Полиамид-имид
 | Эта статья включает в себя список общих ссылок , но в ней не хватает достаточно соответствующих встроенных цитат . ( Сентябрь 2009 г. ) |
Имииды полиамидов являются либо термосетитивными , либо термопластичными , аморфными полимерами , которые обладают исключительными механическими, термическими и химическими свойствами. Имииды полиамидов широко используются в качестве проволочных покрытий при изготовлении магнитного провода. Они готовятся из изоцианатов и TMA (тримелловая кислота-ангидрид) в N -метил-2-пирролидоне (NMP). Выдающимся дистрибьютором полиамид-имидов являются специальные полимеры Solvay, которые используют торговую марку Torlon .
Имииды полиамидов демонстрируют комбинацию свойств как из полиамидов , так и полиимидов , таких как высокая прочность, процедура расплава, [ нужно разъяснения ] Исключительная высокая тепловая способность и широкая химическая устойчивость. [ Цитация необходима ] Полиамид-имидные полимеры могут быть обработаны в широкий спектр форм: от инъекции или сжатия, литых деталей и слитков до покрытий, пленок, волокон и клея. Как правило, эти статьи достигают своих максимальных свойств с последующим процессом теплового лечения.
Другими высокопроизводительными полимерами в этом же царстве являются полиэфиретерботы и полиимиды .
Химия
[ редактировать ]В настоящее время популярными коммерческими методами синтеза полиамид-имидов являются маршрут кислорода и маршрут изоцианата.
Кислотный хлоридный маршрут
[ редактировать ]
Самым ранним путем к полиамидным имидам является конденсация ароматического диамина, такого как метилендианилиновый (MDA) и хлорид тримелельной кислоты (TMAC). Реакция ангидрида с диамином продуцирует промежуточную амикскую кислоту. Функциональность хлорида кислоты реагирует с ароматическим амином с получением амидной связи и соляной кислоты (HCl) в качестве побочного продукта. В коммерческом препарате полиамидимидов полимеризация проводится в диполярном, апритонном растворителе, таком как N -метилпирролидон диметиламид (NMP), ( DMAC), диметилформамид (DMF) или диметилсульфоксид (DMSO) при температуре между 20–60 ° C. Полем Побочный продукт HCl должен быть нейтрализован in situ или удален путем промывки из осажденного полимера. Дальнейшая термическая обработка полиамидимидного полимера увеличивает молекулярную массу и вызывает группы аминовой кислоты образовывать имиды с эволюцией воды.
Дизоцианатный маршрут
[ редактировать ]Это основной путь к полиамидным имидам, которые используются в качестве проволочных эмалей. Диизоцианат, часто 4,4'-метилендифенильдизоцианат (MDI) , реагируется с тримеллитовым ангидридом (TMA). Продукт, достигнутый в конце этого процесса, представляет собой высокую молекулярную массу, полностью имидированный полимерный раствор без побочных продуктов конденсации, поскольку побочный продукт газа углекислого газа легко удаляется. Эта форма удобна для изготовления проволочной эмали или покрытий. Вязкость раствора контролируется стехиометрией, монофункциональными реагентами и полимерными твердыми веществами. Типичный уровень твердых веществ полимеров составляет 35-45%, и поставщик или пользователь может дополнительно разбавить его.
Изготовление
[ редактировать ]Имииды полиамидов коммерчески используются для покрытий и литых статей.
Покрытия
[ редактировать ]Продукт, используемый в основном для покрытий, продается в порошковой форме и примерно 50% имидирован. Одним из основных применений является как эмаль проволоки с магнитом. Эмаль проволоки с магнитом изготовлена путем растворения порошка PAI в сильном апротонном растворителе, таком как N-метил пирролидон. Разбавители и другие добавки могут быть добавлены, чтобы обеспечить правильную вязкость для применения в медь или алюминиевый проводник. Применение обычно выполняется путем проведения проводника через ванну эмали, а затем через матрицу, чтобы контролировать толщину покрытия. Затем провод проходит через духовку, чтобы уехать от растворителя и вылечить покрытие. Провод обычно проходит через процесс несколько раз для достижения желаемой толщины покрытия.
Эмаль PAI очень термически устойчива, а также устойчива к истиранию и химическим веществам. PAI часто используется в эмалях полиэфирных проводов для достижения более высоких тепловых оценок.
PAI также используется в декоративных коррозионных покрытиях для промышленного использования, часто в сочетании с фторполимерами . PAI помогает придерживаться фторполимера к металлическому субстрату. Они также находят использование в покрытиях для посуды, не являющихся шишками. В то время как растворители могут быть использованы, используются некоторые воды для воды. Это возможно, потому что амид-имид содержит кислотную функциональность.
