polyimide น้ำหนักโมเลกุลสูงคืออะไร?

polyimides น้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นระดับของโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่มีชื่อเสียงสำหรับความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานทางเคมี โพลีเมอร์เหล่านี้ถูกสังเคราะห์ผ่าน polycondensation ของ dianhydrides อะโรมาติกและ diamines ส่งผลให้ macromolecules เชิงเส้นที่มีน้ำหนักโมเลกุลมักจะเกิน 100,000 g/mol คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขาทำให้พวกเขาขาดไม่ได้ในการเรียกร้องแอพพลิเคชั่นเช่นการบินและอวกาศอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์และการเคลือบอุตสาหกรรม

ทำความเข้าใจกับโพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูง

Polyimides มีลักษณะโดยการปรากฏตัวของกลุ่ม imide ในโพลิเมอร์ backbone ซึ่งมอบความแข็งแกร่งและความเสถียรทางความร้อน การสังเคราะห์โพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูงนั้นเกี่ยวข้องกับกระบวนการควบคุมพอลิเมอไรเซชันอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้โครงสร้างสายโซ่ยาวที่มีการแตกแขนงน้อยที่สุด โพลีเมอร์ที่เกิดขึ้นแสดงอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแก้วสูง (TG) ซึ่งมักจะเกิน 300 ° C และรักษาความสมบูรณ์ทางกลที่อุณหภูมิสูง

ลักษณะสำคัญ

• ความเสถียรทางความร้อน : โพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูงสามารถทนต่ออุณหภูมิการบริการอย่างต่อเนื่องสูงถึง 250 ° C และการสัมผัสเป็นระยะ ๆ ถึง 400 ° C

• ความแข็งแรงเชิงกล : โพลิเมอร์เหล่านี้มีความต้านทานแรงดึงสูงและโมดูลัสทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานโครงสร้าง

• ความต้านทานทางเคมี : พวกมันมีความต้านทานต่อสารเคมีที่หลากหลายรวมถึงกรดฐานและตัวทำละลายอินทรีย์

• ฉนวนไฟฟ้า : โพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมโดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกสูง

แอปพลิเคชัน

โพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูงถูกนำมาใช้ในการใช้งานต่าง ๆ เนื่องจากคุณสมบัติที่เหนือกว่า:

• การบินและอวกาศ : ใช้ในฉนวนฟิล์มวงจรพิมพ์ที่ยืดหยุ่นและระบบป้องกันความร้อน

• อิเล็กทรอนิกส์ : ใช้ในสารตั้งต้นเซมิคอนดักเตอร์จอแสดงผลที่ยืดหยุ่นและการเคลือบฉนวนสำหรับสายไฟ

• ยานยนต์ : นำไปใช้ในส่วนประกอบใต้ฮูดปะเก็นและซีลที่ต้องใช้ความร้อนและสารเคมีสูง

• การเคลือบอุตสาหกรรม : ทำหน้าที่เป็นสารเคลือบป้องกันในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงรวมถึงโรงงานแปรรูปเคมีและโรงไฟฟ้าผลิตไฟฟ้า

การสังเคราะห์โพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูง

การสังเคราะห์ polyimides น้ำหนักโมเลกุลสูงมักจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการสองขั้นตอน:

1. การก่อตัวของกรดโพลีมิก : การทำปฏิกิริยาไดอานีไฮด์อะโรมาติกกับ diamine ในตัวทำละลาย aprotic polar เพื่อสร้างสารตั้งต้นของกรดโพลีมิก

2. Cyclodehydration : cyclizing กรด polyamic เพื่อสร้างวงแหวน imide โดยปกติจะเกิดจากการรักษาด้วยความร้อนหรือสารเคมีการคายน้ำ

เพื่อให้ได้น้ำหนักโมเลกุลสูงมีการใช้กลยุทธ์หลายอย่าง:

• ความเข้มข้นของโมโนเมอร์สูง : การเพิ่มความเข้มข้นของโมโนเมอร์สามารถขับเคลื่อนพอลิเมอไรเซชันไปสู่น้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้น

• พอลิเมอร์อุณหภูมิต่ำ : การทำพอลิเมอไรเซชันที่อุณหภูมิต่ำกว่าสามารถลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงซึ่งนำไปสู่น้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้น

• การใช้ตัวขยายโซ่ : การแนะนำตัวขยายโซ่สามารถเพิ่มความยาวของโซ่พอลิเมอร์เพิ่มน้ำหนักโมเลกุล

บทบาทของสารต่อต้านการไฮดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดสิบมใหม่ค่า

แม้จะมีคุณสมบัติที่แข็งแกร่งของพวกเขา polyimides สามารถไวต่อการไฮโดรไลซิสภายใต้เงื่อนไขบางประการนำไปสู่การย่อยสลายและการสูญเสียประสิทธิภาพ เพื่อลดสิ่งนี้ สารต่อต้านไฮโดรไลซิส จะถูกรวมเข้ากับสูตรโพลีอิมด์

ฟังก์ชั่นของสารต่อต้านไฮโดรไลซิส

ตัวแทนต่อต้านไฮโดรไลซิสทำงานโดย:

• การทำให้เป็นกลางไฮโดรไลติกโดยผลิตภัณฑ์ : ทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์การย่อยสลายที่เป็นกรดเพื่อป้องกันการไฮโดรไลซิสเพิ่มเติม

