“能力很強的”聚酰亞胺

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簡介

聚酰亞胺(Polyimide),縮寫為PI,是主鍊含有酰亞氨基團(─C─N─C─)的聚合物。

可分為均苯型PI,可溶性PI,聚酰胺-酰亞胺(PAI)和聚醚亞胺(PEI)四類。

因其在性能和合成方面的突出特點,不論是作為結構材料或是作為功能性材料,其巨大的應用前景已經得到充分的認識,被稱為是"解決問題的能手"(protionsolver),并認為"沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術"

應用領域

廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域

合成方式

按合成方式可分為縮聚型和加聚型。

縮聚型聚酰亞胺已較少用作複合材料的基體樹脂,主要用來制造聚酰亞胺薄膜和塗料。

(圖片:合成方式1)

獲得廣泛應用的加聚型聚酰亞胺主要有聚雙馬來酰亞胺和降冰片烯基封端聚酰亞胺。

(圖片:合成方式2)

産品實例

聚酰亞胺可做薄膜,樹脂,纖維等。因其結構可設計性強,用途十分廣泛。

薄膜

聚酰亞胺薄膜是聚酰亞胺最早的商品之一

PI薄膜是一種新型的耐高溫有機聚合物薄膜,是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(ODA)在極強性溶劑二甲基乙酰胺(DMAC)中經縮聚并流延成膜,再經亞胺化而成。

(圖片:薄膜)

杜邦Kapton聚酰亞胺薄膜用于太陽能基闆

(圖片:薄膜1)

在微電子器件中,用作介電層進行層間絕緣,作為緩沖層可以減少應力、提高成品率。作為保護層可以減少環境對器件的影響,還可以對a-粒子起屏蔽作用,減少或消除器件的軟誤差(soft error)。

(圖片:薄膜2)

塗料

作為絕緣漆用于電磁線,或作為耐高溫塗料使用。

電磁線

(圖片:電磁線)

先進複合材料

用于航天、航空器及軍事領域。是最耐高溫的結構材料之一。

複合材料用于航空航天

(圖片:複合材料1)

美國的超音速客機計劃所設計的速度為2.4M,飛行時表面溫度為177℃,要求使用壽命為60000h,據報道已确定50%的結構材料為以熱塑型聚酰亞胺為基體樹脂的碳纖維增強複合材料,每架飛機的用量約為30t。

(圖片:複合材料2)

纖維

聚酰亞胺纖維像薄膜一樣,結構不同,纖維性能差異很大。
目前聚酰亞胺纖維主要是耐熱型的,用于高溫過濾。還可以根據結構不同,做到高強高模。耐熱型強度約4cN/dTex,高強高模強度大于20,約3G以上。

聚酰亞胺纖維彈性模量僅次于碳纖維,作為高溫介質及放射性物質的過濾材料和防彈、防火織物。

用于各種氣體對,如氫/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分離。

(圖片:纖維1)

聚酰亞胺阻燃衣

(圖片:纖維2)

泡沫材料

聚酰亞胺泡沫可分為三類:

( 1)與一般聚酰亞胺相同,将酰亞胺作為主鍊的泡沫材料,使用溫度達到300℃以上(PI  泡沫)

(2)酰亞胺環以側基方式存在的泡沫材料(PMI泡沫)

(3)将熱不穩定的脂肪鍊段引入聚酰亞胺中在高溫下裂解而得到的納米泡沫材料。

(圖片:泡沫1)

PI泡沫耐熱性強、阻燃性好、不産生有害氣體,易于安裝,是應用廣泛的隔熱降噪材料。

聚酰亞胺泡沫用作耐高溫隔熱材料

(圖片:泡沫2)

美國海軍已把PI泡沫用作所有水面艦艇和潛艇的隔熱隔聲材料

(圖片:泡沫3)

PMI泡沫的應用同樣十分廣泛。PMI泡沫的典型應用包括

(1)結構泡沫芯材:優異的抗高溫壓縮性,使其作為芯材廣泛應用于風機葉片、航空、航天、艦船、運動器材、醫療器械等領域;

(2)寬頻透波材料:低介電常數及損耗使其廣泛應用于雷達、天線等領域;

(3)隔熱隔音材料:高速機車、輪胎、音響等。

風機葉片結構

(圖片:泡沫4)

目前在飛機結構中芯材通常使用鋁蜂窩或NOMEX®蜂窩,其具有壓縮模量高和重量輕的優點,通常與碳/玻璃纖維預浸料一起使用,常見的結構有機翼前緣、方向舵、起落架艙門、翼身和翼尖整流罩等。但蜂窩夾芯材料需要高昂的維護修理費用,泡沫芯材是理想的替代品。

NOMEX®蜂窩、鋁蜂窩、泡沫芯材

(圖片:泡沫5)

工程塑料

有熱固性也有熱塑型,熱塑型可以模壓成型也可以用注射成型或傳遞模塑。主要用于自潤滑、密封、絕緣及結構材料。

應用領域

(圖片:工程塑料1、2、3)

膠黏劑

一種耐高溫的特種膠粘劑,具有優越的耐熱性,可在260℃下持續使用,低溫性能和絕緣性都優良,缺點是在堿性條件下易水解。在航天、飛機制造及機械工業中廣泛用作鋁合金、钛合金,以及陶瓷等非金屬膠接的結構膠粘劑。

(圖片:粘膠劑)

光刻膠

負性膠和正性膠,分辨率可達亞微米級。與顔料或染料配合可用于彩色濾光膜,可大大簡化加工工序。

(圖片:光刻膠)



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文章引自-微信公衆号:新材料,感謝!


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