Polyimid (PI) ist ein Hochtemperatur-Konstruktionspolymer, das ursprünglich von DuPont entwickelt wurde. PI zeichnet sich durch eine hervorragende Kombination aus thermischer Stabilität (> 500 °C), mechanischer Belastbarkeit und chemischer Beständigkeit aus. Es verfügt über ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften und einen von Natur aus niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Es wird aus Diaminen und Dianhydriden hergestellt.
Polyimid (Polyimid, abgekürzt PI oder P84) bezeichnet einen Polymertyp mit einem Imidring (-CO-NR-CO) in der Hauptkette. Es zählt zu den organischen Polymermaterialien mit den besten Gesamteigenschaften und bietet Vorteile wie einen breiten Temperaturbereich, chemische Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit usw. Die Temperaturbeständigkeit kann über 400 °C erreichen. Der Langzeittemperaturbereich liegt zwischen -200 und 300 °C. Einige Teile haben keinen offensichtlichen Schmelzpunkt und zeichnen sich durch eine hohe Isolationsleistung aus. Die Dielektrizitätskonstante beträgt 4,0 bei 103 Hz, der dielektrische Verlust beträgt lediglich 0,004–0,007. Es gehört zur Isolationsklasse F bis H.
Polyimidfaser-Spinnverfahren werden in Nass- und Trockenspinnen unterteilt. Je nachdem, ob die Spinnaufschlämmung Polyimid oder Polyamidsäure ist, gibt es einstufiges und zweistufiges Spinnen. Der erste Schritt besteht darin, eine konzentrierte Polyamidsäurelösung durch Nass- oder Trockenspinnen zu spinnen, um Polyamidsäurefasern zu erhalten. Der zweite Schritt besteht darin, den ersten Schritt zu spinnen. Polyimidfasern werden durch chemische oder thermische Zyklisierung von Polyamidsäurefasern gewonnen, daher spricht man von einem zweistufigen Verfahren. Das zweistufige Spinnen von Polyimidfasern ist ein seit der Entwicklung von Polyimidfasern weit verbreitetes Verfahren. Der Faserstreckprozess kann im ersten Schritt durchgeführt oder im zweiten Schritt imidiert werden. Entsprechend der chemischen Struktur der Wiederholungseinheit.
Polyimid lässt sich in drei Typen unterteilen: aliphatisches, teilaromatisches und aromatisches Polyimid. Je nach Wechselwirkungskraft zwischen den Ketten wird es in vernetzte und unvernetzte Typen unterteilt. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften in Leistung und Synthese ist das enorme Anwendungspotenzial von Polyimid, sei es als Struktur- oder Funktionswerkstoff, anerkannt. Es gilt als „Problemlöser“. Man ist überzeugt, dass es ohne Polyimid heute keine Mikroelektronik gäbe. Aufgrund seiner stabilen physikalischen Eigenschaften, seiner extrem hohen Hitzebeständigkeit, seiner starken mechanischen Eigenschaften, seiner hervorragenden dielektrischen Eigenschaften und seiner chemischen Beständigkeit zwischen 196 °C und 300 °C findet PI breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und in der Konsumgüterindustrie.
Eigenschaften von Polyimidfasern
Eigenschaften von Polyimid (PI, P84): Sauerstoffgrenzwertindex 38, gute Strahlungsbeständigkeit, Festigkeit 3,8 cN/dtex, Dehnung 32 %, Modul 35 cN/dtex, Dichte 1,41 g/cm, Schrumpfung in kochendem Wasser und bei 250 °C weniger als 0,5 % bzw. 1 %.
Polyimid mit hoher Festigkeit und hohem Elastizitätsmodul ist hochtemperaturbeständig, kältebeständig, strahlungsbeständig, flammhemmend und ungiftig und verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, Dimensionsstabilität, chemische Stabilität und Biokompatibilität. Kein Tropfen, selbstverlöschend, wenn es aus dem Feuer genommen wird, und hervorragende Wärmeisolierung. Polyimidfaser hat eine gute Spinnbarkeit. Polyimid vereint Wärmespeicherung, antibakterielle, Ferninfrarot- und andere Funktionen. Polyimid hat eine ausgezeichnete Wärmestabilität und seine Zersetzungstemperatur liegt im Allgemeinen bei etwa 500 °C.