Формованные или обработанные статьи
[ редактировать ]Имииды полиамидов, используемые для формованных статей, также основаны на ароматических диаминах и хлориде тримеллиточной кислоты, но диамины отличаются от тех, которые используются в продуктах, используемых для покрытий, а полимер более полно имидизируется перед тем, как соединение и осадка. Смолы для литья под давлением включают неармированные, армированные стекловолокно, усиленное углеродным волокном и устойчивые к износу. Эти смолы продаются при относительно низкой молекулярной массе, поэтому их можно расплавлять обработанными путем экструзии или инъекции. Затем формованные изделия затем термически обрабатывают в течение нескольких дней при температуре до 260 ° C (500 ° F). Во время этой обработки, обычно упоминаемой по пост -обработке, молекулярная масса увеличивается за счет расширения цепи, а полимер становится намного сильнее и более химически устойчивой. Перед пост -обработкой детали могут быть повторно заменяются и переработаны. После пост -обработки переработка не является практичной.
| Свойство | Метод испытаний | Единицы | Формированный PAI |
|---|---|---|---|
| Прочность на растяжение, Ultimate | ASTM D 638 | MPA, среднее значение | 91.6 |
| Модуль растяжения | ASTM D 638 | GPA, среднее значение | 3.97 |
| Растяжение удлинения | ASTM D 638 | % | 3.15 |
| Прочность на гибкость | ASTM D 790 | МПА | 133 |
| Модуль изгиба | ASTM D 638 | Средний балл | 4.58 |
| Прочность на сжатие | ASTM D 695 | MPA, средний | 132 |
| Izod воздействие силы | ASTM D 256 | J/M (Ft-lb/in) Среднее | 0.521 (1) |
| Температура отклонения тепла при 264 фунтов на квадратный дюйм | ASTM D 648 | ° C (° F) | 273 (523) |
| Коэффициент линейного термического расширения | ASTM D 696 | ppm/° C. | 37.7 |
| Объемный удельное сопротивление | ASTM D 257 | OHM-CM, средний | 8.10 × 10 12 |
| Плотность | ASTM D 792 | G/см 3 | 1.48 |
| Водопоглощение, 24 часа | ASTM D 570 | % | 0.35 |
Только высокие оценки
[ редактировать ]| Свойство | Метод испытаний | Единицы | Непа | 30% GF Pai | 30% CF Dad |
|---|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | ASTM D 638 | MPA (KPSI) | 152 (22.0) | 221 (32.1) | 221 (32.0) |
| Модуль растяжения | ASTM D 638 | GPA (KPSI) | 4.5 (650) | 14.5 (2,110) | 16.5 (2,400) |
| Растяжение удлинения | ASTM D 638 | % | 7.6 | 2.3 | 1.5 |
| Прочность на гибкость | ASTM D 790 | MPA (KPSI) | 241 (34.9) | 333 (48.3) | 350 (50.7) |
| Модуль изгиба | ASTM D 790 | GPA (KPSI) | 5.0 (730) | 11.7 (1,700) | 16.5 (2,400) |
| Прочность на сжатие | ASTM D 695 | MPA (KPSI) | 221 (32.1) | 264 (38.3) | 254 (36.9) |
| Сила сдвига | ASTM D 732 | MPA (KPSI) | 128 (18.5) | 139 (20.1) | 119 (17.3) |
| Izod воздействие силы | ASTM D 256 | J/M (ftlb/in) | 144 (2.7) | 80 (1.5) | 48 (0.9) |
| Izod Impact Pelless, Unnatched | ASTM D 4812 | J/M (ftlb/in) | 1070 (20) | 530 (10) | 320 (6) |
| Температура отклонения тепла при 264 фунтов на квадратный дюйм | ASTM D 648 | ° C (° F) | 278 (532) | 282 (540) | 282 (540) |
| Коэффициент линейной тепловой экспансии | ASTM D 696 | ppm/° C (ppm/° F) | 31 (17) | 16 (9) | 9 (5) |
| Объемный удельное сопротивление | ASTM D 257 | Ом-Км | 2E17 | 2E17 | |
| Удельная гравитация | ASTM D 792 | 1.42 | 1.61 | 1.48 | |
| Водопоглощение, 24 часа | ASTM D 570 | % | 0.33 | 0.24 | 0.26 |
Устойчивые к износостойкости PAI
[ редактировать ]| Свойство | Метод испытаний | Единицы | 4275 | 4301 | 4435 | 4630 | 4645 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | ASTM D 638 | MPA (KPSI) | 117 (16.9) | 113 (16.4) | 94 (13.6) | 81 (11.8) | 114 (16.6) |
| Модуль растяжения | ASTM D 638 | GPA (KPSI) | 8.8 (1,280) | 6.8 (990) | 14.5 (2,100) | 7.4 (1,080) | 18.6 (2,700) |
| Растяжение удлинения | ASTM D 638 | % | 2.6 | 3.3 | 1.0 | 1.9 | 0.8 |
| Прочность на гибкость | ASTM D 790 | MPA (KPSI) | 208 (30.2) | 215 (31.2) | 152 (22.0) | 131 (19.0) | 154 (22.4) |
