一,Polimid'e giriş
Poliimid (PI), aromatik heterosiklik polimer bileşiklerinin imid- bazlı zincir bağlantılarını içeren moleküler bir yapıdır ve şu anda havacılık, uzay, mikroelektronik, nano, sıvı kristal, lazer ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan mühendislik plastiklerinin ısı direncinin en iyi çeşitlerinden biridir.
Son zamanlarda tüm ülkeler, 21. yüzyılda yeni kimyasal malzemelerin geliştirilmesinin odak noktalarından biri olan PI'nın araştırılması, geliştirilmesi ve kullanımına yer vermektedir. Poliimid, performans ve sentezdeki olağanüstü özellikleri nedeniyle, ister yapısal malzeme ister fonksiyonel malzeme olsun, büyük uygulama olanaklarına sahiptir.
Poliimid, aynı zamanda "problem çözücü" olarak da bilinen polimer malzeme piramidinin tepesi olarak bilinir ve hatta bazı endüstri uzmanları "hiçbir polimidin günümüzün mikroelektronik teknolojisine sahip olamayacağına" inanır.
2, Poliimid sınıflandırması ve uygulaması
Poliimidler, mükemmel özellikleri nedeniyle geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabilir ve mühendislik plastikleri, elyaflar, ışığa duyarlı poliimidler, köpükler, kaplamalar, yapıştırıcılar, filmler, aerojeller, kompozitler ve daha fazlasını içeren çeşitli tiplerde sınıflandırılabilir.
Pek çok polimer arasında geniş bir uygulama yelpazesine sahip olan ve her birinde olağanüstü performans gösteren tek polimer poliimiddir. Aşağıda her bir poliimid çeşidinin ana kullanım alanlarını anlatacağım.
1. Mühendislik plastiği
Poliimid mühendislik plastiği, poli tetrametilen tetrakarbimit (PMMI), polieterimid (PEI), poliamid an imid (PAI) vb.'ye bölünebilen termoset ve termoplastiklere sahiptir ve farklı alanlarda kendi kullanımlarına sahiptir.
360 derecelik 1,8 MPa yük ısı bozulma sıcaklığındaki PMMI, mükemmel elektriksel özellikler, hassas parçaların özel koşulları için kullanılabilir, yüksek sıcaklıkta kendinden -yağlanan yataklar, contalar, üfleyici pervaneleri vb. ayrıca sıvı amonyak valf parçaları, jet motoru yakıt besleme sistemi parçaları ile temas halinde de kullanılabilir.
PEI mükemmel mekanik özelliklere, elektriksel yalıtım özelliklerine, ışınlama direncine, yüksek sıcaklık direncine ve aşınma direncine, iyi erime akışkanlığına, kalıplama büzülme oranı %0,5 ila %0,7'ye sahiptir, enjeksiyon ve ekstrüzyon kalıplama için kullanılabilir, son-işleme nispeten kolaydır, ayrıca kaynak yöntemi için de kullanılabilir ve elektronik ve elektrikli aletler, havacılık, otomobil, tıbbi ekipman ve diğer endüstrilerde birleştirilen diğer malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır.
PAI'nin mukavemeti mevcut takviyesiz plastikler arasında en yüksek olanıdır; çekme mukavemeti 190 MPa'dır, bükülme mukavemeti 250 MPa'dır ve ısıl distorsiyon sıcaklığı 1,8 MPa yük altında 274 derece kadar yüksektir. PAI, yüksek sıcaklık ve yüksek frekans altında ablasyona ve elektromanyetizmaya karşı iyi bir dirence sahiptir ve metallere ve diğer malzemelere iyi yapışma özelliklerine sahiptir; esas olarak fotokopi makinelerinin dişlileri, yatakları ve ayırıcı pençeleri vb. için kullanılır ve ayrıca fotokopi makinelerinin dişlileri, yatakları ve ayırıcı pençeleri vb. için de kullanılabilir. Ayrıca aşındırıcı malzemeler, manyetik olarak geçirgen malzemeler ve uçakların yapısal malzemeleri için de kullanılabilir.
2.Polimid elyaf
Poliimid elyaf önemli bir yüksek-performanslı elyaftır; yüksek sıcaklıktaki poliimid elyafı şu anda organik sentetik elyaflar arasında en yüksek sıcaklığa sahip olanlardan biridir ve 250~350 derecede kullanılabilir. Aramid ve polifenilen sülfit fiberlerin ışık direnci, su emme, ısı direnci ve diğer yönleri, yüksek-performanslı poliimid fiber mukavemetiyle karşılaştırıldığında, aramidin en iyi organik sentetik fiberlerden birinin mevcut mekanik performansından yaklaşık bir kat daha üstün olduğundan daha üstündür. Mekanik özellikler açısından en iyi organik sentetik elyaflardan biridir.
