تمرکز بر پلی‌آمید: الیاف پلی‌آمید، کامپوزیت‌ها با عملکرد عالی و چشم‌انداز وسیع (I)

一، مقدمه ای بر پلی آمید

پلی‌آمید (PI) یک ساختار مولکولی حاوی پیوندهای زنجیره‌ای مبتنی بر ایمید- از ترکیبات پلیمری هتروسیکلیک معطر است، در حال حاضر یکی از بهترین انواع مقاومت حرارتی پلاستیک‌های مهندسی است که به طور گسترده در هوانوردی، هوا فضا، میکروالکترونیک، نانو، کریستال مایع، لیزر و زمینه‌های دیگر استفاده می‌شود.

اخیراً، همه کشورها از جمله تحقیق، توسعه و استفاده از PI در قرن 21، یکی از کانون های توسعه مواد شیمیایی جدید هستند. پلی‌آمید به دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای که در عملکرد و سنتز دارد، چشم‌انداز کاربردی بسیار خوبی دارد، چه به عنوان یک ماده ساختاری و چه به عنوان یک ماده کاربردی.

پلی آمید به عنوان راس هرم مواد پلیمری شناخته می شود که به عنوان «حل کننده مشکلات» نیز شناخته می شود و حتی برخی از صاحب نظران صنعت معتقدند که «هیچ پلی آمیدی فناوری میکروالکترونیک امروزی را نخواهد داشت».

2، طبقه بندی و کاربرد پلی آمید

پلی‌آمیدها به دلیل خواص عالی‌شان در طیف وسیعی از کاربردها قابل استفاده هستند و می‌توانند به انواع مختلفی از جمله پلاستیک‌های مهندسی، الیاف، پلی‌آمیدهای حساس به نور، فوم‌ها، پوشش‌ها، چسب‌ها، فیلم‌ها، آئروژل‌ها، کامپوزیت‌ها و غیره طبقه‌بندی شوند.

در بین بسیاری از پلیمرها، پلی آمید تنها پلی آمید است که کاربردهای گسترده ای دارد و در هر یک از آنها عملکرد فوق العاده ای از خود نشان می دهد. در زیر، من شما را با کاربردهای اصلی هر یک از انواع پلی آمید آشنا می کنم.

1. پلاستیک مهندسی

پلاستیک مهندسی پلی‌آمید دارای ترموست و ترموپلاستیک است که می‌توان آن‌ها را به پلی تترا متیلن تتراکاربیمید (PMMI)، پلی اتریمید (PEI)، پلی آمید و ایمید (PAI) و غیره تقسیم کرد که در زمینه‌های مختلف کاربردهای خاص خود را دارند.

PMMI در دمای 1.8 مگا پاسکال اعوجاج حرارتی بار 360 درجه، خواص الکتریکی عالی، قابل استفاده برای شرایط خاص قطعات دقیق، یاتاقان‌های روانکاری با دمای بالا، آب‌بند، پروانه‌های دمنده و غیره، همچنین می‌تواند در تماس با قطعات شیر ​​آمونیاک مایع، قطعات سیستم تامین سوخت موتور جت استفاده شود.

PEI دارای خواص مکانیکی عالی، خواص عایق الکتریکی، مقاومت در برابر تابش، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر سایش، سیالیت مذاب خوب، نرخ انقباض قالب‌گیری 0.5% تا 0.7% است، برای قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن موجود است، پردازش پس از- نسبتاً آسان است، همچنین می‌تواند برای روش‌های جوشکاری، الکترونیکی و سایر مواد استفاده شود. خودرو، تجهیزات پزشکی و سایر صنایع به طور گسترده استفاده می شود.

