Poliimidă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Structura chimică generală a unei poliimide.

Poliimida, uneori prescurtată PI, (polimidă pronunțată) este un material plastic sau un polimer de monomeri imide . Poliimidele au început să fie produse în serie din 1955 . Cu rezistența lor ridicată la temperaturi ridicate, uzură și frecare redusă, poliimidele se bucură de mai multe aplicații care necesită materiale organice robuste, cum ar fi celule de combustibil la temperaturi ridicate, afișaje și diverse utilizări militare. O polimidă clasică este Kapton , care este produsă prin condensarea dianhidridei piromelitice și a 4,4'- oxidianilinei . [1]

Clasificare

Conform compoziției lanțului principal, poliimidele pot fi:

  • Alifatic (polimide liniare);
  • Semi-aromatice;
  • Aromatic: acestea sunt cele mai utilizate poliimide pentru termostabilitate .

În funcție de tipul de interacțiuni dintre lanțurile principale, poliimidele pot fi de următorul tip:

  • Termoplastice : cel mai adesea numite pseudotermoplastice .
  • Termoseturi : disponibile comercial sub formă de rășini necurățate, soluții de polimidă, forme stoc, foi subțiri, laminate și piese prelucrate.

Sinteză

Există mai multe metode pentru a produce poliimide, de exemplu prin:

  • Reacția dintre o dianhidridă și o diamină (cea mai utilizată metodă).
  • Reacția dintre o dianhidridă și un izocianat .

Dianhidridele utilizate ca precursori pentru aceste materiale includ dianhidrida piromelitică , dianhidrida benzoquinonetetracarboxilică și dianhidrida tetracarboxilică naftalică . Blocurile comune de diamină includ 4,4'-diaminodifenil eter ("DAPE"), meta-fenilendiamină ("MDA") și 3,3-diaminodifenilmetan. [2] Sute de diamine și dianhidride au fost examinate pentru a ajusta proprietățile fizice și în special proprietățile de prelucrare a acestor materiale. Aceste materiale tind să fie insolubile și au temperaturi ridicate de înmuiere, rezultate din interacțiunile de transfer de sarcină între subunitățile plane. [3]

Proprietate

Poliimidele termorezistente sunt cunoscute pentru stabilitate termică, rezistență chimică bună, proprietăți mecanice excelente și culoarea galbenă / portocalie caracteristică. Cele poliimide armăturile realizate cu grafit sau din fibră de sticlă au o rezistență la încovoiere de până la 340 MPa (49 000 psi) și modul de încovoiere de 21 000 MPa (3 000 000 psi) .Cele Polimide termorigid polimeric matrice prezentă o defilare foarte joasă și înaltă rezistență la tracțiune . Aceste proprietăți sunt menținute în timpul utilizării continue la temperaturi de până la 232 ° C (450 ° F) și pentru excursii scurte, până la 704 ° C (1 299 ° F). [4] Piesele și laminatele din poliimidă au o rezistență excelentă la căldură. Temperaturile normale de funcționare variază de la criogenă la peste 260 ° C (500 ° F). Polimidele sunt, de asemenea, inerent rezistente la ardere și, de obicei, nu trebuie amestecate cu ignifuge . Majoritatea au un rating UL de VTM-0. Majoritatea au un rating UL de VTM-0. Laminatele din poliimidă au o perioadă de înjumătățire prin rezistență la flexiune la 249 ° C (480 ° F) de 400 de ore.

De obicei, părțile din poliimidă nu sunt afectate de solvenți și uleiuri utilizate în mod obișnuit - inclusiv hidrocarburi, esteri, eteri, alcooli și freoni . De asemenea, rezistă acizilor slabi, dar nu sunt recomandați pentru utilizare în medii care conțin alcali sau acizi anorganici. Unele poliimide, cum ar fi CP1 și CORIN XLS, sunt solubile în solvenți și prezintă o claritate optică ridicată. Proprietățile de solubilitate le fac potrivite pentru aplicații de pulverizare și întărire la temperatură scăzută.

Aplicații

Filme de izolare și pasivizare

Materialele din poliamidă sunt ușoare, flexibile, rezistente la căldură și substanțe chimice. Prin urmare, acestea sunt utilizate în industria electronică pentru realizarea cablurilor flexibile și ca film izolator pentru acoperirea firelor magnetice. De exemplu, într-un laptop, cablul care conectează placa logică principală la afișaj (care trebuie să poată fi flexibil de fiecare dată când laptopul este deschis sau închis) este de obicei un antet din poliimidă cu conductori de cupru. Exemple de filme din polimidă sunt Apical, Kapton, UPILEX, VTEC PI, Norton TH și Kaptrex.

Structura poli-oxidifenilen-piromelitimidei, "Kapton".

