高性能材料 – ポリイミド (1)

ポリマー材料の万能素材であるポリイミドは、中国の多くの研究機関の関心を集めており、一部の企業も独自のポリイミド材料の生産を開始しています。
I. 概要
特殊なエンジニアリング材料として、ポリイミドは航空、航空宇宙、マイクロエレクトロニクス、ナノメートル、液晶、分離膜、レーザーなどの分野で広く使用されています。最近、各国は、ポリイミド21世紀で最も有望なエンジニアリングプラスチックの1つとして。ポリイミドは、その優れた性能と合成特性から、構造材料としても機能材料としても、その大きな応用の可能性が十分に認識されており、「問題解決の専門家」（プロトン ソルバー）として知られています。 )、そして「ポリイミドがなければ、今日のマイクロエレクトロニクス技術は存在しなかったでしょう」と信じています。

第二に、ポリイミドの性能
1. 全芳香族ポリイミドの熱重量分析によると、その分解温度は一般に500℃前後です。ビフェニル二無水物と p-フェニレンジアミンから合成されたポリイミドは、熱分解温度が 600°C であり、これまでで最も熱安定性の高いポリマーの 1 つです。
2. ポリイミドは、-269°C の液体ヘリウムなどの極低温に耐えることができ、もろくなりません。
3. ポリイミド優れた機械的特性を持っています。未充填プラスチックの引張強度は100Mpa以上、ホモフェニレンポリイミドのフィルム（カプトン）は170Mpa以上、ビフェニル型ポリイミド（ユピレックスS）は400Mpaまであります。エンジニア リング プラスチックとして、弾性フィルムの量は通常 3-4Gpa であり、繊維は 200Gpa に達することができます。理論計算によると、無水フタル酸と p-フェニレンジアミンによって合成された繊維は、炭素繊維に次ぐ 500Gpa に達することができます。
4. いくつかのポリイミドの種類は、有機溶媒に不溶で、希酸に対して安定です。一般品種は耐加水分解性がありません。この一見欠点により、ポリイミドは他の高性能ポリマーとは異なります。アルカリ加水分解により、原料の二無水物とジアミンを回収できることが特徴です。たとえば、カプトン フィルムの場合、回収率は 80% ～ 90% に達することがあります。構造を変えることで、120℃、500時間の煮沸に耐えるなど、かなり加水分解に強い品種も得られます。
5. ポリイミドの熱膨張係数は 2×10-5－3×10-5℃、Guangcheng 熱可塑性ポリイミドは 3×10-5℃、ビフェニル タイプは 10-6℃に達し、個々の品種は最大 10- 7℃。
6. ポリイミドは耐放射線性が高く、5×109rad の高速電子線照射後のフィルム強度保持率は 90% です。
7. ポリイミド誘電特性が良好で、誘電率は約 3.4 です。ポリイミドにフッ素を導入したり、空気をナノメートル分散させることで、誘電率を2.5程度まで下げることができます。誘電損失は 10-3、絶縁耐力は 100-300KV/mm、Guangcheng 熱可塑性ポリイミドは 300KV/mm、体積抵抗は 1017Ω/cm です。これらの特性は、広い温度範囲と周波数範囲にわたって高いレベルを維持します。
8. ポリイミドは発煙率の低い自己消火性ポリマーです。
9. ポリイミドは、非常に高い真空下でもガス放出がほとんどありません。
10. ポリイミドは無毒で、食器や医療器具の製造に使用でき、何千回もの消毒に耐えることができます。一部のポリイミドは生体適合性にも優れています。たとえば、血液適合性試験では非溶血性であり、in vitro 細胞毒性試験では非毒性です。

3. 複数の合成方法:
ポリイミドには多くの種類と形態があり、その合成方法も数多くあるため、さまざまな用途目的に応じて選択できます。合成におけるこの種の柔軟性は、他のポリマーが持つことも困難です。

1. ポリイミド主に二塩基酸無水物とジアミンから合成されます。これら2つのモノマーは、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリキノンなどの他の多くの複素環式ポリマーと組み合わされています。フェノリンやポリキノリンなどのモノマーと比較して、原料のソースは広く、合成も比較的簡単です。二無水物やジアミンには多くの種類があり、組み合わせによって性質の異なるポリイミドが得られます。
2. ポリイミドは、DMF、DMAC、NMP、THE/メタノール混合溶媒などの極性溶媒中で二無水物とジアミンによって低温で重縮合し、フィルム形成または紡糸後、約 300°C に加熱して可溶性ポリアミック酸を得ることができます。ポリイミドへの脱水および環化;無水酢酸および第三級アミン触媒をポリアミック酸に添加して、化学的脱水および環化を行い、ポリイミド溶液および粉末を得ることができます。また、ジアミンと二無水物をフェノール系溶媒などの高沸点溶媒中で加熱重縮合させてポリイミドを一工程で得ることもできる。さらに、ポリイミドは、二塩基酸エステルとジアミンの反応からも得られます。また、ポリアミック酸からポリイソイミドに、次にポリイミドに変換することもできます。これらのメソッドはすべて処理に便利です。前者はPMR法と呼ばれ、低粘度、高固溶体を得ることができ、加工中に低溶融粘度の窓があり、複合材料の製造に特に適しています。溶解度を向上させるために、変換プロセス中に低分子化合物が放出されることはありません。
3. 二無水物（または四酸）とジアミンの純度が確保されていれば、どのような重縮合法を用いても、十分に高い分子量が得られやすく、単位無水物またはユニットアミン。
4.二無水物（または四酸）とジアミンの重縮合、モル比が等モル比に達する限り、真空での熱処理により、固体低分子量プレポリマーの分子量が大幅に増加し、それにより加工と粉末形成が改善されます。便利に来てください。
鎖末端または鎖に反応性基を導入して活性オリゴマーを形成しやすく、熱硬化性ポリイミドが得られる。
6. ポリイミドのカルボキシル基を利用してエステル化や塩形成を行い、感光性基や長鎖アルキル基を導入して両親媒性ポリマーを得ることで、フォトレジストやLBフィルムの作製に利用できます。
7. ポリイミドを合成する一般的なプロセスでは、無機塩が生成されません。これは、絶縁材料の調製に特に有益です。
8. モノマーである二無水物とジアミンは高真空下で昇華しやすいため、ポリイミドワーク、特に表面が凹凸のあるデバイスに蒸着により膜を形成します。