Polyimidit

Polyimidit (joskus lyhennettynä PI) ovat polymeeriluokka , jotka sisältävät pääketjussa imidisyklejä [ 1] , yleensä fuusioituina aromaattisten tai muiden sykleiden kanssa . Lämmönkestävät aromaattiset polyimidit, tetrakarboksyylihappojen johdannaiset, joiden pääketjussa on viisijäseniset imidirenkaat , ovat löytäneet suurimman sovelluksen.

Luokitus

Pääketjunsa koostumuksen mukaan polyimidit voivat olla:

• Alifaattiset (lineaariset polyimidit),
• Puoliaromaattinen,

Aromaattinen: R' ja R" ovat aromaattisen renkaan kaksi hiiltä . Nämä ovat yleisimmin käytettyjä polyimidejä niiden lämpöstabiilisuuden vuoksi .

Pääketjujen välisen vuorovaikutuksen tyypistä riippuen:

• termoplastinen
• lämpökovettuva

Synteesi

Polyimidejä saadaan tavallisesti polykondensoimalla tetrakarboksyylihappodianhydridejä - pyromelliitti ( bentseeni -1,2,4,5-tetrakarboksyylihappo), 3,3',4,4'-tetrakarboksidifenyyli jne.) diamiinien kanssa, synteesin tapauksessa kuumuutta kestävistä polyimideistä käytetään yleensä aromaattisia diamiineja (4,4'-diaminodifenyylioksidi, m- fenyleenidiamiini jne.). Sulavissa polyamideissa polykondensaatio voidaan suorittaa sulassa yhdessä vaiheessa, mutta lämpöä kestävien ja liukenemattomien polyimidien tapauksessa käytetään kaksivaiheista prosessia. Ensimmäinen polykondensaatiovaihe suoritetaan liuoksessa, kun taas dianhydridin (esim. pyromelliittihappodianhydridi A ) ja diamiinin vuorovaikutus syntetisoi polyamiinihappoa B , alifaattisia amideja ( dimetyyliformamidi , N,N'-dimetyyliasetamidi, N-metyylipyrrolidoni) tai dimetyylisulfoksidia käytetään yleensä liuottimina . Ensimmäisessä vaiheessa saatu polyamiinihappo syklisoidaan edelleen polyimidiksi C :

Amidohapon syklisointi polyimidiksi (imidisointi) voidaan suorittaa sekä termisesti että kemiallisesti.

Termisen imidoinnin aikana polyamiinihaposta muodostetut kalvot, kuidut tai jauhe kuumennetaan tyhjiössä tai inertissä ilmakehässä 300–350 °C:seen, samalla kun vesi erotetaan ja imidikierto suljetaan; polymeroitumisaste yleensä laskee tässä prosessissa.

Kemiallisen imidisaation aikana polyamiinihappoliuosta käsitellään karboksyylihappoanhydridin (useimmiten etikkahappoanhydridin) ja tertiäärisen amiinin (trietyyliamiini, pyridiini jne.) seoksella, prosessi etenee suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa (20-100 °C). ) ja säilyttäen alkuperäisen polyamiinihapon polymeroitumisasteen.

Polyimidejä syntetisoidaan myös tetrakarboksyylihappoanhydridien vuorovaikutuksella di-isosyanaattien kanssa, reaktio etenee hiilidioksidin vapautuessa :

Ominaisuudet

Lämpökovettuvat polyimidit tunnetaan lämpöstabiilisuudesta, hyvästä kemiallisesta kestävyydestä, erinomaisista mekaanisista ominaisuuksista, oranssi/keltainen väri. Polyimidit vahvistetaan hiilellä tai lasikuidulla komposiittimateriaalien saamiseksi. Lämpökovettuvilla polyimideillä on korkea vetolujuus. Nämä ominaisuudet säilyvät 232 °C:n lämpötilaan asti. Yleisesti käytetyt liuottimet ja öljyt  – mukaan lukien hiilivedyt , esterit , eetterit , alkoholit ja freonit – eivät vaikuta useimpiin polyimideihin . Ne kestävät myös heikkoja happoja, mutta niitä ei suositella käytettäväksi ympäristöissä, jotka sisältävät alkaleja ja epäorgaanisia happoja sekä kuumaa vettä ja höyryä .

Sovellus

• Ohuita (alle mikronin paksuisia) polyimidikalvoja käytetään optisina ikkunoina synkrotronisäteilylähteissä [2] .
• Itsekiinnittyvä teippi rullina sähköpiirien korkeajännitteiseen ja korkeaan lämpötilaan. " Oranssi teippiä " " Kapton " käytetään elektronisten laitteiden liikkuvien johtimien kiinnittämiseen.

• Joustavien painettujen piirilevyjen valmistus
• Kädensijat kosketukseen kuumien lasisäiliöiden kanssa lasiteollisuudessa perinteisten pronssi- ja grafiittisisäosien sijaan . Käytetään muunnelmia, joissa on korkea grafiittipitoisuus (40 %)
• Nopeat liukulaakerit , jotka toimivat raskaalla kuormituksella ja korkeissa lämpötiloissa +350 °C asti. Käytetään modifikaatioita, joissa on lisätty grafiittia (15-40 %) ja fluoroplastia 4 (PTFE) . PV-kerroin voi olla 12 MPa x m/s kuivakitkalla terästä vastaan .
• Ilman voitelua toimivien kompressorien männänrenkaat (puristus, ohjaimet) . Muutos lisäämällä 15 % grafiittia

Muistiinpanot

1. ↑ Maréchal, E.; ES Wilks. Yleinen lähdepohjainen polymeerinimikkeistö (IUPAC Recommendations 2001) (englanniksi)  // Pure and Applied Chemistry  : Journal. - 2001. - Voi. 73 , no. 9 . - s. 1511-1519 . — ISSN 1365-3075 0033-4545, 1365-3075 . doi : 10.1351 / pac200173091511 .  
2. ↑ Y. Tamenori, J. Synchrotron Rad. (2010), 17, 243-249

Linkit

• [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3501.html Polyimides]

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Britannica (verkossa)