1。ポリイミドの紹介
ポリイミド（PI）は、芳香族複素環ポリマー化合物のイミドベースの鎖結合を含む分子構造であり、現在、エンジニアリング プラスチックの耐熱性の最高の品種の 1 つであり、航空、航空宇宙、マイクロエレクトロニクス、ナノ、液晶、レーザーなどの分野で広く使用されています。
近年、各国とも21世紀におけるPIの研究、開発、利用が新規化学材料の開発重点の一つに挙げられています。ポリイミドは、その性能と合成における優れた特徴により、構造材料としても機能性材料としても大きな応用の可能性を秘めています。
ポリイミドはポリマー材料のピラミッドの頂点として知られ、「問題解決者」としても知られており、業界関係者の中には「今日のマイクロエレクトロニクス技術を持たないポリイミドは存在しない」と信じている人もいます。
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ポリマー材料のピラミッド
2. ポリイミドの分類と用途
ポリイミドは、その優れた性能からさまざまな分野で使用されており、エンジニアリングプラスチック、繊維、感光性ポリイミド、発泡体、塗料、接着剤、フィルム、エアロゲル、複合材料など、さまざまな種類に分類できます。
ポリイミドは広く使われています
数多くのポリマーの中で、幅広い用途があり、それぞれの分野で優れた性能を発揮するのはポリイミドだけです。以下に、各種ポリイミドの主な用途について説明します。
(1).エンジニアリングプラスチック
ポリイミドエンジニアリングプラスチックは、熱硬化性と熱可塑性の両方に分けることができ、ポリテトラメチレンテトライミド（PMMI）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリアミドイミド（PAI）などに分けることができ、さまざまな分野で独自の用途を持っています。
PMMIは1.8MPaの負荷熱変形温度360度で優れた電気的特性を持ち、特殊条件の精密部品、高温自己潤滑軸受、シール、ブロワーインペラなどに使用でき、液体アンモニアバルブ部品、ジェットエンジン燃料供給システム部品と接触する部品にも使用できます。
PEI は優れた機械的特性、電気絶縁性、耐放射線性、耐高温性および耐摩耗性、良好な溶融流動性、0.5% ～ 0.7% の成形収縮率を備え、射出成形および押出成形が可能で、後加工が容易で、溶接方法にも使用でき、エレクトロニクスおよび電気機器、航空宇宙、自動車、医療機器などの業界で広く使用されています。-
PAI の強度は現在の非強化プラスチックの中で最も高く、引張強さは 190MPa、曲げ強さは 250MPa、1.8MPa の荷重下での熱変形温度は 274 度にも達します。 PAIは、高温・高周波での耐アブレーション性や耐電磁性に優れ、金属などとの接着性にも優れており、主に歯車やベアリング、複写機の分離爪などに使用され、航空機のアブレーション材や透過材などに使用され、電子デバイスの製造にも使用されます。主に複写機のギア、ベアリング、セパレータ爪などに使用されており、アブレーション材、透磁材、航空機の構造材などにも使用されます。
高性能部品用ポリイミド
(2)。ポリイミド繊維
ポリイミド繊維は重要な高性能繊維であり、その高温ポリイミド繊維は現在有機合成繊維の中で最高温度の1つであり、250〜350度で使用でき、耐光性、吸水性、耐熱性などの点でアラミド繊維やポリフェニレンサルファイド繊維の優位性があり、アラミド繊維の強度は現在の最高の機械的性能よりも約1倍高いです。オーガニック 機械的特性の点で最高の有機合成繊維の 1 つです。
ハイテク分野の継続的な発展に伴い、PI 製品の物理的および化学的特性の要求はますます高まっており、力学、熱、光学、電気、磁気、その他の性能面における従来の PI 材料は、現代の科学技術分野における材料の特別な要件を満たすことができなくなっています。優れた機械的特性、熱安定性、放射線照射およびその他の特性を備えた PI 高性能ファイバーは、次世代の高性能ファイバーの代表的な代表となるでしょう。-
現在、国内のPI繊維産業は主に江蘇青神、長春高旗、柯九新素材、江蘇仙諾などに従事しています。中でも、長春高崎は中国におけるポリイミドの研究、開発、生産の重要な拠点となっており、江蘇省の完全に独立した知的財産権を持つ高性能有機繊維は、2016 年に科学技術成果評価に合格し、2020 年に先駆けて「高強度、高弾性ポリイミド フィラメント」の国家標準の開発を完了しました。{{4}
ポリイミド繊維
(3)。感光性ポリイミド (PSPI)
感光性ポリイミド (PSPI) は、イミド環と感光性遺伝子の両方を含むポリマー鎖の一種であり、有機材料の優れた熱安定性、優れた機械的特性、化学的および写真的特性を備えています。
エレクトロニクス分野における感光性ポリイミドは、主にフォトレジストと電子パッケージングの二大役割を果たしており、感光性ポリイミドに増感剤、安定剤などを添加した「ポリイミドフォトレジスト」が得られます。従来のフォトレジストと比較して、ポリイミド自体が優れた誘電特性を備えているため、光バリアの役割を使用する際に作動媒体をコーティングする必要がなく、プロセスが大幅に短縮され、生産効率が向上します。
感光性ポリイミド（PSPI）の生産技術は主に米国と日本の企業によって管理されており、そのうち東レはポジ型PSPI製品の市場で世界で最も成功している企業の1つであり、そのポジ型製品はマイクロエレクトロニクスパッケージング、オプトエレクトロニクスカプセル化などの分野で使用されています。
