高性能材料 – ポリイミド (2)

第四に、のアプリケーションポリイミド:
上記のポリイミドは、その性能と合成化学の特性から、数あるポリマーの中でもポリイミドとしてこれほど幅広い用途を見つけることは難しく、あらゆる面で非常に優れた性能を発揮します。.
1. フィルム: モーターのスロット絶縁やケーブルのラッピング材に使用されるポリイミドの最も初期の製品の 1 つです。主な製品は、デュポンのカプトン、宇部興産のユーピレックスシリーズ、中原アピカルです。透明なポリイミドフィルムは、フレキシブルな太陽電池基板として機能します。
2.コーティング：電磁線の絶縁ワニスとして使用されるか、または高温耐性コーティングとして使用されます。
3. 高度な複合材料: 航空宇宙、航空機、ロケットの部品に使用されます。これは、最も高温耐性のある構造材料の 1 つです。たとえば、米国の超音速旅客機プログラムは、速度 2.4M、飛行中の表面温度 177°C、必要な耐用年数 60,000 時間で設計されています。報告によると、構造材料の50％がマトリックス樹脂として熱可塑性ポリイミドを使用することが決定されています。炭素繊維強化複合材料で、1機あたりの量は約30t。
4. 繊維: 弾性率は炭素繊維に次ぐものです。高温媒体や放射性物質のろ過材、防弾・防火布などに使用されています。
5.発泡プラスチック：高温耐性断熱材として使用されます。
6.エンプラ：熱硬化性と熱可塑性があります。熱可塑性タイプは、射出成形またはトランスファー成形が可能です。主に自己潤滑、シーリング、絶縁、構造材料に使用されます。Guangcheng ポリイミド材料は、コンプレッサーの回転翼、ピストン リング、特殊ポンプ シールなどの機械部品に適用され始めています。
7. 接着剤: 高温構造用接着剤として使用されます。Guangcheng ポリイミド接着剤は、電子部品用の高絶縁ポッティング コンパウンドとして製造されています。
8.分離膜：水素/窒素、窒素/酸素、二酸化炭素/窒素、メタンなどのさまざまなガスペアの分離に使用され、空気炭化水素フィードガスとアルコールから水分を除去します。パーベーパレーション膜、限外ろ過膜としても使用できます。ポリイミドの耐熱性と耐有機溶剤性により、有機ガスと液体の分離に特に重要です。
9. フォトレジスト: ネガ レジストとポジ レジストがあり、解像度はサブミクロン レベルに達することがあります。顔料や染料と組み合わせてカラーフィルターフィルムに使用でき、処理手順を大幅に簡素化できます。
10. マイクロ電子デバイスへの応用: 層間絶縁用の誘電体層として、応力を軽減し歩留まりを改善するためのバッファ層として。保護層として、デバイスへの環境の影響を軽減し、a 粒子をシールドして、デバイスのソフト エラー (softerror) を低減または排除することができます。
11.液晶ディスプレイ用配向剤：ポリイミドTN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD、および将来の強誘電性液晶ディスプレイの配向剤材料で非常に重要な役割を果たします。
12. 電気光学材料：パッシブまたはアクティブ導波路材料、光スイッチ材料などとして使用されます。フッ素含有ポリイミドは通信波長範囲で透明であり、ポリイミドを発色団マトリックスとして使用すると、材料の性能を向上させることができます。安定。
要約すると、ポリイミドが 1960 年代と 1970 年代に登場した多数の芳香族複素環ポリマーから際立って、最終的に重要なクラスのポリマー材料になる理由を理解するのは難しくありません。