استحکام PAI در بین پلاستیک‌های غیر{0}تقویت‌شده فعلی، استحکام کششی 190 مگاپاسکال، مقاومت خمشی 250 مگا پاسکال، و دمای اعوجاج حرارتی تا 274 درجه در زیر بار 1.8 مگا پاسکال بالاتر است. PAI مقاومت خوبی در برابر فرسایش و الکترومغناطیس در دمای بالا و فرکانس بالا دارد و خاصیت چسبندگی خوبی به فلزات و سایر مواد دارد که عمدتاً برای چرخ دنده ها، یاتاقان ها و پنجه های جداکننده دستگاه های فتوکپی و غیره استفاده می شود و همچنین می توان آن را برای چرخ دنده ها، یاتاقان ها و پنجه های جداکننده دستگاه های فتوکپی و مواد مغناطیسی و مواد مغناطیسی استفاده کرد. از هواپیما

2. فیبر پلی آمید

الیاف پلی‌آمید یک الیاف مهم-با کارایی بالا است، الیاف پلی‌آمید با دمای بالا در حال حاضر یکی از بالاترین درجه حرارت‌های الیاف مصنوعی آلی است که می‌تواند در دمای 250 تا 350 درجه استفاده شود. در مقاومت نور، جذب آب، مقاومت حرارتی و سایر جنبه‌های الیاف آرامید و پلی‌فنیلن سولفید در مقایسه با استحکام الیاف پلی‌آمید با کارایی بالا نسبت به آرامید حدود یک برابر بیشتر از عملکرد مکانیکی فعلی یکی از بهترین الیاف مصنوعی آلی است. از نظر خواص مکانیکی یکی از بهترین الیاف مصنوعی آلی است.

با توسعه مستمر زمینه‌های{0}فناوری پیشرفته، خواص فیزیکی و شیمیایی محصولات PI به طور فزاینده‌ای نیاز دارند. مواد PI سنتی در مکانیک، حرارتی و نوری، الکتریکی، مغناطیسی و سایر جنبه های عملکرد قادر به پاسخگویی به زمینه های علمی و فناوری مدرن از الزامات ویژه مواد نبوده است. الیاف با عملکرد بالا-PI با خواص مکانیکی برتر، پایداری حرارتی، تابش و سایر خصوصیات، به نسل بعدی الیاف- با عملکرد بالا تبدیل خواهند شد.

در حال حاضر، صنعت داخلی فیبر PI عمدتاً در Asxc، Hipolyking، Aieplastics، Jsshino و غیره مشغول است. در میان آنها، Hipolyking به پایگاه مهمی برای تحقیق، توسعه و تولید پلی‌آمید در چین تبدیل شده است. Jsshino یک الیاف ارگانیک با کارایی بالا با حقوق مالکیت معنوی کاملاً مستقل در سال 2016 ارزیابی دستاوردهای علمی و فناوری را پشت سر گذاشت و در همان زمان در تکمیل فرمول استاندارد ملی "استحکام و مدول بالا{5}در رشته پلی ایمیدی" پیشتاز شد.

3. پلی آمید حساس به نور (PSPI)

پلی آمید حساس به نور (PSPI) یک کلاس از زنجیره پلیمری در حلقه ایمید و ژن های حساس به نور، مجموعه ای از پایداری حرارتی عالی، خواص مکانیکی خوب، خواص شیمیایی و عکاسی مواد آلی است.

PSPI در زمینه الکترونیک، به طور عمده مقاوم در برابر نور و بسته بندی الکترونیکی دو نقش عمده، در پلی آمید حساس به نور اضافه شده به حساس، تثبیت کننده، و غیره را می توان به دست آمده "پلی آمید مقاوم در برابر نور". در مقایسه با مقاومت نوری سنتی، زیرا پلی آمید خود دارای خواص دی الکتریک خوبی است، بنابراین هنگامی که بدون نیاز به پوشش دادن نقش محیط کاری عامل مانع نور استفاده می شود، می تواند تا حد زیادی روند را کوتاه کرده و راندمان تولید را بهبود بخشد.

فناوری تولید PSPI عمدتاً توسط شرکت های آمریکایی و ژاپنی کنترل می شود که Toray یکی از موفق ترین شرکت های جهان در بازار محصولات مثبت PSPI است و محصولات مثبت آن در بسته بندی میکروالکترونیک، کپسوله سازی نوری الکترونیک و سایر زمینه ها استفاده می شود.

