A poliimida tem resistência ao calor extremamente forte, resistência a temperaturas ultrabaixas e boa estabilidade dimensional.
O que é poliimida?
Poliimida (PI) é um tipo de material polimérico com alta resistência ao calor desenvolvido na década de 1950. Geralmente se refere a um tipo de polímero que contém um anel imida (—CO—NH—CO—) na cadeia principal. coisas.
Características de desempenho
Como a estrutura da poliimida contém anéis heterocíclicos aromáticos muito estáveis, ela tem muitas propriedades excelentes:
1. Resistência ao calor:
A poliimida possui uma resistência ao calor extremamente forte. A análise termogravimétrica TGA mostra que a temperatura de decomposição da poliimida pode atingir 500°C-600°C. É um dos polímeros mais estáveis nesta fase.
2. Resistência a baixas temperaturas
O material de poliimida possui resistência a temperaturas ultrabaixas. Mesmo em nitrogênio líquido em temperaturas ultrabaixas, não se torna quebradiço e ainda mantém uma certa resistência mecânica.
3. Boas propriedades mecânicas:
A resistência à tração do filme de poliimida homofenileno (Kapton) é de 170 MPa e o módulo de tração é de 3,0 GPa, enquanto a resistência à tração da poliimida bifenil (Upilex) atinge 400 MPa e o módulo de tração é de 3 a 4 GPa, e pode ser maior que 200 GPa após o aprimoramento.
4. Boa estabilidade dimensional:
O material de poliimida possui um coeficiente de expansão térmica extremamente baixo. O coeficiente de expansão térmica é geralmente de 2 × 105 ~ 3 × 10-5/°C. O coeficiente de expansão térmica da poliimida de bifenil é de 1 × 10-6/°C. A expansão térmica de produtos individuais pode ser de 1 × 10-7/°C, o que se aproxima do coeficiente de expansão térmica do metal. É justamente por causa desse baixo coeficiente de expansão térmica que o PI pode ser amplamente utilizado na fabricação de placas de circuito impresso flexíveis.
5. Boas propriedades dielétricas e isolantes:
A constante dielétrica dos materiais de poliimida está geralmente entre 3,0 e 3,6. Quando átomos de flúor são introduzidos ou ar em nanoescala é disperso nele, a constante dielétrica pode ser reduzida para entre 2,5 e 2,7, ou até mesmo menor. A perda dielétrica é de cerca de 1 × 10-3, a rigidez dielétrica é de 100 ~ 300 kv/mm e a resistência volumétrica é de 1 × 1017 Ω.cm. Esta poliimida com baixa constante dielétrica garante sua aplicação como materiais de embalagem e isolantes na indústria microeletrônica.
6. Boa resistência à radiação:
Os materiais de poliimida são estáveis sob alta temperatura, alto vácuo e irradiação, e têm baixa matéria volátil.
7. Boa estabilidade química:
Geralmente, a poliimida é insolúvel em solventes orgânicos comuns, e a poliimida solúvel comum é solúvel apenas em alguns solventes orgânicos polares específicos. No entanto, a poliimida, como outros polímeros aromáticos, não é resistente a ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico concentrado e halogênios. A poliimida apresenta forte resistência à hidrólise por ácidos diluídos e alta estabilidade a oxidantes e agentes redutores, especialmente em altas temperaturas. No entanto, as variedades em geral não são resistentes à hidrólise, especialmente à hidrólise alcalina.
8. Boa resistência à chama:
A poliimida é um polímero autoextinguível com baixíssima taxa de fumaça. A taxa de resíduos de carbono após combustão em alta temperatura costuma ser superior a 50%. É um bom retardante de calor e chamas.
9. Não tóxico e biocompatível:
As poliimidas não são tóxicas e algumas delas também são altamente biocompatíveis. Elas podem ser usadas na fabricação de utensílios de mesa e equipamentos médicos, além de suportar milhares de esterilizações.
10. A poliimida também tem suas deficiências:
A poliamida tradicional é infusível e difícil de processar, o filme é duro, quebradiço e tem baixa resistência; quando utilizada na indústria de microeletrônica, seu coeficiente de expansão térmica não é bom. Na indústria de comunicação óptica, sua transparência é baixa; ao mesmo tempo, sua adesão não é muito boa.
Método de síntese de poliimida
Os métodos de síntese de poliimida podem ser divididos em duas categorias. O primeiro tipo consiste na formação de um anel imida durante o processo de polimerização ou em uma reação macromolecular; o segundo tipo consiste na síntese de poliimida a partir de monômeros contendo anéis imida. imina.
O primeiro tipo de método de síntese inclui principalmente: a reação de dianidrido e diamina para formar poliimida; a reação de ácido tetrabásico e diamina para formar poliimida; a reação de éster dibásico de ácido tetrabásico e diamina. Poliimida, etc., são obtidas a partir da reação de dianidrido e diisocianato.
No segundo tipo de método de síntese, quase todas as reações comuns de polimerização por condensação foram usadas para sintetizar vários polímeros com anéis de imida a partir de monômeros com anéis de imida, como poliéster imida, poliamida amida imida, policarbonato imida, poliuretano imida, etc.
Tipo de poliimida
De acordo com a estrutura química das unidades repetitivas, as poliimidas podem ser divididas em três tipos: poliimidas alifáticas, semiaromáticas e aromáticas. De acordo com as propriedades térmicas, podem ser divididas em dois tipos: termoplásticas (incluindo termoplásticas reais e pseudotermoplásticas) e termofixas.
A poliimida termoplástica pode fluir e deformar-se quando aquecida, mantendo uma determinada forma após o resfriamento. Dentro de uma determinada faixa de temperatura, pode ser repetidamente amolecida por aquecimento e endurecida por resfriamento. As poliimidas de anidrido éter obtidas pela reação de anidrido tetracarboxílico de éter difenílico com diaminas aromáticas pertencem a esta categoria e podem ser moldadas múltiplas vezes a 390 °C.
A poliamida termofixa pode amolecer e fluir quando aquecida pela primeira vez. Quando aquecida a uma determinada temperatura, ocorre uma reação química: a reticulação solidifica e endurece. Essa mudança é irreversível. Depois disso, quando aquecida novamente, ela não consegue mais amolecer e fluir.
A poliimida termofixa é geralmente feita de poliimida de baixo peso molecular ou ácido poliâmico com grupos insaturados na extremidade e, quando utilizada, é polimerizada através de grupos terminais insaturados. De acordo com diferentes agentes de encapsulamento e métodos de síntese, elas são divididas principalmente em resina bismaleimida, resina de poliimida do tipo PMR, resina de poliimida terminada em fenil e resina de poliimida à base de dianidrido assimétrico. Resina imina, resina de poliimida solúvel após imidização e resina de poliimida terminada em etinil.