Yüksek{0}}teknoloji alanlarının sürekli gelişmesiyle birlikte, PI ürünlerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri giderek daha zorlu hale geliyor. Mekanik, termal ve optik, elektrik, manyetik ve performansın diğer yönlerinde geleneksel PI malzemeleri, malzemenin özel gereksinimlerinin modern bilimsel ve teknolojik alanlarını karşılayamamıştır. Üstün mekanik özellikleri, ısı stabilitesi, ışınlama ve diğer özellikleriyle PI yüksek-performanslı fiberler, yeni nesil yüksek-performanslı fiberlerin tipik temsilcisi haline gelecektir.
Şu anda, yerli PI elyaf endüstrisi ağırlıklı olarak Asxc, Hipolyking, Aieplastik, Jsshino ve benzeri ürünlerle uğraşmaktadır. Bunların arasında Hipolyking, Çin'de poliimid araştırma, geliştirme ve üretimi için önemli bir üs haline gelmiştir. Tamamen bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip, yüksek-performanslı bir organik elyaf olan Jsshino, 2016 yılında bilimsel ve teknolojik başarıların değerlendirmesini geçti ve aynı zamanda 2020 yılında "yüksek-mukavemetli ve yüksek-modüllü poliimid filament" ulusal standardının formülasyonunun tamamlanmasında öncülük etti.
3. Işığa duyarlı poliimid (PSPI)
Işığa duyarlı poliimid (PSPI), hem imid halkasında hem de ışığa duyarlı genlerde bulunan, mükemmel termal stabiliteye, iyi mekanik özelliklere, organik malzemelerin kimyasal ve fotografik özelliklerine sahip bir polimer zinciri sınıfıdır.
Elektronik alanında PSPI, esas olarak fotorezist ve elektronik ambalajlamada iki önemli rol oynar; ışığa duyarlı poliimid, hassaslaştırıcı, stabilizatör vb. eklenerek "poliimid fotorezist" elde edilebilir. Geleneksel fotorezist ile karşılaştırıldığında, polimidin kendisi iyi dielektrik özelliklere sahip olduğundan, ışık bariyeri maddesinin çalışma ortamının rolünü kaplamaya gerek kalmadan kullanıldığında, süreci büyük ölçüde kısaltabilir ve üretim verimliliğini artırabilir.
PSPI üretim teknolojisi esas olarak Toray'ın pozitif PSPI ürünleri pazarında dünyanın en başarılı kuruluşlarından biri olduğu ABD ve Japon şirketleri tarafından kontrol edilmektedir ve pozitif ürünleri mikroelektronik paketleme, optoelektronik kapsülleme ve diğer alanlarda kullanılmaktadır.
Üretim teknolojisinin geriliği nedeniyle kısıtlanan Çin'in poliimid endüstrisi hâlâ film çekiyor ve diğer düşük{0}}son ürünlerde istikrar sağlanıyor, ışığa duyarlı poliimid üretimi daha az, pazar talebi ithalata bağlı. "Çin Malı 2025" ekspres politika desteğinde, Çin'in endüstriyel, mekanik, elektronik ve diğer alanları yerli ikame aşamasına giriyor, PSPI için yerli girişimler derinleşmeye devam ediyor, bazı şirketler üretim teknolojisinde uzmanlaştı.
Şu anda PSPI Ar-Ge'sinin düzeni, yerel işletmelerin üretimi, Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen vb. ile yerli ikame alanının geleceğine sahiptir.
4.Polimid köpük
Poliimid köpük, ilk olarak 1970'li yıllarda NASA Langley Araştırma Merkezi tarafından Unitika Amerika işbirliğiyle geliştirilen, Uzay Mekiği'nde kullanılan ve günümüzde uçak, gemi, tren, otomobil ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan bir tür poliimid malzemedir. Kendinden alev geciktirici, ısıya-dirençli, hafif ve çevre dostu,-toksik olmayan özelliklere sahiptir ve ultra-yüksek sıcaklık, ultra-düşük sıcaklık, yüksek tuz spreyi, güçlü gürültü, güçlü korozyon, güçlü radyasyon ve diğer aşırı hizmet koşulları altında uzun süre kullanılabilir.
Poliimid köpük üç kategoriye ayrılabilir:
Genel olarak poliimid ile aynı olup, ana zinciri orta kısmı olan, çalışma sıcaklığı 300 derece veya daha fazla olan köpük malzemelerdir (PI köpük).
Orta halkanın yan grup olarak bulunduğu köpük malzemeler (PMI köpük).
Nano-köpük malzemeleri, termal olarak kararsız yağlı zincir parçalarının poliimide katılması ve bunların yüksek sıcaklıklarda kırılmasıyla elde edilir.
Poliimid köpük malzeme, gelişmiş fonksiyonel malzemelere aittir ve havacılık, okyanus taşımacılığı, ulusal savunma ve mikroelektronik ile ısı yalıtımı, titreşim ve gürültü azaltma ve yalıtım ve diğer önemli malzemeler gibi diğer yüksek-teknoloji alanlarında giderek daha fazla kullanılmaktadır.
