Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ПОЛИИМИ́ДЫ

  • рубрика

    Рубрика: Химия

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 26. Москва, 2014, стр. 655

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. В. Кудрявцев

ПОЛИИМИ́ДЫ, син­те­ти­чес­кие тер­мо­стой­кие по­ли­ме­ры, со­дер­жа­щие в мак­ро­мо­ле­ку­ле имид­ные груп­пы. Наи­боль­шее прак­тич. зна­че­ние име­ют П. об­щей фор­му­лы: 

(Q – аро­ма­тич. ра­ди­кал, R – аро­ма­тич. или али­фа­тич. ра­ди­кал); по хи­мич. строе­нию это про­из­вод­ные тет­ра­кар­бо­но­вых ки­слот и диа­ми­нов.

Аро­ма­тич. П. (R – аро­ма­тич. ра­ди­кал) по­лу­ча­ют в пром-сти по­ли­кон­ден­са­ци­ей ди­ан­гид­ри­дов аро­ма­тич. тет­ра­кар­бо­но­вых ки­слот и аро­ма­тич. диа­ми­нов (ис­поль­зу­ет­ся неск. де­сят­ков разл. ди­ан­гид­ри­дов и ещё боль­ше диа­ми­нов). Важ­ней­ший пред­ста­ви­тель аро­ма­тич. П. – по­ли-4,4´-ди­фе­ни­ле­нок­сид­пи­ро­мел­ли­ти­мид: 

Для син­те­за не­рас­тво­ри­мых П. ис­поль­зу­ют двух­ста­дий­ную схе­му. На пер­вой ста­дии по­лу­ча­ют рас­тво­ри­мые по­ли­ами­до­кис­ло­ты: 

В ре­ак­ции ис­поль­зу­ет­ся амид­ный рас­тво­ри­тель, напр. ди­ме­тил­фор­ма­мид. Из рас­тво­ра по­ли­ами­до­кис­ло­ты фор­му­ют из­де­лия (напр., плён­ки и во­лок­на). На вто­рой ста­дии в про­цес­се сту­пен­ча­то­го на­гре­ва­ния до 300 °С сфор­мо­ван­но­го из­де­лия про­ис­хо­дит твер­до­фаз­ное от­вер­жде­ние (цик­ли­за­ция) по­ли­ами­до­кис­ло­ты в П. Ино­гда цик­ли­за­цию по­ли­ами­до­кис­ло­ты про­во­дят под дей­ст­ви­ем хи­мич. де­гид­ра­ти­рую­щих реа­ген­тов (напр., ук­сус­но­го ан­гид­ри­да) в при­сут­ст­вии ка­та­ли­за­то­ров (напр., пи­ри­ди­на и три­эти­ла­ми­на или их сме­си). При на­ли­чии со­от­вет­ст­вую­ще­го обо­ру­до­ва­ния в рас­твор по­ли­ами­до­кис­ло­ты до­бав­ля­ют де­гид­ра­ти­рую­щие реа­ген­ты и ка­та­ли­за­то­ры и об­ра­зо­вав­ший­ся при этом по­ли­мер­ный гель про­ка­ты­ва­ют че­рез обог­ре­вае­мые валь­цы, по­лу­чая ка­че­ст­вен­ную плён­ку. В отд. слу­ча­ях (напр., для син­те­за по­ли­ами­дои­ми­дов) вме­сто аро­ма­тич. диа­ми­нов ис­поль­зу­ют дии­зо­циа­на­ты. Ре­ак­ция с ди­и­зо­циа­на­та­ми про­те­ка­ет че­рез ста­дию об­ра­зо­ва­ния про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов – по­ли­аци­лок­сии­ми­дов, от­вер­жде­ние ко­то­рых про­во­дит­ся тер­ми­че­ски, со­про­во­ж­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем ди­ок­си­да уг­ле­ро­да и за­вер­ша­ет­ся при темп-ре 300 °С.

Для син­те­за рас­тво­ри­мых и тер­мо­пла­стич­ных П. ис­поль­зу­ют од­но­ста­дий­ную схе­му: по­ли­ами­до­кис­ло­ту не вы­де­ля­ют, а к её рас­тво­ру до­бав­ля­ют аро­ма­тич. уг­ле­во­до­род и при на­гре­ва­нии рас­тво­ра уда­ля­ют вы­де­ляю­щую­ся при цик­ли­за­ции по­ли­ами­до­кис­ло­ты во­ду азео­троп­ной пе­ре­гон­кой. Об­ра­зую­щий­ся рас­твор П. пе­ре­ра­ба­ты­ва­ют. Тер­мо­пла­стич­ные П. по­лу­ча­ют в рас­пла­ве бен­зой­ной ки­сло­ты.

