一, מבוא לפוליאימיד
פוליאימיד (PI) הוא מבנה מולקולרי המכיל שרשרת המבוססת על אימיד של תרכובות פולימר הטרוציקליות ארומטיות, הוא כיום אחד מהזנים הטובים ביותר של עמידות בחום של פלסטיק הנדסי, בשימוש נרחב בתעופה, תעופה וחלל, מיקרואלקטרוניקה, ננו, גביש נוזלי, לייזר ועוד.
לאחרונה, כל המדינות כוללות את המחקר, הפיתוח והשימוש ב-PI במאה ה-21, אחד ממוקדי הפיתוח של חומרים כימיים חדשים. לפולימיד, בשל תכונותיו הבולטות בביצועים ובסינתזה, יש סיכויי יישום גדולים, בין אם כחומר מבני ובין אם כחומר פונקציונלי.
פוליאמיד ידוע כראש הפירמידה של חומרים פולימריים, הידוע גם כ"פותר הבעיות", ואפילו חלק מהמקורבים בתעשייה מאמינים ש"לשום פוליאמיד לא תהיה טכנולוגיית המיקרו-אלקטרוניקה של היום".
2, סיווג ויישום פוליאמיד
ניתן להשתמש בפוליאמידים במגוון רחב של יישומים בשל תכונותיהם המצוינות וניתן לסווג אותם למגוון סוגים, לרבות פלסטיקה הנדסית, סיבים, פוליאמידים רגישים לאור, קצפים, ציפויים, דבקים, סרטים, אירוג'לים, חומרים מרוכבים ועוד.
מבין פולימרים רבים, פוליאמיד הוא היחיד שיש לו מגוון רחב של יישומים ומראה ביצועים יוצאי דופן בכל אחד מהם. להלן, אעביר אותך דרך השימושים העיקריים של כל מגוון של פוליאמיד.
1. פלסטיק הנדסי
לפלסטיק הנדסי של פוליאימיד יש תרמוסטט ותרמופלסטי, שניתן לחלק לפולי טטרמתילן טטרקרבמיד (PMMI), פוליאתרמיד (PEI), פוליאמיד ואימיד (PAI) וכו', יש שימושים משלהם בתחומים שונים.
PMMI בטמפרטורת עיוות חום בעומס של 1.8MPa של 360 מעלות, תכונות חשמליות מעולות, ניתן להשתמש בתנאים מיוחדים של חלקים מדויקים, מיסבים לשימון עצמי-בטמפרטורה גבוהה, אטמים, אימפלרים של מפוחים וכו', יכולים לשמש גם במגע עם חלקי שסתומי אמוניה נוזלית, חלקי מערכת אספקת דלק מנוע סילון.
ל-PEI תכונות מכניות מעולות, תכונות בידוד חשמלי, עמידות בפני קרינה, עמידות בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני שחיקה, נזילות התכה טובה, שיעור התכווצות יציקה של 0.5% עד 0.7%, זמין עבור הזרקה ויציקה בשיחול, עיבוד לאחר-קל יחסית, יכול לשמש גם לריתוך בשיטות ריתוך וחומרים אלקטרוניים אחרים, כלי רכב, ציוד רפואי ותעשיות אחרות נמצאים בשימוש נרחב.
חוזק ה-PAI הוא הגבוה ביותר מבין הפלסטיקים הלא-מחוזקים הנוכחיים, חוזק המתיחה הוא 190MPa, חוזק הכיפוף הוא 250MPa וטמפרטורת עיוות החום גבוהה עד 274 מעלות תחת עומס של 1.8MPa. ל-PAI עמידות טובה בפני אבלציה ואלקטרומגנטיות בטמפרטורה גבוהה ותדירות גבוהה, ויש לו תכונות הדבקה טובות למתכות וחומרים אחרים, המשמשים בעיקר לגלגלי שיניים, מיסבים וטפרי הפרדה של מכונות צילום וכו', והוא יכול לשמש גם עבור זה משמש בעיקר לגלגלי שיניים, מיסבים וטפרי הפרדה של מכונות צילום וכו'. של מטוסים.
2. סיבי פוליאמיד
סיב פוליאמיד הוא סיב חשוב בעל ביצועים- גבוהים, סיב הפולימיד בטמפרטורה גבוהה שלו הוא כיום אחת מהטמפרטורות הגבוהות ביותר של סיבים סינתטיים אורגניים, ניתן להשתמש ב-250~350 מעלות. בעמידות האור, ספיגת המים, עמידות החום והיבטים אחרים של סיבי ארמיד ופוליפנילן גופרתי עדיפים יותר בהשוואה לחוזק סיבי הפוליאימיד בעל הביצועים הגבוהים{- מאשר הארמיד גבוה בערך פי אחד מהביצועים המכניים הנוכחיים של אחד מהסיבים הסינטטיים האורגניים הטובים ביותר. זהו אחד הסיבים הסינטטיים האורגניים הטובים ביותר מבחינת תכונות מכניות.