Poliimida este utilizată pentru acoperirea fibrelor optice în aplicații medicale sau la temperaturi ridicate. [5]

O altă utilizare a rășinii poliimidice este ca strat izolator și pasivant [6] în producția de circuite integrate și cipuri MEMS . Straturile de poliimidă au o bună alungire mecanică și rezistență la tracțiune, ceea ce ajută și la aderența dintre straturile de poliimidă sau între stratul de poliimidă și stratul de metal depus. Interacțiunea minimă dintre un film auriu și un film polimidic, combinată cu stabilitatea la temperatură ridicată a filmului polimidic, are ca rezultat un sistem care asigură o izolație fiabilă atunci când este supus diferitelor tipuri de solicitări de mediu. [7] [8] Poliimida este, de asemenea, utilizată ca substrat pentru antenele de telefonie mobilă. [9]

Izolația multistrat utilizată pe navele spațiale este de obicei realizată din poliimidă acoperită cu straturi subțiri de aluminiu , argint , aur sau germaniu . Materialul auriu văzut adesea la exteriorul navei spațiale este de fapt poliimidă aluminizată, cu un singur strat de aluminiu orientat spre interior. [10] Poliimida maroniu-gălbuie conferă suprafeței o culoare aurie.

Componente mecanice

Pulberea de poliimidă poate fi utilizată pentru a produce piese și forme folosind tehnologii de sinterizare (turnare prin compresie la cald, formare directă și presare izostatică). Datorită stabilității lor mecanice ridicate chiar și la temperaturi ridicate, acestea sunt utilizate ca bucșe, rulmenți, prize sau piese de construcție în aplicații complexe. Pentru a îmbunătăți proprietățile tribologice , compușii cu lubrifianți solizi precum grafit , PTFE sau sulfură de molibden sunt frecvenți. Părțile și formele din poliimidă includ P84 NT, VTEC PI, Meldin, Vespel și Plavis.

Filtre

În centralele electrice pe cărbune, incineratoarele de deșeuri sau centralele de ciment, fibrele de poliimidă sunt utilizate pentru filtrarea gazelor fierbinți. În această aplicație, un pâslă de ac polimidă separă praful și particulele de gazele de eșapament.

Poliimida este, de asemenea, cel mai frecvent material utilizat pentru filmul osmotic invers în purificarea apei sau concentrația de materiale diluate de apă, cum ar fi producția de sirop de arțar. [11] [12]

Alte utilizări

Poliimida este utilizată în domeniul medical, de exemplu în catetere vasculare , pentru rezistența la presiune la explozie combinată cu flexibilitate și rezistență chimică.

Industria semiconductoarelor folosește poliimida ca adeziv la temperaturi ridicate; este, de asemenea, utilizat pentru a diminua solicitările mecanice.

Unele poliimide pot fi utilizate ca fotorezistent; pe piață există atât tipuri „pozitive”, cât și „negative” de polimidă fotorezistentă.

Nava spațială solară IKAROS folosește vele cu rășină poliimidică pentru a călători fără rachete. [13]

Notă

  1. ^ Wright, Walter W. și Hallden-Abberton, Michael (2002) „Polyimides” în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a21_253
  2. ^ Wright, Walter W. și Hallden-Abberton, Michael (2002) „Polyimides” în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a21_253
  3. ^ Der-Jang Liaw, Kung-Li Wang, Ying-Chi Huang, Kueir-Rarn Lee, Juin-Yih Lai și Chang-Sik Ha,Advanced polyimide materials: Syntheses, physical properties and applications , in Progress in Polymer Science , vol. 37, n. 7, 2012, pp. 907–974, DOI : 10.1016 / j.progpolymsci.2012.02.005 .
  4. ^ Fișă tehnică P2SI 900HT . proofresearchacd.com
  5. ^ Lei Huang, Robert S. Dyer și Ralph J. Lago, Proprietăți mecanice ale fibrelor optice acoperite cu poliimidă la temperaturi ridicate , în Fibre și senzori optici pentru aplicații de diagnostic și tratament medical XVI , Fibre și senzori optici pentru aplicații de diagnostic și tratament medical XVI , vol. 9702, 2016, pp. 97020Y, DOI : 10.1117 / 12.2210957 .
  6. ^ Jiann-Shan Jiang și Bi-Shiou Chiou, Efectul pasivării polimidei asupra electromigrării interconectărilor cu mai multe straturi Cu , în Jurnalul de Știința Materialelor: Materiale în Electronică , vol. 12, nr. 11, 2001, pp. 655–659, DOI : 10.1023 / A: 1012802117916 .
  7. ^ Krakauer, David (decembrie 2006) Izolarea digitală oferă soluții compacte, la prețuri reduse, la probleme provocatoare de proiectare . analog.com
  8. ^ Chen, Baoxing. Produse iCoupler cu tehnologie isoPower: semnal și transfer de energie prin bariera de izolare folosind microtransformatori . analog.com
  9. ^ https://appleinsider.com/articles/17/12/02/apple-to-adopt-speedy-lcp-circuit-board-tech-across-major-product-lines-in-2018
  10. ^ Prezentare generală a controlului termic ( PDF ), pe izolarea Sheldahl Multi Layer . Adus la 28 decembrie 2015 .
  11. ^ Ce este un dedurizator de apă cu osmoză inversă? wisegeek.net
  12. ^ Shuey, Harry F. și Wan, Wankei (22 decembrie 1983) ( EN ) US4532041 , United States Patent and Trademark Office , SUA. Membrana asimetrică de polimidă cu osmoză inversă, metodă de preparare a acesteia și utilizarea acesteia pentru separarea lichidelor organice.
  13. ^ (RO) Rachel Courtland, călătorie inițială pentru prima navă spațială adevărată , New Scientist. Adus la 30 iulie 2020 .

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe