Tyto polyimidy (zkráceně PI ) jsou polymery barevné (obvykle žlutá), které mají skupiny imidu ve svém hlavním řetězci. Polyimidy jsou nejlépe známé svou termostabilitou .
Podle složení jejich kosterního řetězce lze polyimidy rozdělit na:
V závislosti na činidlech použitých pro jejich syntézu mohou být polyimidy:
| Rodina polyimidů | Polyimidový typ | Činidla |
|---|---|---|
| Nezesítěné polyimidy | Lineární polyimidy (PI) | Dva monomery |
| Termoplastické polyimidy (TPI) | Jeden nebo dva monomery a prepolymer | |
| Zesítěné polyimidy ( termoset ) | Polybismaleimidy (BMI) | Monomer a síťovací činidlo |
| Polyimidy PMR ( polymerace monomerních reagentů ) | Dva monomery a síťovací činidlo |
Tyto speciální polymery jsou komerčně dostupné pod názvy Kapton (na trh v roce 1962) a Vespel od DuPont , Upilex od UBE, P84 od Evonik Fibers , Meldin od Saint-Gobain Performance Plastics atd.
Pro přípravu lineárních polyimidů je možné použít několik syntetických cest. Mezi tyto metody:
Tato syntéza zahrnuje polykondenzaci diaminu a dianhydridu v dipolárním aprotickém rozpouštědle . Reakcí mezi diaminem a dianhydridem se získá meziprodukt, poly (aminová kyselina), který musí být cyklizován. Cyklizace tohoto polymerního prekurzoru chemicky nebo tepelně dává finální polyimid a vedlejší produkt , je voda .
Tento způsob cyklizace zahrnuje tepelné zpracování poly (kyselina AMIC) až do 200 ° C . Poté se získá maximální rychlost cyklizace. Uvolňování vody však může vést k hydrolýze kyseliny poly (aminové) a tím omezit molekulové hmotnosti. Tato metoda je však nejpoužívanějším přístupem.
Zpracování poly (aminové kyseliny) při teplotě místnosti se směsí dehydratačních chemických činidel (nejčastěji terciární amin / lineární anhydrid) vede k tvorbě polyimidu. Lehké tepelné zpracování (pod 100 ° C ) dokončí dehydratační reakci . Tento proces je komerčně méně zajímavý z důvodu jeho složitosti implementace , ale neexistují jevy hydrolýzy poly (aminové kyseliny).
Reakce mezi diisokyanátem a dianhydridem probíhá v polárním rozpouštědle nebo v roztaveném stavu. Probíhá v jediném kroku a poskytuje vedlejší produkt, oxid uhličitý . Syntéza polyimidů za použití diisokyanátů místo konvenčních diaminů je méně rozšířená, i když má řadu výhod:
Aby se obešla obtížnost jejich implementace, byly nové polyimidy vyráběny od začátku 80. let 20. Tyto termoplastické polyimidy nesou skupiny, které jim umožňují vytvářet tavitelné a rozpustné látky, aniž by to významně měnilo jejich vlastnosti . V následující tabulce jsou uvedeny dva příklady těchto termoplastických polyimidů.
| Termoplastické polyimidy | Příklad | Maximální teplota při nepřetržitém používání |
|---|---|---|
| Polyetherimid (PEI) | Ultem ( Sabic po koupi divize Plastics společnosti General Electric v roce 2007 ) | 170 ° C |
| Polyamidimid (en) (PAI) | Torlon ( Solvay Advanced Polymers) | 200 ° C |
Termosetové polyimidy se prodávají v nezesítěné formě v roztoku, ve formě filmů a v částech (kulatiny, trubky, desky, prsteny, disky, tyče atd. ). Nezesítěná forma obsahuje jeden nebo dva typy monomerů (diamin, dianhydrid atd. ) A síťovací činidlo.
Jejich hustota se blíží 1,4. Polyimidy jsou polymery, jejichž vlastnosti jsou především přímo spojeny s jejich polorozměrovou strukturou. Mají dobrou odolnost:
Navzdory mnoha již zmíněným vlastnostem polyimidy stále trpí určitými omezeními a dokonce i nevýhodami:
Vzhledem ke svému výkonu a ceně se polyimidy používají hlavně v technologicky vyspělých odvětvích :
Polyimidy se také používají jako matrice v kompozitních materiálech . Jedná se pak o termosetové polyimidy nebo bismaleimidy. Ve spojení se skleněnými nebo uhlíkovými vlákny mají velmi dobré tepelné, mechanické a elektromagnetické vlastnosti. Používají se zejména k výrobě radomů v letecké oblasti i v avionice .
Termostabilní polyimidy málo absorbují a málo rozptylují rentgenové záření , a proto se používají jako okénko rentgenových trubic a v experimentálních sestavách na synchrotronových linkách .