5. 見通し:
有望な高分子材料として、ポリイミドが十分に認知され、断熱材や構造材への応用が拡大し続けています。機能性材料に関しては、それは出現しており、その可能性はまだ探求されています。しかし、40年以上の開発期間を経ても、まだ大きな品種にはなっていません。主な理由は、コストが他のポリマーに比べて依然として高すぎることです。したがって、今後のポリイミド研究の主な方向性の 1 つは、モノマー合成と重合方法のコストを削減する方法を見つけることです。
1. モノマーの合成: ポリイミドのモノマーは二無水物 (四酸) とジアミンです。ジアミンの合成法は比較的成熟しており、多くのジアミンも市販されています。二無水物は、エポキシ樹脂の硬化剤を除いて、主にポリイミドの合成に使用される比較的特殊なモノマーです。ピロメリット酸二無水物およびトリメリット酸無水物は、石油精製の製品である重質芳香油から抽出されたデュレンおよびトリメチレンを一段階の気相および液相酸化によって得ることができます。ベンゾフェノン二無水物、ビフェニル二無水物、ジフェニルエーテル二無水物、ヘキサフルオロ二無水物などの他の重要な二無水物は、さまざまな方法で合成されていますが、コストが非常に高くなります。万元。中国科学院の長春応用化学研究所が開発した、高純度の 4-クロロ無水フタル酸と 3-クロロ無水フタル酸は、o-キシレンの塩素化、酸化、異性化分離により得られます。これら2つの化合物を原料としてシリーズ二無水物を合成することができ、コスト削減の大きな可能性を秘めた貴重な合成ルートです。
2. 重合プロセス: 現在使用されている 2 段階法と 1 段階重縮合プロセスは、いずれも高沸点溶媒を使用します。非プロトン性極性溶媒の価格は比較的高く、それらを除去することは困難です。最後に、高温処理が必要です。PMR法では、安価なアルコール溶媒を使用します。熱可塑性ポリイミドは、二無水物とジアミンを使用して押出機で直接重合および造粒することもでき、溶媒は必要なく、効率を大幅に向上させることができます。クロロフタル酸無水物をジアミン、ビスフェノール、硫化ナトリウムまたは元素硫黄と二無水物を介さずに直接重合してポリイミドを得ることが最も経済的な合成経路です。
3.加工：ポリイミドの用途は非常に広く、成膜の均一性が高い、スピニング、蒸着、サブミクロンのフォトリソグラフィー、深い直線の壁の彫刻、エッチング、大面積、大面積など、加工にはさまざまな要件があります。大量成形、イオン注入、レーザー精密加工、ナノスケールハイブリッド技術などにより、ポリイミドの応用の世界が広がっています。
熱可塑性ポリイミドは、合成技術の加工技術のさらなる向上と大幅なコストダウンにより、優れた機械的特性と電気絶縁特性を備えているだけでなく、材料の分野で今後ますます重要な役割を果たすことは間違いありません。また、熱可塑性ポリイミドは加工性が良いため、より楽観的です。

6. 結論:
のゆっくりした開発のためのいくつかの重要な要因ポリイミド:
1. ポリイミド製造のための原料の準備: ピロメリット酸二無水物の純度は十分ではありません。
2.ピロメリット酸二無水物の原料、すなわちデュレンの産出量には限りがあります。国際生産量: 60,000 トン/年、国内生産量: 5,000 トン/年。
3. ピロメリット酸二無水物の製造コストが高すぎる。世界では、約 1.2 ～ 1.4 トンのデュレンから 1 トンのピロメリット酸二無水物が生成されますが、私の国の最高の製造業者は現在、約 2.0 ～ 2.25 トンのデュレンを生成しています。トンのうち、常熟連邦化学有限公司だけが 1.6 トン/トンに達しました。
4. ポリイミドの生産規模は産業を形成するには小さすぎ、ポリイミドの副反応は多く複雑です。
5.ほとんどの国内企業は伝統的な需要認識を持っており、適用分野を特定の範囲に制限しています。彼らは常習的に外国製品を最初に使用するか、中国で探す前に外国製品を見ます。各企業のニーズは、企業の下流の顧客のニーズ、情報フィードバック、および情報から生じます。ソース チャネルは滑らかではなく、多くの中間リンクがあり、正確な情報の量が適切ではありません。