• การสร้างอุปสรรคในการป้องกัน : การสร้างอุปสรรคทางกายภาพที่ จำกัด การเข้าน้ำ

• การเพิ่มเสถียรภาพของพอลิเมอร์ : ปรับปรุงความต้านทานโดยรวมของพอลิเมอร์ต่อการย่อยสลายไฮโดรไลติก

ตัวแทนต่อต้านการไฮดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดดพิบแสงจด

• ตัวแทนที่ใช้ Carbodiimide : สารเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับกรดคาร์บอกซิลิกที่ผลิตในระหว่างการไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างการเชื่อมโยงยูเรียที่มีเสถียรภาพซึ่งจะป้องกันการย่อยสลายเพิ่มเติม

• สารประกอบฟอสฟาซีน : เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความเสถียรและประสิทธิผลของความร้อนสูงในการป้องกันการไฮโดรไลซิสในระบบโพลีไมด์

polycarbodiimide โมเลกุลสูงในระบบ polyimide

โมเลกุลสูง polycarbodiimide เป็นคลาสของโพลีเมอร์ที่โดดเด่นด้วยการปรากฏตัวของกลุ่ม carbodiimide (-n = c = n-) ในโครงสร้างของพวกเขา กลุ่มเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับกลุ่มไฮดรอกซิลหรือคาร์บอกซิลอำนวยความสะดวกในการเชื่อมขวางและเพิ่มคุณสมบัติความร้อนและเชิงกลของระบบโพลีอิมด์

การสังเคราะห์และคุณสมบัติ

polycarbodiimides โมเลกุลสูงถูกสังเคราะห์ผ่านการเกิดพอลิเมอไรเซชันของ isocyanates ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา carbodiimidization โพลีเมอร์ที่เกิดขึ้นแสดง:

• เพิ่มน้ำหนักโมเลกุล : นำไปสู่ความแข็งแรงเชิงกลที่ดีขึ้นและความเสถียรทางความร้อน

• ความหนาแน่นของการเชื่อมขวางที่เพิ่มขึ้น : ส่งผลให้เครือข่ายพอลิเมอร์แข็งมากขึ้น

• ความต้านทานทางเคมีที่ดีขึ้น : เนื่องจากการเชื่อมโยงยูเรียที่เสถียรเกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมขวาง

แอปพลิเคชันในระบบ polyimide

การรวม polycarbodiimide โมเลกุลสูงเข้ากับระบบ polyimide สามารถ:

• เพิ่มความเสถียรทางความร้อน : โดยการเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมขวางความเสถียรทางความร้อนของโพลีอิมด์จะดีขึ้น

• ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล : น้ำหนักโมเลกุลที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดความต้านทานแรงดึงและโมดูลัสที่สูงขึ้น

• เพิ่มความต้านทานต่อสารเคมี : การเชื่อมโยงยูเรียที่เสถียรให้ความต้านทานเพิ่มเติมต่อการโจมตีทางเคมี

การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: polyimide น้ำหนักโมเลกุลสูงกับ polycarbodiimide โมเลกุลสูง

บทสรุป

โพลีไมด์น้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นวัสดุที่จำเป็นในการใช้งานที่ต้องการความเสถียรทางความร้อนสูงความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานทางเคมี โดยการรวมสารต่อต้านไฮโดรไลซิสและโมเลกุลสูง polycarbodiimide ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบโพลีอิมด์ที่มีอายุยืนยาวสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการมากยิ่งขึ้น

คำถามที่พบบ่อย (คำถามที่พบบ่อย)

1. ความสำคัญของน้ำหนักโมเลกุลสูงในโพลีไมด์คืออะไร?

น้ำหนักโมเลกุลสูงในโพลีอิมไทด์มีส่วนช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลความเสถียรทางความร้อนและความต้านทานทางเคมีทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการ

2. ตัวแทนต่อต้านไฮโดรไลซิสช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของโพลีอิมด์ได้อย่างไร?

สารต่อต้านไฮโดรไลซิสป้องกันการสลายตัวของโพลีอิมไทด์โดยการทำให้เป็นกลางโดยผลิตภัณฑ์จากไฮโดรไลติกและสร้างอุปสรรคป้องกันต่อความชื้น

3. บทบาทของ polycarbodiimide โมเลกุลสูงในระบบ polyimide คืออะไร?

polycarbodiimide โมเลกุลสูงช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลของระบบโพลีอิมไซด์ผ่านการเชื่อมขวางที่เพิ่มขึ้นและความต้านทานทางเคมีที่ดีขึ้น

4. สามารถใช้ polyimides ในแอพพลิเคชั่นการบินและอวกาศได้หรือไม่?

ใช่ polyimides ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานการบินและอวกาศเนื่องจากความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติเชิงกล

5. มีข้อ จำกัด ใด ๆ ในการใช้ polyimides น้ำหนักโมเลกุลสูงหรือไม่?

ในขณะที่ polyimides น้ำหนักโมเลกุลสูงมีคุณสมบัติที่เหนือกว่า แต่พวกเขาอาจมีความท้าทายมากขึ้นในการประมวลผลเนื่องจากความหนืดสูงและอาจต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