一,مقدمة للبوليميد
البوليميد (PI) عبارة عن بنية جزيئية تحتوي على روابط متسلسلة قائمة على الإيميد- من مركبات البوليمر الحلقية غير المتجانسة العطرية، وهو حاليًا أحد أفضل أنواع مقاومة الحرارة للبلاستيك الهندسي، ويستخدم على نطاق واسع في الطيران والفضاء والإلكترونيات الدقيقة والنانو والكريستال السائل والليزر وغيرها من المجالات.
في الآونة الأخيرة، قامت جميع البلدان بتضمين البحث والتطوير واستخدام PI في القرن الحادي والعشرين، وهو أحد محاور تطوير المواد الكيميائية الجديدة. يتمتع البوليميد، نظرًا لميزاته المتميزة في الأداء والتوليف، بآفاق تطبيقية كبيرة، سواء كمواد هيكلية أو كمواد وظيفية.
يُعرف البوليميد بأنه قمة هرم المواد البوليمرية، والمعروف أيضًا باسم "حل المشكلات"، وحتى بعض المطلعين على الصناعة يعتقدون أنه "لا يوجد بوليميد لن يمتلك تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة الحالية".
2، تصنيف بوليميد والتطبيق
يمكن استخدام البوليميدات في مجموعة واسعة من التطبيقات نظرًا لخصائصها الممتازة ويمكن تصنيفها إلى مجموعة متنوعة من الأنواع، بما في ذلك اللدائن الهندسية والألياف والبوليميدات الحساسة للضوء والرغاوي والطلاءات والمواد اللاصقة والأفلام والمواد الهلامية الهوائية والمواد المركبة والمزيد.
من بين العديد من البوليمرات، يعد البوليميد هو الوحيد الذي يحتوي على مجموعة واسعة من التطبيقات ويظهر أداءً متميزًا في كل منها. أدناه، سوف آخذك عبر الاستخدامات الرئيسية لكل مجموعة متنوعة من البوليميد.
1. هندسة البلاستيك
يحتوي البلاستيك الهندسي للبوليميد على مادة لدنة بالحرارة ولدن بالحرارة، والتي يمكن تقسيمها إلى بولي رباعي ميثيلين رباعي كاربيميد (PMMI)، وبولي إيثيريميد (PEI)، وبولي أميد إيميد (PAI)، وما إلى ذلك، ولها استخداماتها الخاصة في مجالات مختلفة.
يمكن استخدام PMMI في درجة حرارة التشوه الحراري للحمل 1.8 ميجا باسكال البالغة 360 درجة، والخصائص الكهربائية الممتازة، في الظروف الخاصة للأجزاء الدقيقة، ومحامل التشحيم الذاتي - ذات درجة الحرارة العالية، والأختام، ودافعات المنفاخ، وما إلى ذلك، ويمكن استخدامها أيضًا في الاتصال بأجزاء صمام الأمونيا السائلة، وأجزاء نظام إمداد وقود المحرك النفاث.
تتميز جزيرة PEI بخصائص ميكانيكية ممتازة، وخصائص عزل كهربائي، ومقاومة للإشعاع، ومقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، وسيولة ذوبان جيدة، ومعدل انكماش القالب من 0.5% إلى 0.7%، وهي متاحة للقولبة بالحقن والبثق، والمعالجة اللاحقة- سهلة نسبيًا، ويمكن أيضًا استخدامها لطريقة اللحام ويتم استخدام المواد الأخرى المدمجة في الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية والطيران والسيارات والمعدات الطبية وغيرها من الصناعات على نطاق واسع.
تعد قوة PAI هي الأعلى بين -البلاستيك غير المقوى الحالي، وقوة الشد 190 ميجا باسكال، وقوة الانحناء 250 ميجا باسكال، ودرجة حرارة التشوه الحراري تصل إلى 274 درجة تحت حمل 1.8 ميجا باسكال. يتمتع PAI بمقاومة جيدة للاجتثاث والكهرومغناطيسية تحت درجات الحرارة العالية والتردد العالي، وله خصائص لاصقة جيدة للمعادن والمواد الأخرى، ويستخدم بشكل أساسي للتروس والمحامل ومخالب الفصل لآلات التصوير، وما إلى ذلك، ويمكن استخدامه أيضًا بشكل رئيسي للتروس والمحامل ومخالب الفصل لآلات النسخ، وما إلى ذلك. ويمكن استخدامه أيضًا للمواد القابلة للاستئصال والمواد النفاذية مغناطيسيًا والمواد الهيكلية للطائرات.
2.ألياف بوليميد
تعتبر ألياف البوليميد من الألياف المهمة عالية الأداء-، حيث تعد ألياف البوليميد ذات الحرارة العالية حاليًا واحدة من أعلى درجات الحرارة بين الألياف الاصطناعية العضوية، ويمكن استخدامها عند درجة حرارة تتراوح بين 250 إلى 350 درجة. في مقاومة الضوء، يكون امتصاص الماء ومقاومة الحرارة والجوانب الأخرى لألياف الأراميد وألياف كبريتيد البوليفينيلين أكثر تفوقًا مقارنةً بقوة ألياف البوليميد عالية الأداء -من الأراميد بحوالي مرة واحدة أعلى من الأداء الميكانيكي الحالي لواحدة من أفضل الألياف الاصطناعية العضوية. إنها واحدة من أفضل الألياف الاصطناعية العضوية من حيث الخواص الميكانيكية.
ومع التطوير المستمر لمجالات التكنولوجيا العالية-، أصبحت الخصائص الفيزيائية والكيميائية لمنتجات PI مطلوبة بشكل متزايد. لم تتمكن مواد PI التقليدية في الميكانيكا والحرارية والبصرية والكهربائية والمغناطيسية وغيرها من جوانب الأداء من تلبية المجالات العلمية والتكنولوجية الحديثة للمتطلبات الخاصة للمادة. ستصبح ألياف PI-عالية الأداء بخصائصها الميكانيكية الفائقة واستقرار الحرارة والإشعاع وغيرها من الخصائص هي الجيل التالي من الألياف عالية الأداء-الممثلة النموذجية.
في الوقت الحاضر، تعمل صناعة ألياف PI المحلية بشكل رئيسي في Asxc وHipolyking وAieplastics وJsshino وما إلى ذلك. ومن بينها، أصبحت Hipolyking قاعدة مهمة لأبحاث البوليميد وتطويرها وإنتاجها في الصين. Jsshino عبارة عن ألياف عضوية عالية الأداء- تتمتع بحقوق ملكية فكرية مستقلة تمامًا وقد اجتازت تقييم الإنجازات العلمية والتكنولوجية في عام 2016، وفي الوقت نفسه أخذت زمام المبادرة في استكمال صياغة المعيار الوطني "لخيوط بوليميد -القوة العالية والمعامل العالي-" في عام 2020.
3. بوليميد حساس للضوء (PSPI)
بوليميد حساس للضوء (PSPI) هو فئة من سلسلة البوليمر في كل من حلقة الإيميد والجينات الحساسة للضوء، مجموعة من الاستقرار الحراري الممتاز، والخصائص الميكانيكية الجيدة، والخصائص الكيميائية والتصوير الفوتوغرافي للمواد العضوية.
PSPI في مجال الإلكترونيات، ومقاوم الضوء بشكل رئيسي والتعبئة الإلكترونية دورين رئيسيين، في بوليميد حساس يضاف إلى محسس، ومثبت، وما إلى ذلك يمكن الحصول على "مقاوم الضوء بوليميد". بالمقارنة مع مقاوم الضوء التقليدي، نظرًا لأن البوليميد نفسه يتمتع بخصائص عازلة جيدة، لذلك عند استخدامه دون الحاجة إلى طلاء دور وسط العمل لعامل حاجز الضوء، يمكن تقصير العملية بشكل كبير وتحسين كفاءة الإنتاج.
يتم التحكم في تكنولوجيا إنتاج PSPI بشكل أساسي من قبل الشركات الأمريكية واليابانية، والتي تعد شركة Toray واحدة من أنجح الشركات في العالم في سوق منتجات PSPI الإيجابية، ويتم استخدام منتجاتها الإيجابية في تغليف الإلكترونيات الدقيقة وتغليف الإلكترونيات الضوئية وغيرها من المجالات.
