Vật liệu hiệu suất cao – polyimide (2)

Thứ tư, việc áp dụngpolyimide:
Do các đặc tính của polyimide đã đề cập ở trên về hiệu suất và hóa học tổng hợp, rất khó để tìm thấy một loạt các ứng dụng như polyimide trong số nhiều polyme và nó cho thấy hiệu suất cực kỳ vượt trội về mọi mặt..
1. Phim: Đây là một trong những sản phẩm sớm nhất của polyimide, được sử dụng để cách nhiệt khe của động cơ và vật liệu bọc cho dây cáp.Các sản phẩm chính là DuPont Kapton, Ube Industries' Upilex series và Zhongyuan Apical.Màng polyimide trong suốt đóng vai trò là chất nền pin mặt trời linh hoạt.
2. Lớp sơn phủ: dùng làm vecni cách điện cho dây điện từ, hoặc dùng làm lớp sơn chịu nhiệt độ cao.
3. Vật liệu composite cao cấp: được sử dụng trong các thành phần hàng không vũ trụ, máy bay và tên lửa.Nó là một trong những vật liệu kết cấu chịu nhiệt độ cao nhất.Ví dụ, chương trình máy bay siêu thanh của Hoa Kỳ được thiết kế với tốc độ 2,4M, nhiệt độ bề mặt là 177°C trong suốt chuyến bay và tuổi thọ cần thiết là 60.000h.Theo báo cáo, 50% vật liệu cấu trúc đã được xác định là sử dụng polyimide nhiệt dẻo làm nhựa ma trận.Vật liệu composite được gia cố bằng sợi carbon, số lượng mỗi chiếc máy bay khoảng 30 tấn.
4. Sợi: Mô đun đàn hồi chỉ đứng sau sợi carbon.Nó được sử dụng làm vật liệu lọc cho môi trường nhiệt độ cao và các chất phóng xạ, cũng như các loại vải chống đạn và chống cháy.
5. Nhựa xốp: dùng làm vật liệu cách nhiệt chịu nhiệt độ cao.
6. Nhựa kỹ thuật: Có loại nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo.Các loại nhựa nhiệt dẻo có thể được đúc hoặc ép phun hoặc đúc chuyển.Chủ yếu được sử dụng để tự bôi trơn, niêm phong, cách nhiệt và vật liệu kết cấu.Vật liệu polyimide Quảng Thành đã bắt đầu được áp dụng cho các bộ phận cơ khí như cánh quạt quay của máy nén, vòng piston và phớt máy bơm đặc biệt.
7. Chất kết dính: được sử dụng làm chất kết dính kết cấu ở nhiệt độ cao.Chất kết dính polyimide Quảng Thành đã được sản xuất như một hợp chất bầu cách nhiệt cao cho các linh kiện điện tử.
8. Màng tách: được sử dụng để tách các cặp khí khác nhau, chẳng hạn như hydro/nitơ, nitơ/oxy, carbon dioxide/nitơ hoặc metan, v.v., để loại bỏ độ ẩm từ khí và rượu cấp hydrocacbon trong không khí.Nó cũng có thể được sử dụng làm màng thấm và màng siêu lọc.Do khả năng chịu nhiệt và kháng dung môi hữu cơ của polyimide, nó có ý nghĩa đặc biệt trong việc tách khí và chất lỏng hữu cơ.
9. Chất cản quang: Có điện trở âm và dương, và độ phân giải có thể đạt đến mức submicron.Nó có thể được sử dụng trong màng lọc màu kết hợp với bột màu hoặc thuốc nhuộm, có thể đơn giản hóa rất nhiều quy trình xử lý.
10. Ứng dụng trong các thiết bị vi điện tử: làm lớp điện môi cách điện giữa các lớp, làm lớp đệm giảm ứng suất và nâng cao năng suất.Là một lớp bảo vệ, nó có thể làm giảm ảnh hưởng của môi trường lên thiết bị, đồng thời có thể che chắn các hạt a-particles, làm giảm hoặc loại bỏ lỗi mềm (softerror) của thiết bị.
11. Chất căn chỉnh cho màn hình tinh thể lỏng:Polyimideđóng một vai trò rất quan trọng trong vật liệu tác nhân căn chỉnh của TN-LCD, SHN-LCD, TFT-CD và màn hình tinh thể lỏng sắt điện trong tương lai.
12. Vật liệu quang điện: được sử dụng làm vật liệu ống dẫn sóng thụ động hoặc chủ động, vật liệu chuyển mạch quang học, v.v. Polyimide chứa flo trong suốt trong phạm vi bước sóng giao tiếp và sử dụng polyimide làm ma trận mang màu có thể cải thiện hiệu suất của vật liệu.sự ổn định.
Tóm lại, không khó để hiểu tại sao polyimide có thể nổi bật so với vô số polyme dị vòng thơm xuất hiện vào những năm 1960 và 1970, và cuối cùng trở thành một loại vật liệu polyme quan trọng.

