Полиимид обладает чрезвычайно высокой термостойкостью, устойчивостью к сверхнизким температурам и хорошей размерной стабильностью.
Что такое полиимид?
Полиимид (ПИ) — это тип полимерного материала с высокой термостойкостью, разработанный в 1950-х годах. Обычно он относится к типу полимера, содержащего имидное кольцо (—CO—NH—CO—) в основной цепи. вещи.
Эксплуатационные характеристики
Поскольку структура полиимида содержит очень стабильные ароматические гетероциклические кольца, она обладает многими превосходными свойствами:
1. Термостойкость:
Полиимид обладает чрезвычайно высокой термостойкостью. Термогравиметрический анализ TGA показывает, что температура разложения полиимида может достигать 500℃-600℃. Это один из самых стабильных полимеров на этой стадии.
2. Устойчивость к низким температурам
Полиимидный материал обладает сверхнизкотемпературной стойкостью. Даже в сверхнизкотемпературном жидком азоте он не будет хрупким и все еще может сохранять определенную механическую прочность.
3. Хорошие механические свойства:
Прочность на разрыв пленки гомофениленового полиимида (Kapton) составляет 170 МПа, а модуль упругости при растяжении — 3,0 ГПа, в то время как прочность на разрыв пленки бифенилового полиимида (Upilex) достигает 400 МПа, а модуль упругости при растяжении составляет 3 ~ 4 ГПа, а после усиления может превышать 200 ГПа.
4. Хорошая размерная стабильность:
Полиимидный материал имеет чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения. Коэффициент теплового расширения обычно составляет 2×105 ~ 3×10-5/℃. Коэффициент теплового расширения бифенилполиимида составляет 1×10-6/℃. Тепловое расширение отдельных изделий Коэффициент может составлять 1×10-7/℃, что близко к коэффициенту теплового расширения металла. Именно из-за этого низкого коэффициента теплового расширения ПИ может широко использоваться в производстве гибких печатных плат.
5. Хорошие диэлектрические и изоляционные свойства:
Диэлектрическая проницаемость полиимидных материалов обычно составляет от 3,0 до 3,6. При введении атомов фтора или диспергировании в нем наноразмерного воздуха диэлектрическая проницаемость может быть снижена до значения от 2,5 до 2,7 или даже ниже. Диэлектрические потери составляют около 1×10-3, диэлектрическая прочность составляет 100 ~ 300 кВ/мм, а объемное сопротивление составляет 1×1017 Ом.см. Этот полиимид с низкой диэлектрической проницаемостью обеспечивает гарантию его применения в качестве упаковочных материалов и изоляционных материалов в микроэлектронной промышленности.
6. Хорошая радиационная стойкость:
Полиимидные материалы стабильны при высоких температурах, высоком вакууме и облучении, имеют низкое содержание летучих веществ.
7. Хорошая химическая стабильность:
Обычно полиимид нерастворим в обычных органических растворителях, а обычный растворимый полиимид растворим только в некоторых определенных полярных органических растворителях. Однако полиимид, как и другие ароматические полимеры, не устойчив к концентрированной серной кислоте и концентрированной азотной кислоте. и галогенам. Полиимид обладает сильной устойчивостью к гидролизу разбавленными кислотами и высокой стабильностью к окислителям и восстановителям, особенно при высоких температурах. Но общие разновидности не устойчивы к гидролизу, особенно щелочному гидролизу.
8. Хорошая огнестойкость:
Полиимид — самозатухающий полимер с очень низким дымовыделением. Остаточный углерод после высокотемпературного горения часто превышает 50%. Является хорошим антипиреном и огнестойким.
9.Нетоксичный и биосовместимый:
Полиимиды нетоксичны, а некоторые полиимиды также очень биосовместимы. Полиимид может использоваться для изготовления столовых приборов и медицинского оборудования и может выдерживать тысячи стерилизаций.
10. Полиимид также имеет свои недостатки:
Традиционный полиимид неплавкий и сложен в обработке, пленка твердая, хрупкая и имеет низкую прочность; при использовании в микроэлектронной промышленности его коэффициент теплового расширения не очень хорош. В оптической коммуникационной промышленности его прозрачность плохая; в то же время его адгезия не очень хороша.
Метод синтеза полиимида
Методы синтеза полиимида можно разделить на две категории. Первый тип заключается в образовании имидного кольца в процессе полимеризации или в макромолекулярной реакции; второй тип заключается в синтезе полиимида из мономеров, содержащих имидные кольца. имин.
Первый тип метода синтеза в основном включает: реакцию диангидрида и диамина с образованием полиимида; реакцию четырехосновной кислоты и диамина с образованием полиимида; реакцию двухосновного эфира четырехосновной кислоты и диамина. Полиимид и т. д. получаются из реакции диангидрида и диизоцианата.
Во втором типе метода синтеза почти все распространенные реакции конденсационной полимеризации были использованы для синтеза различных полимеров с имидными кольцами из мономеров с имидными кольцами, таких как полиэфиримид, полиамидамидимид, поликарбонатимид, полиуретанимид и т. д.
Тип полиимида
По химической структуре повторяющихся звеньев полиимиды можно разделить на три типа: алифатические, полуароматические и ароматические полиимиды. По термическим свойствам их можно разделить на два типа: термопластичные (включая настоящие термопластичные и псевдотермопластичные) и термореактивные.
Термопластичный полиимид может течь и деформироваться при нагревании и сохранять определенную форму после охлаждения. В определенном диапазоне температур он может многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. Полиимиды эфирного ангидрида, полученные путем реакции дифенилового эфира тетракарбонового ангидрида с ароматическими диаминами, относятся к этой категории и могут быть многократно отформованы при 390°C.
Термореактивный полиимид может размягчаться и течь при первом нагревании. При нагревании до определенной температуры происходит химическая реакция — сшивка застывает и затвердевает. Это изменение необратимо. После этого при повторном нагревании он уже не может размягчаться и течь.
Термореактивный полиимид обычно изготавливается из полиимида с низкой молекулярной массой или полиамидной кислоты с ненасыщенными группами на конце и полимеризуется через ненасыщенные концевые группы при использовании. В зависимости от различных агентов для закрытия концов и методов синтеза они в основном делятся на бисмалеимидную смолу, полиимидную смолу типа PMR, полиимидную смолу с концевыми фенильными группами и полиимидную смолу на основе асимметричного диангидрида. Иминная смола, растворимая полиимидная смола после имидизации и полиимидная смола с концевыми этинильными группами.