نظرًا للقيود الناجمة عن تخلف تكنولوجيا الإنتاج، لا تزال صناعة البوليميد في الصين تقوم بالتصوير وغيرها من المنتجات المنخفضة-للاستقرار، كما أن إنتاج البوليميد الحساس للضوء أقل، ويعتمد طلب السوق على الواردات. في دعم السياسات السريعة 《صنع في الصين 2025، تدخل المجالات الصناعية والميكانيكية والإلكترونية وغيرها من المجالات في الصين مرحلة الاستبدال المحلي، وتستمر الشركات المحلية لـ PSPI في التعمق، وقد أتقنت بعض الشركات تكنولوجيا الإنتاج.
حاليًا، تخطيط PSPI R & D، وإنتاج الشركات المحلية لديه Rayitek، وMINSEOA Advanced Material، وGuofeng New Materials، وDragon-chen، وما إلى ذلك، مستقبل مجال الاستبدال المحلي للفضاء.
4. رغوة بوليميد
رغوة البوليميد هي نوع من مادة البوليميد، تم تطويرها لأول مرة في السبعينيات من قبل مركز أبحاث لانغلي التابع لناسا بالتعاون مع يونيتيكا أمريكا، وتستخدم في المكوك الفضائي، وتستخدم الآن على نطاق واسع في الطائرات والسفن والقطارات والسيارات وغيرها من المجالات. إنه مزود بمثبطات اللهب الجوهرية، ومقاوم للحرارة-، وخفيف الوزن، وصديق للبيئة وغير-مميزات سامة، ويمكن استخدامه لفترة طويلة في ظل درجات حرارة عالية جدًا-، ودرجات حرارة منخفضة جدًا-، ورذاذ ملح مرتفع، وضوضاء قوية، وتآكل قوي، وإشعاع قوي وظروف الخدمة القاسية الأخرى.
يمكن تقسيم رغوة البوليميد إلى ثلاث فئات:
كما هو الحال في مادة البوليميد بشكل عام، فإن المواد الرغوية تحتوي على سلسلة رئيسية، مع درجة حرارة تشغيل تبلغ 300 درجة أو أكثر (رغوة PI).
المواد الرغوية التي توجد فيها الحلقة الوسطى كمجموعة جانبية (PMI foam).
مواد رغوية نانوية يتم الحصول عليها عن طريق إدخال أجزاء من السلسلة الدهنية غير المستقرة حراريًا في البوليميد وتكسيرها عند درجات حرارة عالية.
تنتمي مادة البوليميد الرغوية إلى مواد وظيفية متقدمة، وقد تم استخدامها بشكل متزايد في مجال الطيران والنقل البحري والدفاع الوطني والإلكترونيات الدقيقة وغيرها من مجالات{0}التقنية العالية في العزل الحراري وتقليل الاهتزاز والضوضاء والعزل والمواد الرئيسية الأخرى.
أهم تطبيق لرغوة PI هو العزل الحراري ومواد تقليل الضوضاء للسفن. تتزايد بسرعة رغوة PI باعتبارها الخيار الأول لمواد العزل الحراري وتقليل الضوضاء في السفن الحربية الجديدة.
تعتبر رغاوي PMI نوعًا جديدًا من المواد الرغوية ذات البنية الجزيئية العالية مع أفضل أداء شامل، وهي عبارة عن مادة رغوية مركبة عالية الأداء-تتميز بقوة محددة عالية ومعامل محدد مرتفع ومعدل إغلاق مرتفع ومقاومة عالية للحرارة، وتتميز بخصائص الوزن الخفيف والقوة العالية ومقاومة درجات الحرارة العالية/المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك، باعتبارها المادة الأساسية الرغوية الهيكلية الأكثر ممتازة، يتم استخدام رغوة PMI على نطاق واسع في شفرات المروحة وشفرات طائرات الهليكوبتر والفضاء وغيرها من المجالات، واتجاهها البديل لرغوة PET واضح، مع مساحة سوق واسعة.