生産技術の後進性による制約により、中国のポリイミド産業は依然としてフィルムやその他のローエンド製品の安定供給にとどまっており、感光性ポリイミドの生産量は少なく、市場の需要は輸入に依存しています。{0} 「中国製造2025」政策支援の中で、中国の工業、機械、電子などの分野は国内代替段階に入り、PSPI向けの国内企業は深化を続け、一部の企業は生産技術を習得した。
現在、PSPIの研究開発のレイアウト、地元企業の生産は瑞華台、明石新素材、国家風力プラスチック産業、鼎龍科技などであり、国内代替スペース分野の将来である。
フォトレジスト用ポリイミド
(4)。ポリイミドフォーム
ポリイミドフォームはポリイミド素材の一種で、NASA ラングレー研究センターがユニチカ アメリカと協力して 1970 年代に初めて開発し、スペースシャトルで使用されましたが、現在では航空機、船舶、電車、自動車などの分野で広く使用されており、難燃性、耐熱性、軽量、環境に優しい無毒という性質を持ち、超高温、超低温で長期間使用できます。{{1}{1}}温度、高塩水噴霧、強い騒音、強い腐食、強い放射線、その他の極端な使用条件。
ポリイミドフォームは 3 つのカテゴリに分類できます。
(a) 一般的なポリイミドと同様に、発泡材料の主鎖がイミドであり、使用温度が300度以上に達する(PIフォーム)
(b)イミド環が側基として存在する発泡体（PMI発泡体）
(c) 熱的に不安定な脂肪鎖セグメントをポリイミドに導入し、高温で分解することによって得られるナノ-発泡材料。
ポリイミド発泡材料は高度な機能性材料に属し、航空宇宙、海上輸送、国防、マイクロエレクトロニクスや、断熱、振動と騒音の低減、絶縁やその他の重要な材料などのハイテク分野での使用が増加しています。{0}
PIフォームは現在、断熱材と騒音低減材を備えた船舶の最も重要な用途であり、中国海軍は現在第3次造船のクライマックスにあり、PIフォームは新型軍艦の断熱材と騒音低減材の第一選択として需要が急速に高まっている。
ポリ（メタクリルイミド）フォーム（略して PMI）は、最適な総合性能を備えた新しいタイプの高分子構造フォーム材料であり、高比強度、高比弾性率、高閉鎖率、高耐熱性を備えた高性能複合フォームコア材料であり、軽量、高強度、高温/低温耐性などの特徴を備えています。また、PMI フォームは船舶用の最も優れた断熱材および騒音低減材として需要が急速に増加しています。{0}さらに、PMIフォームは最も優れた構造用フォームコア材料として、ファンブレード、ヘリコプターブレード、航空宇宙およびその他の分野で広く使用されており、PETフォームの代替傾向は明らかであり、市場スペースは広大です。
PI フォームは耐熱性、難燃性があり、有害なガスを発生せず、設置が簡単で、断熱材や騒音低減材として広く使用されています。-現在、アメリカ海軍はすべての水上艦艇および潜水艦の断熱および防音材として PI フォームを使用しており、INSPEC が製造した SOLIMIDE フォームは海軍艦艇の断熱および防音システムの開発のために 15 か国以上で使用されています。さらに、PIフォームは豪華客船、スピードボート、液化天然ガス船などの民間船舶にも広く使用されています。
ポリイミドフォーム
PI フォームと同様に、PMI フォームの用途も非常に幅広いです。PMI フォームの代表的な用途は次のとおりです。
(a) 構造発泡コア材料: 高温圧縮に対する優れた耐性があるため、ファンブレード、航空、航空宇宙、船舶、スポーツ用品、医療機器、その他の分野のコア材料として広く使用されています。
(b) 広帯域波-透過材料: 誘電率と損失が低いため、レーダー、アンテナ、その他の分野で広く使用されています。
(c) 断熱材および遮音材: 高速機関車、タイヤ、オーディオなど。{0}}
21世紀以降、中国でポリイミドフォームの研究に携わる部門の数が大幅に増加し、業界は大きな技術的進歩を遂げ、現在、国内のポリイミドフォームの主なメーカーは、青島海洋、苅田新材料、天盛新材料、自貢中天盛、青島海洋新材料などである。その中で、中国科学院寧波材料研究所はポリイミド微発泡粒子パイロット装置を構築し、青島海洋および康達新素材ポリイミド製品は軍事試験に合格した。
(5)。ポリイミドコーティング
コーティングの調製のためのポリイミドはその初期の用途の 1 つであり、コーティング内の物質は主にエナメル線の絶縁コーティングとして使用されます。エナメル線の絶縁被覆は主に丸線、平角線などの線径の裸銅線、合金線、ガラス線の外層を浸漬被覆し、エナメル線の外層を改善し、安定させます。
絶縁コーティングの重要な指標の 1 つは耐熱グレードです。1954 年の国際電気標準協会 ICE-85 モーターおよび電気絶縁材料の熱安定性グレード基準によると、絶縁材料は 7 つの耐熱グレードに分類されています。
産業技術の要件を満たす絶縁材料の開発の特徴は、絶縁システムが長期作業下で 180{1}200 度の高温に耐えることができる必要があるが、大幅な重量損失や耐電圧低下がなく、良好な弾性、耐湿性、耐オゾン性、耐アーク性などの特性を維持できることです。-ポリイミド材料は、この用途の要件を満たすのに非常に適しており、F-クラス以上の耐熱グレードの絶縁コーティングを作成するのに非常に適しています。ポリイミドは、電磁線の絶縁ワニスとして、または高温で使用されるコーティングとして使用できます。
つづく
出典「中国複合材工業協会公式ウェブサイト」。