Poliimida (PI) este o clasă de compuși polimerici care conține un inel imid (-CO-N-CO-) în lanțul său principal. Posedă proprietăți excelente, cum ar fi rezistența la temperaturi ridicate, rezistența la radiații, rezistența la coroziune chimică, rezistența ridicată și modulul ridicat și este utilizat pe scară largă în industria aerospațială, electronică, auto și mașini. Procesul de producție al poliimidei include în principal pregătirea materiilor prime, reacția de polimerizare, reacția de imidizare, post-procesare și turnare.
În etapa de pregătire a materiilor prime, principalele materii prime includ dianhidride (cum ar fi dianhidrida piromelitică PMDA) și diamine (cum ar fi diaminodifenil eter ODA), precum și solvenți (cum ar fi N,N-dimetilacetamidă DMAc, N{-metilpirolidona etc.). Materiile prime trebuie să fie supuse unei inspecții stricte de calitate pentru a se asigura că puritatea și conținutul lor de impurități îndeplinesc cerințele de producție. Alegerea solventului are un impact semnificativ asupra vitezei de polimerizare și a performanței poliimidei; prin urmare, trebuie selectat pe baza cerințelor specifice ale produsului.
Reacția de polimerizare este etapa centrală în producția de poliimide și este de obicei efectuată folosind o metodă în două-etape. Prima etapă este prepolimerizarea, în care dianhidrida și diamina sunt amestecate într-un solvent într-un raport specific și supuse unei reacții de policondensare la temperatură scăzută pentru a genera o soluție de acid poliamic (PAA). Acest pas necesită un control strict al temperaturii de reacție, al timpului și al raportului de materie primă pentru a se asigura că greutatea moleculară și distribuția acidului poliamic îndeplinesc cerințele. A doua etapă este polimerizarea, în care soluția de acid poliamic prepolimerizat reacţionează în continuare la o temperatură mai ridicată pentru a permite lanțurilor moleculare să crească în continuare, formând acid poliamic cu greutate-moleculară- mare.
Imidizarea este pasul cheie în transformarea acidului poliamic în poliimidă. Imidizarea poate fi realizată fie prin imidizare termică, fie prin imidizare chimică. Imidizarea termică implică acoperirea soluției de acid poliamic pe un substrat și coacerea acesteia la temperatură ridicată pentru a deshidrata și a cicliza acidul poliamic, formând o peliculă de poliimidă. Imidizarea chimică implică adăugarea unui agent de deshidratare (cum ar fi anhidrida acetică) și a unui catalizator (cum ar fi piridina) la soluția de acid poliamic și reacția la o temperatură mai scăzută pentru a genera poliimidă. Imidizarea chimică are o viteză de reacție mai rapidă, dar performanța produsului poate fi ușor inferioară celei a produselor imidizate termic.
Pașii de post-procesare includ spălarea, uscarea și pulverizarea, având ca scop eliminarea solvenților, a materiilor prime nereacționate și a impurităților din poliimidă, îmbunătățind puritatea și performanța produsului. Spălarea se face de obicei cu apă sau solvenți organici pentru a îndepărta solvenții reziduali și impuritățile. Uscarea utilizează metode precum uscarea cu aer cald sau uscarea în vid pentru a îndepărta umezeala și substanțele volatile din poliimidă, asigurând stabilitatea produsului. Pulverizarea descompune blocurile de poliimidă uscate în pulbere, facilitând procesele ulterioare de turnare.
Procesele de turnare implică modelarea pulberii sau a peliculei de poliimidă în produse de forma și dimensiunea dorite. Metodele de turnare includ turnarea prin injecție, extrudarea, turnarea prin compresie și întinderea. Turnarea prin injecție este potrivită pentru producerea de produse din poliimidă cu forme complexe și cerințe ridicate de precizie dimensională, cum ar fi roți dințate și rulmenți. Turnarea prin extrudare este potrivită pentru producerea de profile de poliimidă de lungime continuă, cum ar fi țevi și tije. Turnarea prin comprimare este potrivită pentru producerea de produse din poliimidă de-dimensiuni mari, cu pereți-groși, cum ar fi table și componente structurale. Turnarea prin întindere este utilizată în principal pentru producerea filmelor de poliimidă, îmbunătățind orientarea filmului și proprietățile mecanice prin întindere.
În timpul producției de poliimide, trebuie acordată atenție siguranței și protecției mediului. Reacțiile de polimerizare și imidizare pot genera gaze nocive și lichide reziduale, necesitând ventilație eficientă și măsuri de tratare a gazelor reziduale pentru a asigura un mediu de producție sigur. Simultan, lichidele reziduale și reziduurile trebuie tratate corespunzător pentru a preveni poluarea mediului.
