一 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโพลีอิไมด์
โพลิอิไมด์ (PI) เป็นโครงสร้างโมเลกุลที่มีการเชื่อมโยงลูกโซ่ที่มีอิไมด์-เป็นส่วนประกอบของสารประกอบอะโรมาติกเฮเทอโรไซคลิกโพลีเมอร์ ปัจจุบันเป็นหนึ่งในพลาสติกวิศวกรรมที่ทนความร้อนได้ดีที่สุด ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการบิน การบินและอวกาศ ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ นาโน คริสตัลเหลว เลเซอร์ และสาขาอื่นๆ
เมื่อเร็ว ๆ นี้ทุกประเทศรวมถึงการวิจัย การพัฒนา และการใช้ PI ในศตวรรษที่ 21 ซึ่งเป็นหนึ่งในจุดเน้นของการพัฒนาสารเคมีชนิดใหม่ เนื่องจากโพลิอิไมด์มีคุณสมบัติที่โดดเด่นในด้านประสิทธิภาพและการสังเคราะห์ จึงมีแนวโน้มการใช้งานที่ดี ไม่ว่าจะเป็นวัสดุโครงสร้างหรือวัสดุที่ใช้งานได้จริง
Polyimide เป็นที่รู้จักในฐานะด้านบนของปิรามิดของวัสดุโพลีเมอร์ หรือที่เรียกว่า "ตัวแก้ปัญหา" และแม้แต่คนในวงการอุตสาหกรรมบางรายยังเชื่อว่า "ไม่มี polyimide ใดก็ไม่มีเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน"
2 การจำแนกประเภทและการใช้งาน Polyimide
โพลิอิไมด์สามารถนำมาใช้ในการใช้งานได้หลากหลายเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม และสามารถจำแนกได้หลายประเภท รวมถึงพลาสติกวิศวกรรม เส้นใย โพลิอิไมด์ที่ไวต่อแสง โฟม สารเคลือบ กาว ฟิล์ม แอโรเจล คอมโพสิต และอื่นๆ
ในบรรดาโพลีเมอร์หลายชนิด โพลีอิไมด์เป็นชนิดเดียวที่มีการใช้งานที่หลากหลายและแสดงประสิทธิภาพที่โดดเด่นในแต่ละโพลีเมอร์ ด้านล่างนี้ ฉันจะอธิบายการใช้งานหลักของโพลิอิไมด์แต่ละชนิดให้คุณทราบ
1.พลาสติกวิศวกรรม
พลาสติกวิศวกรรมโพลีอิไมด์มีเทอร์โมเซตติงและเทอร์โมพลาสติก ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นโพลีเตตระเอทิลีนเตตร้าคาร์บิไมด์ (PMMI), โพลีเอเทอร์อิไมด์ (PEI), โพลีเอไมด์และอิไมด์ (PAI) เป็นต้น ซึ่งมีการใช้ในสาขาต่างๆ กัน
PMMI ในอุณหภูมิความผิดเพี้ยนของความร้อนโหลด 1.8MPa 360 องศา คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม สามารถใช้กับสภาวะพิเศษของชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ ตลับลูกปืนหล่อลื่นตัวเองที่อุณหภูมิสูง- ซีล ใบพัดโบลเวอร์ ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการสัมผัสกับชิ้นส่วนวาล์วแอมโมเนียเหลว ชิ้นส่วนระบบจ่ายเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ไอพ่น
PEI มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้า ความต้านทานการฉายรังสี ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการเสียดสี การไหลลื่นที่ดี อัตราการหดตัวของแม่พิมพ์ 0.5% ถึง 0.7% เหมาะสำหรับการฉีดขึ้นรูปและการขึ้นรูปแบบอัดรีด การแปรรูปหลัง-ค่อนข้างง่าย นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับวิธีการเชื่อมและวัสดุอื่นๆ ที่รวมอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องใช้ไฟฟ้า การบิน รถยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
ความแข็งแรงของ PAI นั้นสูงที่สุดในบรรดาพลาสติกที่ไม่เสริมแรง-ในปัจจุบัน ความต้านทานแรงดึงคือ 190MPa ความต้านทานการดัดงอคือ 250MPa และอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนสูงถึง 274 องศาภายใต้ภาระ 1.8MPa PAI มีความต้านทานต่อการระเหยและแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีภายใต้อุณหภูมิสูงและความถี่สูง และมีคุณสมบัติการยึดเกาะที่ดีกับโลหะและวัสดุอื่น ๆ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับเกียร์ แบริ่ง และกรงเล็บแยกของเครื่องถ่ายเอกสาร ฯลฯ และยังสามารถใช้สำหรับ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเกียร์ แบริ่ง และกรงเล็บแยกของเครื่องถ่ายเอกสาร ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับวัสดุระเหย วัสดุซึมผ่านของแม่เหล็ก และวัสดุโครงสร้างของเครื่องบิน