עם הפיתוח המתמשך של תחומי-היי-טק, התכונות הפיזיקליות והכימיות של מוצרי PI תובעניות יותר ויותר. חומרי ה-PI המסורתיים במכניקה, תרמית ואופטית, חשמל, מגנטי ואחרים של הביצועים לא הצליחו לעמוד בתחומים המדעיים והטכנולוגיים המודרניים של הדרישות המיוחדות של החומר. סיבים בעלי ביצועים גבוהים- של PI עם תכונות מכניות מעולות, יציבות החום, הקרנה ומאפיינים אחרים יהפכו לדור הבא של סיבים בעלי ביצועים גבוהים-.
נכון לעכשיו, תעשיית סיבי ה-PI המקומית עוסקת בעיקר ב-Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino וכן הלאה. ביניהם, Hipolyking הפכה לבסיס חשוב למחקר, פיתוח וייצור פוליאמיד בסין. Jsshino, סיב אורגני בעל ביצועים גבוהים-עם זכויות קניין רוחני עצמאיות לחלוטין, עבר את הערכת ההישגים המדעיים והטכנולוגיים ב-2016, ובמקביל הוביל את הניסוח של הסטנדרט הלאומי של "חוזק-גבוה ו-מודול פוליאימיד גבוה" בפילאימיד 2020.
3. פוליאמיד רגיש לצילום (PSPI)
פוליאמיד רגיש לאור (PSPI) הוא סוג של שרשרת פולימר הן בטבעת האימיד והן בגנים הרגישים לאור, סט של יציבות תרמית מעולה, תכונות מכניות טובות, תכונות כימיות וצילומיות של חומרים אורגניים.
PSPI בתחום האלקטרוניקה, בעיקר פוטו-רזיסט ואריזה אלקטרונית שני תפקידים מרכזיים, בפוליאימיד הרגיש לאור המוסף לרגיש, מייצב וכו' ניתן לקבל "פוליאימיד פוטו-רזיסט". בהשוואה לפוטורזיסט המסורתי, מכיוון שלפולימיד עצמו יש תכונות דיאלקטריות טובות, כך שכאשר נעשה בו שימוש ללא צורך בציפוי התפקיד של מדיום העבודה של סוכן מחסום האור, יכול לקצר מאוד את התהליך ולשפר את יעילות הייצור.
טכנולוגיית הייצור של PSPI נשלטת בעיקר על ידי חברות אמריקאיות ויפאניות, ש-Toray היא אחת מהמפעלים המצליחים בעולם בשוק מוצרי PSPI חיוביים, והמוצרים החיוביים שלה משמשים באריזת מיקרו-אלקטרוניקה, אנקפסולציה אופטו-אלקטרוניקה ותחומים נוספים.
מוגבלת על ידי הפיגור של טכנולוגיית הייצור, תעשיית הפולימיד בסין עדיין צריכה לצלם ומוצרים-נמוכים אחרים כדי לייצב, ייצור פוליאמיד רגיש לאור קטן יותר, הביקוש בשוק תלוי ביבוא. ב-《Made in China 2025 תמיכת מדיניות אקספרס, התחומים התעשייתיים, המכניים, האלקטרוניים ואחרים של סין נכנסים לשלב ההחלפה המקומי, ארגונים מקומיים עבור PSPI ממשיכים להעמיק, כמה חברות שלטו בטכנולוגיית הייצור.
נכון לעכשיו, הפריסה של PSPI R & D, ייצור של ארגונים מקומיים יש Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen, וכו ', העתיד של תחום החלפה מקומית של החלל.
4. קצף פוליאמיד
קצף פוליאמיד הוא סוג של חומר פוליאמיד, שפותח לראשונה בשנות השבעים על ידי מרכז המחקר של נאס"א לאנגלי בשיתוף עם יוניטיקה אמריקה, בשימוש במעבורת החלל, וכיום נעשה בו שימוש נרחב במטוסים, ספינות, רכבות, מכוניות ותחומים אחרים. זה עם מעכב בעירה מהותי, עמיד בחום, קל משקל וידידותי לסביבה שאינו- רעיל, וניתן להשתמש בו במשך זמן רב בטמפרטורה- גבוהה במיוחד, טמפרטורה- נמוכה במיוחד, תרסיס מלח גבוה, רעש חזק, קורוזיה חזקה, קרינה חזקה ותנאי שירות קיצוניים אחרים.
ניתן לחלק קצף פוליאמיד לשלוש קטגוריות:
כמו זהה לפוליאימיד בכלל, חומרי קצף עם מידה כשרשרת הראשית, עם טמפרטורת פעולה של 300 מעלות ומעלה (PI foam).
חומרי קצף בהם טבעת המיד קיימת כקבוצת צד (PMI foam).
חומרי ננו-קצף המתקבלים על ידי החדרת מקטעי שרשרת שומניים לא יציבים מבחינה תרמית לפולימיד ופיצוחם בטמפרטורות גבוהות.
חומר קצף פוליאימיד שייך לחומרים פונקציונליים מתקדמים, נעשה שימוש יותר ויותר בתעופה וחלל, תחבורה באוקיינוס, הגנה לאומית ומיקרואלקטרוניקה ותחומי-היי-טק אחרים בתחומי בידוד חום, הפחתת רעידות ורעש ובידוד וחומרי מפתח אחרים.