5. Triển vọng:
Là một vật liệu polyme đầy hứa hẹn,polyimideđã được công nhận đầy đủ và ứng dụng của nó trong vật liệu cách điện và vật liệu kết cấu không ngừng được mở rộng.Về vật liệu chức năng, nó đang nổi lên và tiềm năng của nó vẫn đang được khám phá.Tuy nhiên, sau 40 năm phát triển, nó vẫn chưa trở thành một giống lớn hơn.Nguyên nhân chính là do giá thành còn quá cao so với các loại polyme khác.Do đó, một trong những hướng nghiên cứu chính của polyimide trong tương lai vẫn là tìm cách giảm chi phí trong các phương pháp tổng hợp và trùng hợp monome.
1. Tổng hợp monome: Các monome của polyimide là dianhydride (tetraacid) và diamine.Phương pháp tổng hợp diamine tương đối hoàn thiện và nhiều diamine cũng có sẵn trên thị trường.Dianhydride là một monome tương đối đặc biệt, chủ yếu được sử dụng trong quá trình tổng hợp polyimide ngoại trừ chất đóng rắn của nhựa epoxy.Dianhydrit pyromellitic và anhydrit trimellitic có thể thu được bằng quá trình oxy hóa pha khí và pha lỏng một bước của duren và trimetylen được chiết xuất từ ​​dầu thơm nặng, một sản phẩm của quá trình tinh chế dầu mỏ.Các dianhydrit quan trọng khác, chẳng hạn như benzophenone dianhydride, biphenyl dianhydride, diphenyl ether dianhydride, hexafluorodianhydride, v.v., đã được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng giá thành rất đắt.mười nghìn nhân dân tệ.Được phát triển bởi Viện Hóa học Ứng dụng Trường Xuân, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, anhydrit 4-chlorophthalic và anhydrit 3-chlorophthalic có độ tinh khiết cao có thể thu được từ quá trình clo hóa o-xylene, quá trình oxy hóa và tách đồng phân hóa.Sử dụng hai hợp chất này làm nguyên liệu thô có thể tổng hợp một loạt dianhydrit, với tiềm năng giảm chi phí lớn, là một con đường tổng hợp có giá trị.
2. Quá trình polyme hóa: Phương pháp hai bước và quy trình polycondensation một bước hiện đang được sử dụng đều sử dụng dung môi có nhiệt độ sôi cao.Giá của dung môi phân cực không proton tương đối cao và rất khó để loại bỏ chúng.Cuối cùng, xử lý nhiệt độ cao là cần thiết.Phương pháp PMR sử dụng dung môi cồn rẻ tiền.Polyimide nhiệt dẻo cũng có thể được trùng hợp và tạo hạt trực tiếp trong máy đùn với dianhydride và diamine, không cần dung môi và hiệu quả có thể được cải thiện rất nhiều.Đây là con đường tổng hợp kinh tế nhất để thu được polyimide bằng cách trùng hợp trực tiếp anhydrit chlorophthalic với diamine, bisphenol, natri sulfua hoặc lưu huỳnh nguyên tố mà không cần đi qua dianhydride.
3. Xử lý: Ứng dụng của polyimide rất rộng và có nhiều yêu cầu xử lý khác nhau, chẳng hạn như tính đồng nhất cao của quá trình tạo màng, kéo sợi, lắng đọng hơi, quang khắc dưới micron, khắc tường thẳng sâu, khắc, diện tích lớn, lớn đúc thể tích, cấy ion, xử lý chính xác bằng laser, công nghệ lai quy mô nano, v.v. đã mở ra một thế giới rộng lớn cho ứng dụng polyimide.
Với sự cải tiến hơn nữa của công nghệ xử lý công nghệ tổng hợp và giảm đáng kể chi phí, cũng như các đặc tính cơ học và đặc tính cách điện vượt trội, polyimide nhiệt dẻo chắc chắn sẽ đóng một vai trò nổi bật hơn trong lĩnh vực vật liệu trong tương lai.Và polyimide nhiệt dẻo lạc quan hơn vì khả năng xử lý tốt của nó.

6. Kết luận:
Một số yếu tố quan trọng cho sự phát triển chậm củapolyimide:
1. Chuẩn bị nguyên liệu thô để sản xuất polyimide: độ tinh khiết của dianhydride pyromellitic là không đủ.
2. Nguyên liệu thô của dianhydride pyromellitic, tức là sản lượng của durene bị hạn chế.Sản lượng quốc tế: 60.000 tấn/năm, sản lượng trong nước: 5.000 tấn/năm.
3. Chi phí sản xuất dianhydride pyromellitic quá cao.Trên thế giới, khoảng 1,2-1,4 tấn durene sản xuất được 1 tấn dianhydride pyromellitic, trong khi các nhà sản xuất tốt nhất ở nước tôi hiện sản xuất khoảng 2,0-2,25 tấn durene.tấn, chỉ có Công ty TNHH Hóa chất Liên bang Changshu đạt 1,6 tấn/tấn.
4. Quy mô sản xuất của polyimide quá nhỏ để hình thành một ngành công nghiệp và các phản ứng phụ của polyimide rất nhiều và phức tạp.
5. Hầu hết các doanh nghiệp trong nước có nhận thức về nhu cầu truyền thống, điều này giới hạn lĩnh vực ứng dụng trong một phạm vi nhất định.Họ có thói quen sử dụng sản phẩm nước ngoài trước hoặc xem sản phẩm nước ngoài trước khi tìm đến Trung Quốc.Nhu cầu của mỗi doanh nghiệp xuất phát từ nhu cầu của khách hàng hạ nguồn của doanh nghiệp, phản hồi thông tin, thông tin;các kênh nguồn không thông suốt, có nhiều liên kết trung gian và lượng thông tin chính xác không đồng nhất.