| Модуль изгиба | ASTM D 790 | GPA (KPSI) | 7.3 (1.060) | 6.9 (1,000) | 14.8 (2,150) | 6.8 (990) | 12.4 (1,800) |
| Прочность на сжатие | ASTM D 695 | MPA (KPSI) | 123 (17.8) | 166 (24.1) | 138 (20.0) | 99 (14.4) | 157 (22.8) |
| Izod Impact Sitchy, нарезанная | ASTM D 256 | J/M (Ft-lb/in) | 85 (1.6) | 64 (1.2) | 43 (0.8) | 48 (0.9) | 37 (0.7) |
| Izod Impact Pelless, Unnatched | ASTM D 4812 | J/M (Ft-lb/in) | 270 (5) | 430 (8) | 210 (4) | 160 (3) | 110 (2) |
| Температура отклонения тепла при 264 фунтов на квадратный дюйм | ASTM D 648 | ° C (° F) | 280 (536) | 279 (534) | 278 (532) | 280 (536) | 281 (538) |
| Коэффициент линейной тепловой экспансии | ASTM D 696 | ppm/° C (ppm/° F) | 25 (14) | 25 (14) | 14 (8) | 16 (9) | 9 (3) |
Инъекционное формование
[ редактировать ]Полиамид-имидная смола является гигроскопической и поднимает окружающую влагу. Перед обработкой смолы требуется сушка, чтобы избежать хрупких деталей, пенообразования и других проблем с литьем. Смола должна быть высушена до содержания влаги 500 ч / млн или меньше. Рекомендуется сушилка , способная поддерживать точку росы -40 ° F (-40 ° C). Если сушка выполняется в сковородах или подносах, положите смолу в слои не более 2-3 дюймов (от 5 до 8 см) в глубину сушки. Высохнуть в течение 24 часов при 250 ° F, или 16 часов при 300 ° F, или 8 часов при 350 ° F. Если высыхает при 350 ° F (177 ° C), ограничивает время сушки до 16 часов. Для инъекционной формовой прессы рекомендуется сушилка из бункера. Циркулирующая воздушная всасывающая труба должна быть у основания бункера, как можно более горло.
В целом, современные формованные формовочные прессы с управлением микропроцессором, способными для управления с закрытым контуром, рекомендуются для формования PAI. Пресс должен быть установлен с низким соотношением сжатия, постоянным конусочным винтом. Коэффициент сжатия должен составлять от 1,1 до 1,5 до 1, и не должно использоваться контрольное устройство. Начальная температура плесени указана следующим образом: [ Цитация необходима ]
| Зона | Темп, ° F. | Темп, ° C. |
|---|---|---|
| Зона кормления | 580 | 304 |
| Средняя зона | 620 | 327 |
| Передняя зона | 650 | 343 |
| Сопло | 700 | 371 |
Температура формы должна быть в диапазоне от 325 ° F до 425 ° F (от 163 ° C до 218 ° C).
Другие приложения
[ редактировать ]Высокая температура и химическая устойчивость к полиамидным имидам делают их в принципе подходящими для разделения газа на основе мембраны. Разделение загрязняющих веществ, таких как CO 2 , H 2 S и другие примеси от скважин природного газа, является важным промышленным процессом. Давление, превышающее материалы спроса на 1000 фунтов на квадратный дюйм с хорошей механической стабильностью. Высокополярные H 2 S и поляризуемые молекулы CO 2 могут сильно взаимодействовать с полимерными мембранами, вызывающими отеки и пластизация [ 1 ] из -за высоких примесей. Имииды полиамидов могут противостоять пластизации из-за сильных межмолекулярных взаимодействий, возникающих в результате полиимидных функций, а также способности полимерных цепей к водородной связи друг с другом в результате амидной связи. Несмотря на то, что в настоящее время не используется в каком-либо основном промышленном разделении, полиамид-имиды могут использоваться для этих типов процессов, где требуется химическая и механическая стабильность.
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фриман, Бенни; Yampolskii, Yuri (2011-06-20). Отделение мембранного газа - книги Google . ISBN 9781119956587 Полем Получено 2012-02-19 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Patel, MC и Shah, AD, Poly (амиды-имиды) на основе амино-конечных полиолигомидов, Oriental J. Chem , 19 (1), 2002
- Джеймс М. Марголис, главный редактор, Руководство по инженерным пластмассам , ISBN 0-07-145767-4 , McGraw-Hill, C2006