film de filtre de couleur, peut simplifier considérablement les procédures de traitement.
10, dans les dispositifs microélectroniques: utilisés comme couche diélectrique pour l'isolation intercouche, car une couche tampon peut réduire la contrainte, améliorer le rendement. Comme une couche protectrice peut réduire l'impact de l'environnement sur l'appareil, mais également le blindage en A-particules, pour réduire ou éliminer l'erreur douce de l'appareil (Softerror).
11, Affichage des cristaux liquides avec l'orientation de l'agent d'alignement: Polyimide dans le TN-LCD, SHN-LCD, TFT-CD et l'avenir de l'affichage de cristal liquide ferroélectrique des matériaux d'agent d'orientation occupent une position très importante.
12, Materials électriques - Optical: utilisé comme matériaux de guide d'onde passif ou actif, les matériaux de commutation optique, etc., le polyimide contenant du fluor dans la gamme de longueurs d'onde de communication pour le polyimide transparent, comme une matrice de chromophore peut améliorer la stabilité du matériau.
Perspectives:
Le polyimide en tant que matériaux polymère très prometteurs a été pleinement reconnu, dans les applications des matériaux et des matériaux structurels isolants se développent. Dans les matériaux fonctionnels, émerge et son potentiel est toujours à l'élaboration. Cependant, après 40 ans de développement, il n'est pas encore devenu une plus grande variété, la principale raison est que, par rapport aux autres polymères, le coût est encore trop élevé. Par conséquent, l'une des principales directions de la recherche future en polyimide devrait toujours être dans la synthèse et les méthodes de polymérisation des monomères pour trouver des moyens de réduire les coûts.
1, Synthèse du monomère: le monomère polyimide est deux anhydrides (acide tétra) et diamine. La méthode de synthèse de la diamine est plus mature, de nombreuses diamines ont une alimentation commerciale. Le dianhydride est un monomère plus spécial, en plus d'être utilisé comme agent de durcissement pour les résines époxy est principalement utilisé dans la synthèse du polyimide. Le dianhydride à l'acide tétracarboxylique de benzène et l'anhydride trimellitique peuvent être extraits de produits de raffinerie de pétrole, d'huiles aromatiques lourdes de tétraméthylbenzène et de triméthylbenzène avec oxydation en phase gazeuse et phase liquide en une étape. D'autres dianhydrides importants, tels que le dianhydride diphétone diphétone, le biphényl dianhydride, le dianhydride diphényl éther et l'hexafluorodianhydride ont été synthétisés par diverses méthodes, mais le coût est très coûteux, par exemple, l'hexafluorodianhydride atteint des dizaines de milliers de dollars par kiloglogramme. L'Institut Changchun de la chimie appliquée de l'Académie chinoise des sciences développé par l'O-xylène chloré, oxydé puis séparé par isomérisation peut être obtenu à partir de l'anhydride 4-chlorophtalique de haute pureté et de l'anhydride 3 chlorophtalique, les deux composés peuvent être synthétisés à partir de l'anhydride 3 chlorophtalique, les deux composés peuvent être synthétisés à partir de l'anhydride 3-chlorophtalique, les deux composés peuvent être synthétisés à partir de l'anhydride à 3 Une série de dianhydride en tant que matière première et son potentiel pour réduire le coût d'une grande synthèse est un itinéraire précieux.
2, processus de polymérisation: l'utilisation actuelle du processus de polycondensation en deux étapes en une étape utilise des solvants à point d'ébullition élevés, les solvants polaires non protoniques sont plus chers, mais aussi difficiles à débarrasser et doivent enfin être traités températures. La méthode PMR utilise des solvants d'alcool bon marché. Le polyimide thermoplastique peut également utiliser le dianhydride et la diamine directement dans la granulation de la polymérisation de l'extrudeuse, n'a plus besoin de solvants, peut améliorer considérablement l'efficacité. L'anhydride phloré chloré sans dianhydride, directement et diamine, bisphénol, sulfure de sodium ou polymérisation du monosulfure pour obtenir le polyimide est la voie synthétique la plus économique.
3, Traitement: L'application du polyimide est si large, car le traitement est également une variété d'exigences, telles que l'uniformité élevée du film, la rotation, les précipitations en phase gazeuse, la lithographie sous-micron, la profondeur de la gravure de la paroi droite, la grande région , moulage à grand volume, implantation ionique, usinage de précision laser, technologie de nano-hybridation, et ainsi de suite pour l'application du polyimide pour ouvrir un grand monde.
Avec une amélioration supplémentaire de la technologie de traitement synthétique et de la réduction des coûts, tout en ayant des propriétés mécaniques supérieures, les propriétés d'isolation électrique, le polyimide thermoplastique montrera certainement son rôle plus important dans le domaine futur des matériaux. Et le polyimide thermoplastique et sa bonne procédabilité et plus favorable.
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