تتميز رغوة PI بأنها-مقاومة للحرارة، ومثبطة للهب-، ولا تنتج غازات ضارة، وسهلة التركيب، وتستخدم على نطاق واسع في مواد العزل الحراري وتقليل الضوضاء. وفي الوقت الحاضر، تستخدم البحرية الأمريكية رغوة PI كمادة عازلة للحرارة والصوتي لجميع السفن السطحية والغواصات، كما تم استخدام رغوة SOLIMIDE التي تنتجها شركة INSPEC من قبل أكثر من 15 دولة لتطوير نظام العزل الحراري والصوتي للسفن البحرية. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام رغوة PI أيضًا على نطاق واسع في السفن المدنية، مثل السفن السياحية الفاخرة والقوارب السريعة وسفن الغاز الطبيعي المسال.
على غرار رغوة PI، فإن تطبيق رغوة PMI واسع جدًا أيضًا. وتشمل التطبيقات النموذجية لرغوة PMI ما يلي:
(1) المادة الأساسية الرغوية الهيكلية: مقاومة ممتازة لضغط درجات الحرارة العالية-، بحيث يتم استخدامها على نطاق واسع كمادة أساسية لشفرات المروحة، والطيران، والفضاء، والسفن، والمعدات الرياضية، والمعدات الطبية وغيرها من المجالات؛
(2) موجة النطاق العريض-مواد شفافة: انخفاض ثابت العزل الكهربائي وفقدانه يجعلها تستخدم على نطاق واسع في الرادار والهوائي والمجالات الأخرى؛
(3) مواد العزل الحراري والصوتي:-القاطرات عالية السرعة والإطارات والصوت وما إلى ذلك.
منذ القرن الحادي والعشرين، زاد عدد الوحدات المشاركة في أبحاث رغوة البوليميد في الصين بشكل ملحوظ، وحققت الصناعة اختراقات تكنولوجية كبيرة. في الوقت الحاضر، الشركات المصنعة المحلية الرئيسية لرغوة البوليميد هي Qingdao Ouc، وShkdchem، وTschina، وZgzts، وAMMT. من بينها، معهد نينغبو لتكنولوجيا المواد والهندسة، قامت شركة CAS ببناء معدات تجريبية لجزيئات البوليميد الدقيقة، واجتازت منتجات بوليميد Qingdao Ouc وShkdchem الاختبار العسكري.
5. بوليميدcالشوفان
يعد استخدام البوليميد في تحضير الطلاءات أحد أقدم تطبيقاته، ويستخدم هذا النوع من المواد بشكل أساسي كطلاء عازل للأسلاك المطلية بالمينا في الطلاءات. الطلاءات العازلة للأسلاك المطلية بالمينا هي بشكل أساسي - سلك مستدير مطلي بالغمس، وسلك مسطح وأنواع أخرى من الأسلاك النحاسية العارية بقطر السلك، وأسلاك السبائك والطبقة الخارجية للأسلاك المغلفة بالأسلاك الزجاجية، تعمل على تحسين الطبقة الخارجية للسلك المطلي بالمينا واستقرارها.
أحد المؤشرات المهمة للطبقات العازلة هو درجة المقاومة للحرارة-، وفقًا للجمعية الكهروتقنية الدولية ICE-85 لعام 1954، وهي مادة عازلة للمحركات والكهرباء في استخدام معايير درجات الاستقرار الحراري، وتنقسم المواد العازلة إلى سبع درجات مقاومة للحرارة.
لتلبية متطلبات تطوير التكنولوجيا الصناعية للمواد العازلة، يتميز نظام العزل بأنه يجب أن يكون قادرًا على الوصول إلى درجات حرارة أعلى بمقدار 180-200 درجة للعمل على المدى الطويل-، ولكن لا يوجد فقدان كبير للوزن وتقليل القوة الكهربائية، والحفاظ على مرونة جيدة، والرطوبة، والأوزون، ومقاومة القوس الكهربائي وغيرها من الخصائص. يمكن أن تكون مواد البوليميد جيدة جدًا لتلبية متطلبات هذا الاستخدام، لتحضير طبقة عازلة مقاومة للحرارة من الدرجة F-وفوقها-، يمكن استخدام البوليميد كورنيش عازل للسلك الكهرومغناطيسي، أو كطلاء يستخدم لدرجات الحرارة العالية.