صنعت پلی‌آمید چین که به دلیل عقب ماندگی فناوری تولید محدود شده است، همچنان به فیلم‌برداری و سایر محصولات پایین{0}پایین می‌پردازد، تولید پلی‌آمید حساس به نور کمتر است، تقاضای بازار به واردات بستگی دارد. در حمایت از سیاست اکسپرس «ساخت چین 2025»، زمینه‌های صنعتی، مکانیکی، الکترونیکی و سایر زمینه‌های چین وارد مرحله جایگزینی داخلی می‌شوند، شرکت‌های داخلی برای PSPI همچنان عمیق‌تر می‌شوند، برخی از شرکت‌ها بر فناوری تولید تسلط دارند.

در حال حاضر، طرح تحقیق و توسعه PSPI، تولید شرکت های محلی دارای Rayitek، MINSEOA Advanced Material، Guofeng New Materials، Dragon{0}}چن، و غیره، آینده حوزه جایگزینی داخلی فضا هستند.

4. فوم پلی آمید

فوم پلی‌آمید نوعی ماده پلی‌آمید است که برای اولین بار در دهه 1970 توسط مرکز تحقیقات لانگلی ناسا با همکاری Unitika America ساخته شد و در شاتل فضایی استفاده شد و اکنون به طور گسترده در هواپیما، کشتی‌ها، قطارها، خودروها و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود. دارای ویژگی‌های ذاتی بازدارنده شعله،{2}}مقاوم در برابر حرارت، سبک وزن و سازگار با محیط‌زیست غیر سمی است و می‌تواند برای مدت طولانی در دمای فوق‌العاده{4}بالا، دمای فوق‌العاده-پایین، اسپری نمک بالا، نویز قوی، خوردگی قوی، تشعشعات قوی و سایر شرایط سخت استفاده شود.

فوم پلی آمید را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

همانند پلی آمیدهای عمومی، مواد فوم با مید به عنوان زنجیره اصلی، با دمای عملیاتی 300 درجه یا بیشتر (فوم PI).

مواد فومی که در آنها حلقه میانی به عنوان یک گروه جانبی وجود دارد (فوم PMI).

مواد فوم نانو با وارد کردن بخش های زنجیره چربی ناپایدار حرارتی به پلی آمید و شکستن آنها در دماهای بالا به دست می آیند.

مواد فوم پلی‌آمید متعلق به مواد کاربردی پیشرفته است، به طور فزاینده‌ای در هوافضا، حمل‌ونقل اقیانوسی، دفاع ملی و میکروالکترونیک و سایر زمینه‌های{0}فناوری پیشرفته در عایق حرارت، کاهش لرزش و صدا و عایق‌سازی و سایر مواد کلیدی استفاده می‌شود.

مهمترین کاربرد فوم PI عایق حرارتی و مواد کاهش صدا برای کشتی ها است. فوم PI به عنوان اولین انتخاب مواد عایق حرارتی و کاهش صدا در کشتی های جنگی جدید به سرعت در حال افزایش است.

فوم PMI نوع جدیدی از مواد فوم ساختار مولکولی بالا با بهترین عملکرد جامع است که یک ماده هسته فوم کامپوزیتی با کارایی بالا-با استحکام ویژه بالا، مدول ویژه بالا، نرخ بسته شدن بالا و مقاومت حرارتی بالا است و دارای ویژگی های وزن سبک، استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا/پایین است. علاوه بر این، فوم PMI به عنوان عالی ترین مواد هسته فوم ساختاری، به طور گسترده در تیغه های فن، تیغه های هلیکوپتر، هوافضا و سایر زمینه ها استفاده می شود و روند جایگزینی آن برای فوم PET واضح است، با فضای بازار گسترده.

