La poliimmide ha un'estrema resistenza al calore, una resistenza alle temperature bassissime e una buona stabilità dimensionale.
Che cosa è la poliimmide?
La poliimmide (PI) è un tipo di materiale polimerico con elevata resistenza al calore, sviluppato negli anni '50. Generalmente si riferisce a un tipo di polimero contenente un anello immidico (—CO—NH—CO—) sulla catena principale.
Caratteristiche delle prestazioni
Poiché la struttura poliimmidica contiene anelli eterociclici aromatici molto stabili, presenta numerose proprietà eccellenti:
1. Resistenza al calore:
La poliimmide ha un'estrema resistenza al calore. L'analisi termogravimetrica TGA mostra che la temperatura di decomposizione della poliimmide può raggiungere i 500-600 °C. È uno dei polimeri più stabili in questa fase.
2. Resistenza alle basse temperature
Il materiale in poliimmide ha una resistenza alle temperature estremamente basse. Anche in presenza di azoto liquido a temperature estremamente basse, non diventa fragile e mantiene comunque una certa resistenza meccanica.
3. Buone proprietà meccaniche:
La resistenza alla trazione della pellicola di poliimmide omofenilenico (Kapton) è di 170 MPa e il modulo di trazione è di 3,0 GPa, mentre la resistenza alla trazione del poliimmide bifenile (Upilex) raggiunge i 400 MPa e il modulo di trazione è di 3 ~ 4 GPa e può essere maggiore di 200 GPa dopo il miglioramento.
4. Buona stabilità dimensionale:
Il materiale in poliimmide ha un coefficiente di dilatazione termica estremamente basso. Il coefficiente di dilatazione termica è generalmente compreso tra 2×10⁻¹ e 3×10⁻¹/℃. Il coefficiente di dilatazione termica del bifenile poliimmide è pari a 1×10⁻¹/℃. Il coefficiente di dilatazione termica dei singoli prodotti può essere pari a 1×10⁻¹/℃, un valore prossimo a quello del metallo. È proprio grazie a questo basso coefficiente di dilatazione termica che il PI può essere ampiamente utilizzato nella produzione di circuiti stampati flessibili.
5. Buone proprietà dielettriche e isolanti:
La costante dielettrica dei materiali in poliimmide è generalmente compresa tra 3,0 e 3,6. Introducendo atomi di fluoro o disperdendo aria in scala nanometrica, la costante dielettrica può essere ridotta a valori compresi tra 2,5 e 2,7, o anche inferiori. La perdita dielettrica è di circa 1×10⁻³, la rigidità dielettrica è di 100 ~ 300 kV/mm e la resistenza di volume è di 1×10⁻³ Ω.cm. Questa bassa costante dielettrica della poliimmide ne garantisce l'applicazione come materiali di imballaggio e isolanti nell'industria microelettronica.
6. Buona resistenza alle radiazioni:
I materiali in poliimmide sono stabili alle alte temperature, al vuoto spinto e alle radiazioni e contengono una bassa quantità di materia volatile.
7.Buona stabilità chimica:
Solitamente la poliimmide è insolubile nei comuni solventi organici, mentre la poliimmide solubile comune è solubile solo in alcuni specifici solventi organici polari. Tuttavia, la poliimmide, come altri polimeri aromatici, non è resistente all'acido solforico concentrato e all'acido nitrico concentrato, nonché agli alogeni. La poliimmide presenta una forte resistenza all'idrolisi degli acidi diluiti e un'elevata stabilità agli agenti ossidanti e riducenti, soprattutto ad alte temperature. Tuttavia, le varietà generali non sono resistenti all'idrolisi, in particolare quella alcalina.
8. Buona resistenza alla fiamma:
La poliimmide è un polimero autoestinguente con un tasso di fumo molto basso. Il tasso di residuo carbonioso dopo la combustione ad alta temperatura è spesso superiore al 50%. È un buon ritardante di fiamma e di calore.
9. Non tossico e biocompatibile:
Le poliimmidi non sono tossiche e alcune sono anche altamente biocompatibili. La poliimmide può essere utilizzata per realizzare stoviglie e apparecchiature mediche e può resistere a migliaia di sterilizzazioni.
10. Anche la poliimmide ha i suoi difetti:
La poliimmide tradizionale è infusibile e difficile da processare, il film è duro, fragile e poco resistente; quando utilizzato nell'industria microelettronica, il suo coefficiente di dilatazione termica non è buono. Nel settore delle comunicazioni ottiche, la sua trasparenza è scarsa; allo stesso tempo, la sua adesione non è molto buona.
Metodo di sintesi di poliimmide
I metodi di sintesi della poliimmide possono essere suddivisi in due categorie. Il primo tipo consiste nel formare un anello immidico durante il processo di polimerizzazione o in una reazione macromolecolare; il secondo tipo consiste nel sintetizzare la poliimmide da monomeri contenenti anelli immidici, come l'immina.
Il primo tipo di metodo di sintesi comprende principalmente: la reazione di dianidride e diammina per formare poliimmide; la reazione di acido tetrabasico e diammina per formare poliimmide; la reazione di estere bibasico di acido tetrabasico e diammina. Poliimmide, ecc., si ottengono dalla reazione di dianidride e diisocianato.
Nel secondo tipo di metodo di sintesi, sono state utilizzate quasi tutte le comuni reazioni di polimerizzazione per condensazione per sintetizzare vari polimeri con anelli immidici da monomeri con anelli immidici, come immide di poliestere, immide di poliammide, immide di policarbonato, immide di poliuretano, ecc.
Tipo di poliimmide
In base alla struttura chimica delle unità ripetitive, le poliimmidi possono essere suddivise in tre tipi: alifatiche, semi-aromatiche e aromatiche. In base alle proprietà termiche, si distinguono in due tipi: termoplastiche (termoplastiche vere e proprie e pseudo-termoplastiche) e termoindurenti.
La poliimmide termoplastica può fluire e deformarsi se riscaldata e mantenere una determinata forma dopo il raffreddamento. Entro un certo intervallo di temperatura, può essere ripetutamente ammorbidita mediante riscaldamento e indurita mediante raffreddamento. Le poliimmidi di anidride eterea ottenute dalla reazione di anidride difeniletere tetracarbossilica con diammine aromatiche appartengono a questa categoria e possono essere stampate più volte a 390 °C.
La poliimmide termoindurente può ammorbidirsi e fluire al primo riscaldamento. Riscaldata a una certa temperatura, si verifica una reazione chimica: la reticolazione solidifica e indurisce. Questo cambiamento è irreversibile. Dopodiché, se riscaldata nuovamente, non può più ammorbidirsi e fluire.
La poliimmide termoindurente è solitamente composta da poliimmide a basso peso molecolare o acido poliammidico con gruppi insaturi all'estremità, e viene polimerizzata attraverso gruppi terminali insaturi al momento dell'uso. A seconda dei diversi agenti di end-capping e dei metodi di sintesi, si distinguono principalmente in resina bismaleimmidica, resina poliimmidica di tipo PMR, resina poliimmidica a terminazione fenilidica e resina poliimmidica asimmetrica a base di dianidride. Resina imminica, resina poliimmidica solubile dopo immidizzazione e resina poliimmidica a terminazione etinilica.