2.เส้นใยโพลีอิไมด์
เส้นใยโพลีอิไมด์เป็นเส้นใยประสิทธิภาพสูง-ที่สำคัญ โดยเส้นใยโพลีอิไมด์ที่มีอุณหภูมิสูงปัจจุบันเป็นหนึ่งในเส้นใยสังเคราะห์อินทรีย์ที่มีอุณหภูมิสูงสุด สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิ 250~350 องศา ในการต้านทานแสง การดูดซับน้ำ การต้านทานความร้อน และลักษณะอื่นๆ ของเส้นใยอะรามิดและโพลีฟีนิลีนซัลไฟด์นั้นเหนือกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยโพลีอิไมด์ประสิทธิภาพสูง- ความแข็งแรงของเส้นใยอะรามิดนั้นสูงกว่าประสิทธิภาพเชิงกลปัจจุบันของหนึ่งในเส้นใยสังเคราะห์อินทรีย์ที่ดีที่สุดประมาณหนึ่งเท่า มันเป็นหนึ่งในเส้นใยสังเคราะห์อินทรีย์ที่ดีที่สุดในแง่ของคุณสมบัติทางกล
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในสาขาเทคโนโลยีชั้นสูง- คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของผลิตภัณฑ์ PI จึงเป็นที่ต้องการมากขึ้น วัสดุ PI แบบดั้งเดิมในด้านกลศาสตร์ ความร้อนและแสง ไฟฟ้า แม่เหล็ก และด้านอื่น ๆ ของประสิทธิภาพไม่สามารถตอบสนองความต้องการพิเศษของวัสดุในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ได้ เส้นใยประสิทธิภาพสูง PI- ที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่า ความเสถียรทางความร้อน การฉายรังสี และคุณลักษณะอื่นๆ จะกลายเป็นเส้นใยประสิทธิภาพสูง-รุ่นถัดไปที่เป็นตัวแทนทั่วไป
ปัจจุบัน อุตสาหกรรมเส้นใย PI ในประเทศดำเนินธุรกิจหลักใน Asxc, Hipolyking, Aieplastics, Jsshino และอื่นๆ ในหมู่พวกเขา Hipolyking ได้กลายเป็นฐานสำคัญสำหรับการวิจัย การพัฒนา และการผลิต polyimide ในประเทศจีน Jsshino เส้นใยอินทรีย์ประสิทธิภาพสูง-ที่มีสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นอิสระโดยสมบูรณ์ ผ่านการประเมินความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปี 2016 และในขณะเดียวกันก็เป็นผู้นำในการจัดทำมาตรฐานแห่งชาติเรื่อง "เส้นใยโพลิอิไมด์โมดูลัสที่มีความแข็งแกร่งและสูง- ในปี 2020 ให้เสร็จสมบูรณ์
3.พอลิอิไมด์ไวแสง (PSPI)
พอลิอิไมด์ไวแสง (PSPI) เป็นสายโซ่โพลีเมอร์ประเภทหนึ่งทั้งในวงแหวนอิไมด์และยีนไวแสง ชุดของความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติทางกลที่ดี คุณสมบัติทางเคมีและภาพถ่ายของวัสดุอินทรีย์
PSPI ในฟิลด์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่เป็น photoresist และบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ สองบทบาทหลัก ใน polyimide แสงที่เพิ่มลงใน sensitizer โคลง ฯลฯ สามารถรับ "polyimide photoresist" เมื่อเปรียบเทียบกับโฟโตรีซิสแบบเดิม เนื่องจากพอลิอิไมด์มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดี ดังนั้นเมื่อใช้โดยไม่จำเป็นต้องเคลือบบทบาทของตัวกลางในการทำงานของสารกั้นแสง จึงสามารถลดระยะเวลากระบวนการได้อย่างมากและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต
เทคโนโลยีการผลิต PSPI ส่วนใหญ่ได้รับการควบคุมโดยบริษัทในสหรัฐฯ และญี่ปุ่น ซึ่ง Toray เป็นหนึ่งในองค์กรที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในโลกในตลาดผลิตภัณฑ์ PSPI เชิงบวก และผลิตภัณฑ์เชิงบวกของ PSPI จะถูกนำไปใช้ในบรรจุภัณฑ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ การห่อหุ้มออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ
เนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตที่ล้าหลังถูกจำกัด อุตสาหกรรมโพลีอิไมด์ของจีนจึงยังคงถ่ายทำและผลิตภัณฑ์ระดับล่างอื่นๆ -เพื่อรักษาเสถียรภาพ การผลิตโพลีอิไมด์ที่มีความไวต่อแสงน้อยกว่า ความต้องการของตลาดขึ้นอยู่กับการนำเข้า ในการสนับสนุนนโยบายด่วนของ "Made in China 2025 อุตสาหกรรม เครื่องกล อิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่น ๆ ของจีนกำลังเข้าสู่ขั้นตอนการทดแทนภายในประเทศ องค์กรในประเทศสำหรับ PSPI ยังคงเจาะลึกต่อไป บางบริษัทมีความเชี่ยวชาญในเทคโนโลยีการผลิต
ปัจจุบัน เค้าโครงของ PSPI R & D การผลิตขององค์กรในท้องถิ่นมี Rayitek, MINSEOA Advanced Material, Guofeng New Materials, Dragon-chen ฯลฯ อนาคตของสาขาการทดแทนพื้นที่ภายในประเทศ
4.โฟมโพลีอิไมด์
โฟมโพลีอิไมด์เป็นวัสดุโพลีอิไมด์ชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี 1970 โดยศูนย์วิจัย NASA Langley โดยความร่วมมือกับ Unitika America ซึ่งใช้กับกระสวยอวกาศ และปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบิน เรือ รถไฟ รถยนต์ และสาขาอื่นๆ มีสารหน่วงไฟในตัว ทนความร้อน- น้ำหนักเบา และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม- คุณสมบัติที่ไม่เป็นพิษ และสามารถใช้งานได้นานภายใต้อุณหภูมิสูงพิเศษ- อุณหภูมิต่ำพิเศษ- สเปรย์เกลือสูง เสียงดัง การกัดกร่อนรุนแรง การแผ่รังสีที่รุนแรง และสภาวะการบริการที่รุนแรงอื่นๆ
โฟมโพลีอิไมด์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท:
เช่นเดียวกับโพลีอิไมด์ทั่วไป วัสดุโฟมที่มีไมด์เป็นโซ่หลัก โดยมีอุณหภูมิในการทำงาน 300 องศาขึ้นไป (โฟม PI)
วัสดุโฟมที่มีวงแหวนไมด์อยู่เป็นกลุ่มด้านข้าง (โฟม PMI)
วัสดุโฟมนาโน-ได้มาจากการนำส่วนของสายโซ่ไขมันที่ไม่เสถียรทางความร้อนไปใส่ลงในพอลิอิไมด์และแตกร้าวที่อุณหภูมิสูง
วัสดุโฟมโพลีอิไมด์เป็นวัสดุเชิงฟังก์ชันขั้นสูง มีการใช้กันมากขึ้นในการบินและอวกาศ การขนส่งทางทะเล การป้องกันประเทศ ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ- ในด้านฉนวนความร้อน การลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน ตลอดจนฉนวนและวัสดุหลักอื่นๆ
การใช้งานที่สำคัญที่สุดของโฟม PI คือฉนวนกันความร้อนและวัสดุลดเสียงรบกวนสำหรับเรือ โฟม PI เป็นตัวเลือกแรกของวัสดุฉนวนความร้อนและลดเสียงรบกวนในเรือรบใหม่กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
โฟม PMI เป็นวัสดุโฟมที่มีโครงสร้างโมเลกุลสูงรูปแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพครอบคลุมที่สุด ซึ่งเป็นวัสดุแกนโฟมคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง-ที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูง โมดูลัสจำเพาะสูง อัตราการปิดสูงและทนความร้อนสูง และมีลักษณะของน้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง และทนต่ออุณหภูมิสูง/ต่ำ นอกจากนี้ เนื่องจากเป็นวัสดุแกนโฟมโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมที่สุด โฟม PMI จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในใบพัดลม ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ การบินและอวกาศ และสาขาอื่น ๆ และแนวโน้มการทดแทนโฟม PET มีความชัดเจนโดยมีพื้นที่ตลาดที่กว้างขวาง
