一、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、21 世紀における PI の研究、開発、使用が各国で注目されており、新しい化学材料の開発の焦点の 1 つとなっています。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ない」と信じている人もいる。
2、ポリイミドの分類と応用
ポリイミドはその優れた特性により幅広い用途に使用でき、エンジニアリングプラスチック、繊維、感光性ポリイミド、フォーム、コーティング、接着剤、フィルム、エアロゲル、複合材料などを含むさまざまな種類に分類できます。
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には熱硬化性と熱可塑性があり、ポリテトラメチレンテトラカルビミド（PMMI）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリアミドイミド（PAI）などに分けられ、さまざまな分野で独自の用途があります。
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、耐摩耗性を有し、溶融流動性が良好で、成形収縮率が0.5%～0.7%で、射出成形や押出成形が可能で、後加工が比較的容易で、溶接法やその他の材料との組み合わせにも使用でき、エレクトロニクス、電気製品、航空、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・高周波下での耐アブレーション性や電磁波耐性に優れ、金属やその他の材料との接着性にも優れており、主に複写機の歯車、軸受、分離爪などに使用されており、主に複写機の歯車、軸受、分離爪などに使用されています。また、アブレーション材、透磁材、航空機の構造材などにも使用できます。
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も高温の 1 つであり、250～350 度で使用できます。{0}耐光性、吸水性、耐熱性などの点では、アラミド繊維とポリフェニレンサルファイド繊維は高性能ポリイミド繊維に比べて優れており、強度は現在最高の有機合成繊維の 1 つであるアラミドの機械的性能の約 1 倍です。{4}}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に対する要求はますます高まっています。{0}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ませんでした。優れた機械的特性、熱安定性、放射線照射などの特性を備えた PI 高性能繊維は、次世代の代表的な高性能繊維となるでしょう。-
現在、国内のPI繊維産業は主にAsxc、Hipolyking、Aieplasts、Jssinoなどに従事しています。その中で、Hipolyking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います。 Jssino は完全に独立した知的財産権を持つ高性能有機繊維であり、2016 年に科学技術成果の評価に合格し、同時に 2020 年に「高強度および高弾性率のポリイミド フィラメント」の国家標準の策定を完了することに主導的役割を果たしました。-
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にある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。
PSPIはエレクトロニクス分野において、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、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」を得ることができます。従来のフォトレジストと比較して、ポリイミド自体が良好な誘電特性を持っているため、光遮断剤の作動媒体の役割をコーティングする必要なく使用することで、工程を大幅に短縮し、生産効率を向上させることができます。
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ティブ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、そのポジティブ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限により、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を安定化させる必要があり、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明示政策支援により、中国の工業、機械、電子などの分野は国内代替段階に入っており、PSPI向けの国内企業は深化を続けており、一部の企業は生産技術を習得している。
現在、PSPIの研究開発のレイアウト、地元企業の生産にはRaitek、MINSEOA Advanced Materials、Guofeng New Materials、Dragon{0}}chenなどがあり、国内のスペース代替分野の将来を担っています。
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材料の一種で、1970年代に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初めて開発し、スペースシャトルに使用され、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います。固有の難燃性、耐熱性、軽量で環境に優しい非毒性の特徴を備えており、超-高温、超-低温、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下で長期間使用できます。
ポリイミドフォームは 3 つのカテゴリに分類できます。
一般のポリイミドと同様に、ミドを主鎖とした使用温度300度以上の発泡材料（PIフォーム）。
ミミド環が側基として存在する発泡材料（PMI発泡体）。
ナノ-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材料に属し、航空宇宙、海洋輸送、国防、マイクロエレクトロニクスや、断熱、振動、騒音の低減、絶縁およびその他の重要な材料におけるその他のハイテク分野での使用が増加しています。{0}
PIフォームの最も重要な用途は船舶の断熱材と騒音低減材です。新しい軍艦における断熱および騒音低減材料の最初の選択肢としての PI フォームが急速に増加しています。
PMI フォームは、最高の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/低温耐性の特性を備えています。{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、ヘリコプタブレード、航空宇宙など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、広い市場スペースを持っています。
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。
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。
(1) 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、医療機器などの分野のコア材料として広く使用されています。
(2) 広帯域波-透明材料: 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。
(3) 断熱材および遮音材: 高速機関車、タイヤ、オーディオなど。-
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は大幅に増加し、業界は大きな技術的進歩を遂げました。現在、ポリイミドフォームの国内の主なメーカーは、青島 Ouc、Shkdchem、Tschina、Zgzts、AMMT です。その中で、寧波材料技術工学研究所、CAS はポリイミド微発泡粒子パイロット装置を構築し、青島 Ouc と Shkdchem ポリイミド製品は軍事試験に合格しました。
5.ポリイミドc食べる
コーティングの調製におけるポリイミドの使用は、その初期の用途の 1 つであり、このタイプの物質は主にコーティング内の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、その他の線径の裸銅線、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 180{1}200 度の高温まで長期間の作業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の低下がなく、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。