Пром. зна­че­ние, напр. при по­лу­че­нии по­ли­имид­ных свя­зую­щих и эла­стич­ных пен, име­ет ре­ак­ция по­ли­кон­ден­са­ции кис­лых эфи­ров тет­ра­кар­бо­но­вых ки­слот и аро­ма­тич. (али­фа­тич.) диа­ми­нов. Для по­лу­че­ния тер­мо­ре­ак­тив­ных свя­зую­щих в зо­ну ре­ак­ции вво­дят спо­соб­ные к тер­мич. сши­ва­нию про­из­вод­ные ди­кар­бо­но­вых ки­слот. Ре­ак­ция по­ли­кон­ден­са­ции про­те­ка­ет с вы­де­ле­ни­ем спир­та и во­ды. В слу­чае ма­ло­мер­ных из­де­лий в ка­че­ст­ве свя­зую­щих мо­гут быть ис­поль­зо­ва­ны так­же оли­го­мер­ные про­дук­ты кон­ден­са­ции ди­ан­гид­ри­дов с аце­тиль­ны­ми про­из­вод­ны­ми аро­ма­тич. диа­ми­нов (при по­ли­кон­ден­са­ции вы­де­ля­ет­ся ук­сус­ная ки­сло­та).

Сре­ди али­фа­ти­че­ских П. (R – али­фа­тич. ра­ди­кал) – т. н. по­ли­ал­ка­ни­ми­дов – наи­боль­шее зна­че­ние име­ют П., по­лу­чае­мые на ос­но­ве али­фа­тич. диа­ми­нов, со­дер­жа­щих не ме­нее 9 ато­мов уг­ле­ро­да в ли­ней­ной це­пи; к ним от­но­сит­ся, напр., по­ли-1,12-до­де­ка­ме­ти­лен­пи­ро­мел­ли­ти­мид: 

По­ли­ал­ка­ни­ми­ды – тер­мо­пла­стич­ные тер­мо­стой­кие по­ли­ме­ры с хо­ро­ши­ми лить­е­вы­ми свой­ст­ва­ми, вы­дер­жи­ваю­щие крат­ко­вре­мен­ные тем­пе­ра­тур­ные на­груз­ки до 250–270 °С.

Фи­зич. свой­ст­ва П. оп­ре­де­ля­ют­ся хи­мич. строе­ни­ем их це­пей, гиб­ко­стью це­пей и си­ла­ми внут­ри- и меж­мо­ле­ку­ляр­но­го взаи­мо­дей­ст­вия. П. от­но­сят к труд­но кри­стал­ли­зую­щим­ся по­ли­ме­рам (упо­ря­до­чен­ность струк­ту­ры важ­на при по­лу­че­нии по­ли­имид­ных во­ло­кон и час­тич­но кри­стал­лич. тер­мо­пла­стич­ных свя­зую­щих).

Бла­го­да­ря уни­каль­но­му со­че­та­нию экс­плуа­та­ци­он­ных свойств (вы­со­кой те­п­ло-, ог­не-, ра­диа­ци­он­ной стой­ко­сти, ди­элек­трич. проч­но­сти, вы­со­ко­му уров­ню де­фор­ма­ци­он­но-проч­но­ст­ных свойств и те­п­ло­фи­зич. по­ка­за­те­лей) на ос­но­ве П. по­лу­ча­ют прак­ти­че­ски все ви­ды тех­нич. ма­те­риа­лов, спо­соб­ных к дли­тель­ной ра­бо­те в тех­нич. уст­рой­ст­вах в ус­ло­ви­ях по­вы­шен­ных темп-р и уров­ней ра­диа­ции (элек­тро­изо­ля­ци­он­ные плён­ки, прес­со­воч­ные и лить­е­вые ма­те­риа­лы, со­то- и пе­но­пла­сты, клеи, гер­ме­ти­ки, во­лок­на, тка­ни, ла­ки, эма­ли, свя­зую­щие для стек­ло- и уг­ле­пла­сти­ков). Вы­пус­кае­мые пром-стью элек­тро­изо­ля­ци­он­ные плён­ки на ос­но­ве П. пред­на­зна­че­ны для дли­тель­ной экс­плуа­та­ции (в те­че­ние не­сколь­ких лет при 200 °С, 1000 ч при 300 °С и не­сколь­ких часов при 400 °С) и со­хра­ня­ют гиб­кость до темп-ры –200 °С. Воз­мож­но ис­поль­зо­ва­ние П. в мик­ро­элек­тро­ни­ке. На­шли при­ме­не­ние по­ли­имид­ные за­щит­ные по­кры­тия, меж­слое­вая изо­ля­ция и др. Име­ют пер­спек­ти­ву по­ли­имид­ные мем­бра­ны для раз­де­ле­ния сме­сей га­зов и ор­га­нич. жид­ко­стей, а так­же по­лу­чае­мые на ос­но­ве П. ма­те­риа­лы для не­ли­ней­ной оп­ти­ки. По­ка­за­на био­со­вмес­ти­мость и био­стой­кость по­ли­ими­дов.

Лит.: По­ли­ими­ды – класс тер­мо­стой­ких по­ли­ме­ров. Л., 1983; Рolyamic acids and po­lyimides: synthesis, transformations and structure / Ed. M. I. Bessonov, V. A. Zubkov. Boca Raton, 1993; Ohya H., Kudryavtsev V. V., Semenova S. I. Polyimide membranes: applications, fabrications and properties. Tokyo, 1996; Ка­лу­ги­на Е. В., Гу­мар­га­лие­ва К. З., Заи­ков Г. Е. По­ли­ал­ка­ни­ми­ды. СПб., 2008.

Вернуться к началу