โฟม PI ทนความร้อน- สารหน่วงไฟ- ไม่ก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตราย ติดตั้งง่าย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุฉนวนความร้อนและวัสดุลดเสียงรบกวน ปัจจุบัน กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ใช้โฟม PI เป็นวัสดุฉนวนความร้อนและเสียงสำหรับเรือผิวน้ำและเรือดำน้ำทุกลำ และโฟม SOLIMIDE ที่ผลิตโดย INSPEC ได้ถูกนำไปใช้ในกว่า 15 ประเทศเพื่อพัฒนาระบบฉนวนความร้อนและเสียงสำหรับกองทัพเรือ นอกจากนี้ โฟม PI ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือพลเรือน เช่น เรือสำราญหรูหรา เรือเร็ว และเรือก๊าซธรรมชาติเหลว
เช่นเดียวกับโฟม PI การใช้โฟม PMI ก็กว้างมากเช่นกัน การใช้งานทั่วไปของโฟม PMI ได้แก่:
(1) วัสดุแกนโฟมโครงสร้าง: ทนทานต่อการบีบอัดที่อุณหภูมิสูง-ได้ดีเยี่ยม จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุแกนสำหรับใบพัด การบิน การบินและอวกาศ เรือ อุปกรณ์กีฬา อุปกรณ์ทางการแพทย์ และสาขาอื่นๆ
(2) คลื่นบรอดแบนด์-วัสดุโปร่งใส: ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและการสูญเสียต่ำทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเรดาร์ เสาอากาศ และสาขาอื่นๆ
(3) วัสดุฉนวนความร้อนและเสียง: หัวรถจักรความเร็วสูง- ยาง เครื่องเสียง และอื่นๆ
นับตั้งแต่ศตวรรษที่ 21 จำนวนหน่วยที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยโฟมโพลีอิไมด์ในประเทศจีนเพิ่มขึ้นอย่างมาก และอุตสาหกรรมก็ได้มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญ ปัจจุบันผู้ผลิตโฟมโพลีอิไมด์รายใหญ่ในประเทศ ได้แก่ Qingdao Ouc, Shkdchem และ Tschina, Zgzts และ AMMT หนึ่งในนั้นคือ Ningbo Institute of Materials Tachnology ＆ Engineeringeing, CAS ได้สร้างอุปกรณ์นำร่องอนุภาคไมโครโฟมโพลีอิไมด์ ผลิตภัณฑ์ Qingdao Ouc และ Shkdchem polyimide ผ่านการทดสอบทางการทหาร
5.โพลีอิไมด์cข้าวโอ๊ต
การใช้โพลีอิไมด์ในการเตรียมสารเคลือบเป็นหนึ่งในการใช้งานแรกสุด และสารประเภทนี้ส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารเคลือบฉนวนสำหรับลวดเคลือบยาในสารเคลือบ การเคลือบฉนวนลวดเคลือบส่วนใหญ่เป็นลวดกลมเคลือบ- ลวดแบน และลวดทองแดงเปลือยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลวดประเภทอื่น ลวดโลหะผสมและลวดแก้วที่หุ้มลวดชั้นนอก ปรับปรุงและรักษาเสถียรภาพของชั้นนอกของลวดเคลือบ
ดัชนีที่สำคัญประการหนึ่งของการเคลือบฉนวนคือเกรดทนความร้อน- ตามข้อมูลของ International Electrotechnical Association ICE-85 มอเตอร์และวัสดุฉนวนไฟฟ้าในปี 1954 ในการใช้มาตรฐานการให้เกรดความเสถียรทางความร้อน วัสดุฉนวนแบ่งออกเป็นเกรดทนความร้อนได้เจ็ดเกรด
เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของเทคโนโลยีอุตสาหกรรม การพัฒนาวัสดุฉนวนจึงมีลักษณะเฉพาะคือระบบฉนวนควรจะสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 180-200 องศาเพื่อการทำงานในระยะยาว- แต่ไม่มีการสูญเสียน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญและความแข็งแรงทางไฟฟ้า และรักษาความยืดหยุ่น ความชื้น โอโซน ความต้านทานส่วนโค้ง และคุณสมบัติอื่นๆ ที่ดี วัสดุโพลีอิไมด์สามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานนี้ได้ดีมาก ในการเตรียมการเคลือบฉนวนเกรด F- และเหนือความร้อน- โพลีอิไมด์สามารถใช้เป็นสารเคลือบเงาฉนวนสำหรับลวดแม่เหล็กไฟฟ้า หรือใช้เป็นสารเคลือบที่มีอุณหภูมิสูงได้