Polyimid hält extrem niedrigen Temperaturen stand, versprödet beispielsweise in flüssigem Helium bei -269 °C nicht und weist eine extrem hohe Hitzebeständigkeit über 450 °C auf. Polyimidsorten sind in organischen Lösungsmitteln unlöslich und gegenüber verdünnten Säuren stabil. Polyimid hat gute dielektrische Eigenschaften mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 3,4. Polyimid ist ein selbstverlöschendes Polymer mit geringer Rauchentwicklungsrate. Aufgrund des niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten ist die Wärmeausdehnung gering und die Dimensionsstabilität hoch.
Polyimidfaseranwendung
Anwendungen von Polyimid (PI, P84) Polyimidfasern sind Hochleistungspolymere mit ausgezeichneter Temperaturbeständigkeit, chemischer Korrosionsbeständigkeit und hoher Festigkeit. Ihr Anwendungsspektrum ist sehr breit. Im Folgenden sind einige gängige Verwendungsmöglichkeiten von Polyimidfasern aufgeführt:
1. Textil- und Bekleidungsbereich: Polyimidfasern lassen sich gut spinnen und eignen sich für verschiedene Anlässe. Dank ihrer hohen und niedrigen Temperaturbeständigkeit, Flammhemmung, Tropffestigkeit, Selbstverlöschung nach dem Entfernen aus dem Feuer und ihrer hervorragenden Wärmedämmung ist wärmeisolierende Schutzkleidung aus Polyimidfasern angenehm zu tragen, passt sich gut der Haut an und ist dauerhaft flammhemmend. Sie ist außerdem formstabil, sicher und langlebig. Im Vergleich zu anderen Fasern eignet sie sich aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit auch hervorragend als Wärmedämmstoff. Im Bereich Arbeitsschutzkleidung benötigt die Metallurgie in China jährlich 50.000 wärmeisolierende, atmungsaktive, weiche und flammhemmende Arbeitskleidung. Wasserkraft, Nuklearindustrie, Geologie und Bergbau, Petrochemie, Ölfelder und andere Bereiche benötigen jährlich 300.000 Schutzkleidungsstücke und etwa 300 Tonnen hochtemperaturbeständige und flammhemmende Spezialschutzkleidungsfasern.
Polyimid-Bekleidungsfasern sind ein brandneuer Typ in der globalen Textilindustrie. Ihre herausragende Leistungsfähigkeit verdankt sie der Nachfrage nach neuen Materialien in der Luft- und Raumfahrt. Sie vereint Funktionen wie Wärmespeicherung, antibakterielle Wirkung und natives Ferninfrarot. Sie ist eine bahnbrechende Tradition. Ein brandneues Bekleidungsmaterial für Bekleidungsstoffe. Geeignet für die Herstellung von warmen, antibakteriellen Textilien zum Schutz vor extremer Kälte, Ferninfrarot-Gesundheitsprodukten und anderen Funktionsprodukten.
Vliesstoffe aus Polyimidfasern sind das ideale Fasermaterial für die Herstellung feuerfester und flammhemmender Kleidung, beispielsweise Schutzkleidung für Panzertruppen, flammhemmende Rennanzüge und Fluganzüge. Aus dieser Art von Nanofaser-Vliesstoffen lassen sich auch bequeme und warme Funktionskleidung herstellen, beispielsweise Militärkleidung, medizinische Hygienekleidung und Einsatzkleidung. Auch Freizeitkleidung gegen Körpergeruch, Spezialkleidung zum Schutz vor biologischen und chemischen Waffen, medizinische Schutzkleidung, hocheffiziente Rauchschutzmasken usw. werden daraus hergestellt. Nadelfilz aus P84-Polyimidfasern wird auf leichtes P84-Gewebe gesteppt und als Isolierung an der Innenseite von Feuerwehrjacken verwendet. Das weiche Tragegefühl von P84 sowie seine Hitzebeständigkeit und Nichtentflammbarkeit sind die Gründe für seine Verwendung in Schutzkleidung.
