1.Полиимид-Введение
Полиимид-это тип высокопроизводительного полимерного материала с имидным кольцом в качестве структурного признака. Его жесткая структура молекулярной цепи дает ему отличные механические свойства. Это также высокотемперационный полимер. Обычно он может сохранять свои основные физические свойства на 550 градусов в течение короткого периода времени и может использоваться в течение длительного времени на уровне почти 330 градусов. Индустриализация полиимидной смолы имеет историю полвека. Как матрица инженерных пластмасс и композитных материалов, она сыграла важную роль в высокотехнологичных областях.
Полиимид обладает превосходной радиационной стойкостью, коррозионной устойчивостью, высокой и низкой температурной устойчивостью, химической стабильностью, механическими свойствами и диэлектрическими свойствами. Он известен как три полимерных материала «уколох шеи», которые ограничивают развитие высокотехнологичных отраслей в моей стране, наряду с углеродным волокном и арамидным волокном. Комплексная производительность PI ранжирует на вершине пирамиды высокоэффективных полимерных материалов и широко используется во многих высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая, электроника и электрика, транспорт, энергия и власть, а также национальная оборона и военная промышленность Полем
2. История развития PI дома и за рубежом
Развитие полиимидных (PI) полимеров началось в 1908 году. Bogert and Rebshaw et al. Подготовленный ароматический PI с помощью Pule Polycondensation, но его производительность обработки была плохой, а его разработка и применение были ограничены. Лишь в 1955 году Дюпон из Соединенных Штатов подал заявку на первый патент на применение PI. В 1961 году DuPont разработал продукт ароматического PI Film Kapton® и официально реализовал индустриализацию PI. В 1964 году он последовательно разработал формовочное соединение Vespel® и лак Pyre ML®. В 1964 году американская нефтяная компания разработала Pi Varnish для электрической изоляции. В 1978 году UBE Industries, Ltd. (UBE Industries) из Японии разработала серию продуктов Upilex® (Upliex R, Upilex S). В 1982 году компания General Electric в Соединенных Штатах запустила термопластичный PI Product Ultem®. В 1984 году Kaneka Chemical из Японии создала апикальную линию производства кино. В 1994 году японская химикаты Mitsui разработали Aurum®, термопластичное соединение Pi. В начале 21 -го века японский газ Mitsubishi разработал бесцветную и прозрачную пленку PI. В 2005 году SKC Южной Кореи создал линию производства кинопроизводства PI, а в 2008 году он создал совместное предприятие с Колоном для специализированного на производстве кино. Кроме того, немецкий Evonik и бельгийский Сольвей также занимают выдающееся положение в полях волокон и покрытий.
Моя страна начала исследование и разработки PI в 1960 -х годах, в основном для удовлетворения потребностей изоляционных пленок и эмалированных проволочных красок. Самым ранним участвованием были некоторые национальные исследовательские институты, в том числе Институт прикладной химии Китайской академии наук (Институт прикладной химии Чанчун), Шанхайский институт синтетических смол (Шанхайский институт смол), Институт исследований электроэнергетики Гийлин Электрический Институт науки о науке о электрике, ООО (Институт электрической науки Гийлин) и т. Д. Дифениловый эфир диангидрид/дифенил эфир Diamine Type PI Шанхайского института смол сыграл важную роль в областях высокотехнологичных отраслей и национальной обороны и военной промышленности. Институт прикладной химии Чанчун использовал хлорфталический ангидрид в качестве сырья для изучения синтеза PI и достиг успеха в разработке синтетических путей и разделения изомеров. В 1970 -х годах Университет науки и технологии Ченгду (ныне Сычуаньский университет) провел исследования по бисмалеимиде, которое широко использовалось в области изоляционных материалов.
К началу 21 -го века многие университеты, исследовательские институты и частные предприятия были вовлечены в исследования и разработки PI. В 2001 году технология Тайваня Дамай проверила первую линию производства фильма PI; В 2010 году Line Production Ruihuatai Pi Film Production прошла, став первым высокопроизводительным профессиональным производителем PI Film в материковом Китае для освоения независимых основных технологий. С тех пор появилось большое количество PI Film, Fibre, Slurry и других производственных компаний. В последние годы, с интенсификацией торговых споров китайского США, чтобы решить дилемму «застрявшей шеи», крупные государственные предприятия, такие как Китайская национальная нефтяная корпорация и Sinopec, также присоединились к PI R & D, и производство, образуя новую Образец развития.
3. Полиимид-уникальная производительность
PI является гетероциклическим полимером, содержащим группу IMIDE (-R-CO-NH- CO-R'-) в молекуле, и является одним из полимерных сортов с самыми высокими всеобъемлющими показателями на сегодняшний день. PI обладает высокой температурной сопротивлением (температура термического разложения больше или равна 5 0 0 градуса) и низкотемпературного сопротивления (до -269 степень) и температура долгосрочной использования Диапазон достигает -200 ~ 3 0 0 градуса; Коэффициент термического расширения составляет только 10-5 ~ 10-7 степень -1; Диэлектрическая постоянная составляет 4,0 при 1000 Гц, диэлектрическая потеря составляет всего 0,004 ~ 0,007, а удельное сопротивление объема составляет 105 Ом · м, что принадлежит к изоляции классов; Прочность на растяжение составляет 100 ~ 400 МПа, а модуль упругости волокна теоретически может достигать 500 ГПа, второй только к углеродному волокну (700 ГПа); Кроме того, он обладает преимуществами радиационной сопротивления, задержки пламени и самоэкспонима и биосовместимости. Комплексная производительность PI ранжирует на вершине пирамиды высокопроизводительных полимерных материалов.