فوم PI در برابر حرارت-مقاوم است، در برابر شعله-مقاوم است، گازهای مضر تولید نمی کند، نصب آن آسان است، به طور گسترده در مواد عایق حرارت و کاهش صدا استفاده می شود. در حال حاضر، نیروی دریایی ایالات متحده از فوم PI به عنوان ماده عایق حرارتی و صوتی برای تمام کشتی‌های سطحی و زیردریایی‌ها استفاده کرده است و فوم SOLIMIDE تولید شده توسط INSPEC توسط بیش از 15 کشور برای توسعه سیستم عایق حرارتی و صوتی برای شناورهای دریایی استفاده شده است. علاوه بر این، فوم PI نیز به طور گسترده در کشتی های غیرنظامی مانند کشتی های تفریحی لوکس، قایق های تندرو و کشتی های گاز طبیعی مایع استفاده می شود.

مشابه فوم PI، کاربرد فوم PMI نیز بسیار گسترده است. کاربردهای معمول فوم PMI عبارتند از:

(1) مواد هسته فوم ساختاری: مقاومت عالی در برابر فشرده سازی دمای بالا، به طوری که به طور گسترده به عنوان ماده اصلی برای تیغه های فن، هوانوردی، هوا فضا، کشتی ها، تجهیزات ورزشی، تجهیزات پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود.

(2) امواج پهن باند-مواد شفاف: ثابت دی الکتریک کم و تلفات آن را به طور گسترده در رادار، آنتن و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می دهد.

(3) مواد عایق حرارت و صدا: لوکوموتیوهای سریع-، تایرها، صدا و غیره.

از قرن بیست و یکم، تعداد واحدهای درگیر در تحقیق فوم پلی آمید در چین به طور قابل توجهی رشد کرده است و این صنعت پیشرفت های فنی قابل توجهی داشته است. در حال حاضر عمده ترین تولید کنندگان داخلی فوم پلی آمید، چینگدائو اوک، شکدچم و تشینا، زگزتس و AMMT هستند. در میان آنها، Ningbo موسسه فناوری مواد ＆ مهندسی، CAS ساخته شده است پلی آمید میکروفوم ذرات تجهیزات خلبان، Qingdao Ouc و محصولات پلی آمید Shkdchem تست نظامی را گذرانده است.

5. پلی آمیدcجو دو سر

استفاده از پلی آمید در تهیه پوشش ها یکی از اولین کاربردهای آن است و این نوع ماده عمدتاً به عنوان پوشش عایق سیم های لعاب دار در پوشش ها استفاده می شود. پوشش‌های عایق سیم لعاب‌دار عمدتاً از سیم‌های گرد، سیم مسطح و سایر انواع سیم مسی برهنه با قطر سیم، سیم‌های آلیاژی و لایه بیرونی سیم پیچیده‌شده با سیم شیشه‌ای هستند که لایه بیرونی سیم لعابی را بهبود و تثبیت می‌کنند.

یکی از شاخص‌های مهم پوشش‌های عایق، درجه مقاوم در برابر حرارت-طبق انجمن بین‌المللی الکتروتکنیکی ICE{3}}85 ICE در سال 1954 و مواد عایق الکتریکی در استفاده از استانداردهای درجه‌بندی پایداری حرارتی، مواد عایق به هفت درجه مقاوم در برابر حرارت تقسیم می‌شوند.

برای برآورده کردن الزامات فناوری صنعتی، توسعه مواد عایق مشخص می شود که سیستم عایق باید قادر به 180-200 درجه تا دمای بالاتر برای کار طولانی مدت باشد، اما کاهش وزن قابل توجهی نداشته باشد و قدرت الکتریکی کاهش یابد، و خاصیت ارتجاعی، رطوبت، ازن، مقاومت قوس الکتریکی و سایر خواص را حفظ کند. مواد پلی‌آمید می‌توانند برای برآوردن نیازهای این کاربرد بسیار خوب باشند، برای تهیه پوشش عایق درجه مقاوم F-و بالاتر از گرما{5}، پلی‌آمید را می‌توان به عنوان لاک عایق برای سیم الکترومغناطیسی یا به عنوان پوشش‌هایی با دمای بالا مورد استفاده قرار داد.