היישום החשוב ביותר של קצף PI הוא בידוד חום וחומר להפחתת רעש עבור ספינות. קצף PI כבחירה הראשונה של חומר בידוד חום והפחתת רעש בספינות מלחמה חדשות גדל במהירות.
קצף PMI הוא סוג חדש של חומר קצף בעל מבנה מולקולרי גבוה עם הביצועים המקיפים הטובים ביותר, שהוא חומר ליבת קצף מרוכב-בביצועים גבוהים עם חוזק ספציפי גבוה, מודול ספציפי גבוה, קצב סגירה גבוה ועמידות בחום גבוהה, ובעל מאפיינים של משקל קל, חוזק גבוה ועמידות בטמפרטורה גבוהה/נמוכה. בנוסף, כחומר ליבת הקצף המבני המצוין ביותר, קצף PMI נמצא בשימוש נרחב בלהבי מאווררים, להבי מסוקים, תעופה וחלל ועוד, ומגמת ההחלפה שלו לקצף PET ברורה, עם מרחב שוק רחב.
קצף PI הוא-עמיד בחום, מעכב-בעירה, אינו מייצר גזים מזיקים, קל להתקנה, נמצא בשימוש נרחב בבידוד חום וחומרים להפחתת רעש. נכון לעכשיו, הצי האמריקני השתמש בקצף PI כחומר בידוד תרמי ואקוסטי לכל ספינות השטח והצוללות, וקצף SOLIMIDE המיוצר על ידי INSPEC שימש יותר מ-15 מדינות לפיתוח מערכת הבידוד התרמי והאקוסטי לכלי שיט. בנוסף, קצף PI נמצא בשימוש נרחב גם בספינות אזרחיות, כגון ספינות שייט יוקרתיות, סירות מהירות ואוניות גז טבעי.
בדומה לקצף PI, היישום של קצף PMI הוא גם רחב מאוד. יישומים טיפוסיים של קצף PMI כוללים:
(1) חומר ליבת קצף מבני: עמידות מצוינת לדחיסת- טמפרטורה גבוהה, כך שהוא נמצא בשימוש נרחב כחומר ליבה עבור להבי מאווררים, תעופה, תעופה וחלל, ספינות, ציוד ספורט, ציוד רפואי ותחומים אחרים;
(2) גלי פס רחב-חומרים שקופים: קבוע דיאלקטרי נמוך ואובדן הופכים אותו לשימוש נרחב במכ"ם, באנטנה ובתחומים אחרים;
(3) חומרי בידוד חום וקול:-קטרים מהירים, צמיגים, אודיו וכן הלאה.
מאז המאה ה-21, מספר היחידות המעורבות במחקר של קצף פוליאמיד בסין גדל באופן משמעותי, והתעשייה עשתה פריצות דרך טכנולוגיות משמעותיות. נכון לעכשיו, היצרנים המקומיים העיקריים של קצף פוליאמיד הם Qingdao Ouc, Shkdchem ו- Tschina, Zgzts ו-AMMT. ביניהם, Ningbo Institute of Materials Tachnology & Engineering, CAS בנתה ציוד טייס לחלקיקי מיקרו-קצף פוליאמיד, מוצרי פוליאימיד של צ'ינגדאו אוק ושקדקם עברו את המבחן הצבאי.
5.פולימידcשיבולת
השימוש בפולימיד בהכנת ציפויים הוא אחד מהיישומים המוקדמים ביותר שלו, וחומר מסוג זה משמש בעיקר כציפוי מבודד לחוטי אמייל בציפויים. ציפוי בידוד חוטי אמייל הם בעיקר תיל עגול מצופה-, חוט שטוח וסוגים אחרים של חוטי נחושת חשופים בקוטר תיל, שכבה חיצונית עטופה חוט סגסוגת וחוטי זכוכית, משפרים ומייצבים את השכבה החיצונית של החוט המצופה אמייל.
אחד המדדים החשובים של ציפויים מבודדים הוא דרגת עמידה בחום-, על פי 1954 International Electrotechnical Association ICE-85 חומרי בידוד מנועים וחשמליים בשימוש בתקני דירוג יציבות תרמית, חומרי בידוד מחולקים לשבע דרגות עמידות בחום.
כדי לעמוד בדרישות הטכנולוגיה התעשייתית, פיתוח חומרי בידוד מאופיין בכך שמערכת הבידוד צריכה להיות מסוגלת לעלות 180-200 מעלות שלה לטמפרטורות גבוהות יותר עבור עבודה- לטווח ארוך, אך ללא ירידה משמעותית במשקל והפחתת חוזק חשמלי, ולשמור על גמישות טובה, לחות, אוזון, עמידות בקשת ותכונות אחרות. חומרי פוליאמיד יכולים להיות טובים מאוד כדי לעמוד בדרישות של שימוש זה, כדי להכין ציפוי בידוד בדרגה F- ומעלה- עמיד בחום, ניתן להשתמש בפולימיד בתור לכה מבודדת עבור החוט האלקטרומגנטי, או כציפוי בטמפרטורה גבוהה.