Высокопроизводительный полимерный материал пирамида
Уникальные свойства полиимида могут быть обобщены следующим образом:
(1) Температура термического разложения
Для полностью ароматического полиимида, в соответствии с термогравиметрическим анализом, его начальная температура разложения обычно составляет около 500 градусов. Температура термического разложения полиимид, синтезированная от бифенилдиангидрида и п-фенилендиамина, достигает 600 градусов, что является одним из полимеров с самой высокой тепловой стабильностью на сегодняшний день.
(2) Высокая температурная сопротивление
Высокая температурная сопротивление достигает более 400 градусов, а долгосрочный диапазон температуры использования составляет -200 до 300 градусов, без очевидной температуры плавления.
(3) Экстремальная низкая температурная сопротивление
Он может противостоять чрезвычайно низким температурам, таким как жидкий водород при абсолютной температуре 4K (-269 степень) без хрупкого перелома.
(4) Механические свойства
Прочность на растяжение незаполненных пластиков выше 100 МПа, пленка изофталевого полиимида (Kapton) составляет 250 МПа, а пленка бифенил-полиимида (upilex-s) достигает 530 МПа. Как инженерный пластик, модуль упругости обычно составляет 3 ~ 4GPA. Российские ученые сообщили, что сила волокон, вращающихся от сополимеризованного полиимида, может достигать 5,1 ~ 6,4 ГПа, а модуль может достигать 220 ~ 340 ГПа. Согласно теоретическим расчетам, модуль полиимидных волокон, синтезированных из фталического ангидрида и п-фенилендиамина, может достигать 500 ГПа, второй только для углеродного волокна.
(5) Устойчивость к гидролизу
Полиимид относительно стабилен для разбавленной кислоты, но общие сорта не очень устойчивы к гидролизу, особенно щелочному гидролизу. Это, казалось бы, невыгодное свойство дает полиимиду отличную особенность, которая отличается от других высокопроизводительных полимеров, то есть сырье, диангидрид и диамин может быть извлечено из-за щелочного гидролиза. Например, для пленки Kapto показатель восстановления может достигать 90%. Изменение структуры также может получить разнообразие, которое достаточно устойчиво к гидролизу и может выдержать 120 градусов, 500 часов кипения. Однако, как и другие ароматические полимеры, полиимид не устойчив к концентрированной серной кислоте, азотной кислоте и галоген.
(6) Устойчивость к кислоте и растворителям
Полиимид имеет широкий спектр растворимости. В зависимости от структуры, некоторые сорта практически нерастворимы во всех органических растворителях, в то время как другие растворимы в общих растворителях, таких как тетрагидрофуран, ацетон, хлороформ и даже толуол и метанол. Как и другие ароматические полимеры, полиимид не устойчив к концентрированной серной кислоте, азотной кислоте и галогенам.
(7) Коэффициент термического расширения
Коэффициент термического расширения полиимида находится между 2x 10-5 и 3x 10-5 степень -1, а бифенилополиимид может достигать 10-6 градуса {{6}, который находится в тот же уровень, что и металлы. Некоторые разновидности могут даже достичь 10-7 градуса -1.
(8) Радиационное сопротивление
Полиимид обладает высокой радиационной сопротивлением. Его пленка все еще может поддерживать 86% своей силы, когда поглощенная доза достигает 5x107GH. Полиимидное волокно все еще сохраняет 90% своей прочности после облучения электронами 1x108.
(9) Диэлектрические свойства
Полиимид обладает очень хорошими диэлектрическими свойствами. Диэлектрическая постоянная обычного ароматического полиимида составляет около 3,4. Вводя фторину, большие боковые группы или воздушный диспетчер в полиимиде при размере нанометра, диэлектрическая постоянная может быть уменьшена примерно до 2,5. Диэлектрическая потеря равен 10-3, диэлектрическая прочность составляет 100 ~ 300 кВ/мм, а удельное сопротивление объема составляет 1017 Ом · см. Эти свойства все еще могут поддерживать высокий уровень в широком диапазоне температур и диапазона частот.
(10) Пламянирующие свойства
Свойство самовыполнения: Полиимид обычно не является самоигнозированным или поддерживающим сжигание, что делает его очень безопасным в использовании в высокотемпературных средах; Низкая скорость дыма: при сжигании при высоких температурах скорость дыма полиимида чрезвычайно низкая, что помогает уменьшить высвобождение дыма и токсичных газов во время пожаров; Высокая остаточная скорость углерода: после высокотемпературного сжигания остаточная скорость углерода полиимида обычно выше 50%, что помогает предотвратить дальнейшее распространение пожара.
(11) биобезопасность
Полиимид нетоксичен и может использоваться для изготовления посуды и медицинских инструментов, а также может выдерживать множественные стерилизации. Некоторые полиимиды также имеют хорошую биосовместимость. Например, они не являются гемолитическими в тестах на совместимость крови и нетоксичными в тестах in vitro цитотоксичности.
4. Полиимид-Приложение
Модель обработки продукта общих пластмасс и инженерных пластмасс, как правило, заключается в том, что поставщики предоставляют основные смолы, которые затем обрабатываются в различные продукты производителями для поставки рынка. Большинство компаний, связанных с PI, сочетают в себе синтез материала и формование продуктов и непосредственно предоставляют продукты для рынка. Продукты PI поставляются в форме пленок, выстрелов, смол, волокна, пен, композитных материалов и т. Д., А разнообразие типов продуктов ранжируется среди лучших полимерных материалов.
Ожидается, что размер рынка полиимидов в 2024 году составит 5,46 млрд. Долл. США и, как ожидается, достигнет 7,6 млрд. Долл. США к 2029 году, а составной годовой темп роста 6,84% в течение прогнозируемого периода (2024-2029).