PI köpüğün en önemli uygulama alanı gemilerde ısı yalıtımı ve gürültü azaltıcı malzemedir. Yeni savaş gemilerinde ısı yalıtımı ve gürültü azaltıcı malzeme olarak ilk tercih olan PI köpüğün kullanımı hızla artıyor.
PMI köpüğü, yüksek özgül mukavemet, yüksek özgül modül, yüksek kapanma oranı ve yüksek ısı direncine sahip, yüksek-performanslı bir kompozit köpük çekirdek malzemesi olan ve hafiflik, yüksek mukavemet ve yüksek/düşük sıcaklık direnci özelliklerine sahip, en iyi kapsamlı performansa sahip yeni bir yüksek molekül yapılı köpük malzemesi türüdür. Ek olarak, en mükemmel yapısal köpük çekirdek malzemesi olan PMI köpüğü, fan kanatlarında, helikopter kanatlarında, havacılıkta ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve geniş bir pazar alanıyla PET köpüğün ikame eğilimi açıktır.
PI köpük ısıya-dayanıklıdır, alevi-geciktirir, zararlı gazlar üretmez, kurulumu kolaydır, ısı yalıtımı ve gürültü azaltıcı malzemelerde yaygın olarak kullanılır. Şu anda ABD Donanması, tüm yüzey gemileri ve denizaltılar için ısı ve ses yalıtım malzemesi olarak PI köpüğü kullanıyor ve INSPEC tarafından üretilen SOLIMIDE köpük, 15'ten fazla ülke tarafından askeri gemiler için ısı ve ses yalıtım sistemi geliştirmek için kullanılıyor. Ayrıca PI köpüğü lüks yolcu gemileri, sürat tekneleri ve sıvılaştırılmış doğalgaz gemileri gibi sivil gemilerde de yaygın olarak kullanılmaktadır.
PI köpüğüne benzer şekilde PMI köpüğün uygulaması da çok geniştir. PMI köpüğün tipik uygulamaları şunları içerir:
(1) Yapısal köpük çekirdek malzemesi: yüksek sıcaklıktaki sıkıştırmaya karşı mükemmel direnç-, dolayısıyla fan kanatları, havacılık, uzay, gemiler, spor malzemeleri, tıbbi ekipman ve diğer alanlarda çekirdek malzemesi olarak yaygın şekilde kullanılır;
(2) Geniş bant dalgası-şeffaf malzemeler: düşük dielektrik sabiti ve kayıp, bunun radar, anten ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmasını sağlar;
(3) ısı ve ses yalıtım malzemeleri: yüksek-hızlı lokomotifler, lastikler, ses sistemi vb.
21. yüzyıldan bu yana Çin'de poliimid köpük araştırmalarına katılan birimlerin sayısı önemli ölçüde arttı ve endüstri önemli teknolojik atılımlar gerçekleştirdi. Şu anda ana yerli poliimid köpük üreticileri Qingdao Ouc, Shkdchem ve Tschina, Zgzts ve AMMT'dir. Bunlar arasında, Ningbo Malzeme Teknolojisi ve Mühendisliği Enstitüsü, CAS bir poliimid mikro köpük parçacıkları pilot ekipmanı inşa etti; Qingdao Ouc ve Shkdchem poliimid ürünleri askeri testi geçti.
5.Polimidcyüzen
Kaplamaların hazırlanmasında poliimid kullanımı en eski uygulamalarından biridir ve bu tür madde esas olarak kaplamalardaki emaye teller için yalıtım kaplaması olarak kullanılır. Emaye tel yalıtım kaplamaları esas olarak daldırma-kaplı yuvarlak tel, düz tel ve diğer tel çaplı çıplak bakır tel türleri, alaşımlı tel ve cam tel sarılı tel dış katmanıdır, emaye telin dış katmanını iyileştirir ve stabilize eder.
Yalıtım kaplamalarının önemli endekslerinden biri ısıya-dirençli kalitedir; 1954 Uluslararası Elektroteknik Birliği ICE-85'e göre motor ve elektrik yalıtım malzemelerinin termal stabilite sınıflandırma standartlarının kullanımında yalıtım malzemeleri yedi ısıya dayanıklı sınıfa ayrılır.
Yalıtım malzemelerinin endüstriyel teknoloji gelişiminin gerekliliklerini karşılamak için, yalıtım sisteminin uzun-süreli çalışma için 180-200 derece daha yüksek sıcaklıklara çıkabilmesi, ancak önemli bir ağırlık kaybı ve elektrik gücünde azalma olmaması ve iyi bir esneklik, nem, ozon, ark direnci ve diğer özellikleri muhafaza edebilmesi gerekir. Poliimid malzemeler bu kullanımın gereksinimlerini karşılamak için çok iyi olabilir, F-sınıfı ve üzeri ısıya dayanıklı sınıf yalıtım kaplaması hazırlamak için-, poliimid elektromanyetik tel için yalıtım verniği olarak veya kullanılan yüksek sıcaklık kaplamaları olarak kullanılabilir.