P84-Polyimidfasern werden hauptsächlich in Gewebemischungen eingesetzt, um optimalen Schutz und Tragekomfort zu gewährleisten. Die wichtigsten Mischpartner sind FR-Viskose und Para-Aramid. Gewebegewichte ab 175 g/m², unterschiedliche Mischungsverhältnisse und Strukturen lassen sich optimal an die jeweilige Anwendung anpassen. Diese Gewebe werden als Außenhüllen für Anzüge und Jacken bei Feuerwehr, Militär und Industrie eingesetzt. Tests bestätigten, dass kein Nachbrennen, minimale Rauchentwicklung und keine Bildung oder Emission giftiger Substanzen auftritt.
Polyimidfasern werden in persönlicher Schutzausrüstung (PSA) wie Feuerwehranzügen, Rückenschutz und Handschuhen verwendet. Polyimid P84-Fasern bieten Hitzeschutz bei geringem Gewicht. Die einzigartige Form von Polyimid P84 ermöglicht Ihrer persönlichen Schutzkleidung oder persönlichen Schutzausrüstung (PSA) eine hervorragende Barriere gegen diese schädlichen Partikel und maximiert gleichzeitig die Luftzirkulation für umfassenden Schutz. Textilien mit Polyimid P84-Fasern haben die erstaunliche Fähigkeit, die Haut atmen zu lassen und gleichzeitig hohen Temperaturen und Umgebungseinflüssen standzuhalten. Sie ermöglichen eine ungehinderte Luftzirkulation, unterstützen das natürliche Kühlsystem des Körpers und reduzieren die Gefahr gefährlicher Hitzebelastung für Feuerwehrleute und andere Berufstätige, die in extremen Temperaturumgebungen arbeiten.
2. Luft- und Raumfahrtbereich: Polyimidfasern finden wichtige Anwendung in der Luft- und Raumfahrt. Sie können zur Herstellung von Flugzeugtriebwerksteilen, Raumfahrzeuggehäusen, Raketendüsen und anderen Hochtemperatur-Strukturteilen verwendet werden. Dank ihrer hervorragenden Temperaturbeständigkeit und hohen Festigkeit halten Polyimidfasern extrem hohen Temperaturen und Drücken stand und behalten dabei ihre mechanischen Eigenschaften.
3. Elektronischer und elektrischer Bereich: Polyimidfasern werden auch häufig in der Elektronik und Elektrotechnik eingesetzt. Sie eignen sich zur Herstellung von Hochtemperatur-Isolierteilen, Steckverbindern, Leiterplatten usw. Polyimidfasern zeichnen sich durch gute Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit und elektrische Isoliereigenschaften aus und schützen elektronische Bauteile wirksam vor Schäden durch hohe Temperaturen und chemische Substanzen.
4. Automobilindustrie: Polyimidfasern finden auch in der Automobilindustrie wichtige Anwendung. Sie können zur Herstellung von Automobilteilen wie Motorabdeckungen, Auspuffrohren und Bremssystemen verwendet werden. Polyimidfasern zeichnen sich durch eine hervorragende Temperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit aus, was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Automobilteilen verbessern kann.
5. Energiefeld: Polyimidfasern finden auch im Energiebereich breite Anwendung. Sie können zur Herstellung von Elektrolytmembranen für Hochtemperatur-Brennstoffzellen, transparenten leitfähigen Folien für Solarzellen und Gasdiffusionsschichten für Brennstoffzellen verwendet werden. Polyimidfasern weisen eine gute Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit auf, was die Effizienz und Stabilität von Energieanlagen verbessern kann.
6. Medizinischer Bereich: Polyimidfasern finden auch Anwendung im medizinischen Bereich. Sie können zur Herstellung künstlicher Blutgefäße, Herzklappen und chirurgischer Instrumente verwendet werden. Polyimidfasern weisen eine ausgezeichnete Biokompatibilität und chemische Beständigkeit auf, wodurch Reizungen und Schäden bei Patienten reduziert und die Sicherheit und Erfolgsquote von Operationen verbessert werden können. Neben den oben genannten Hauptanwendungsgebieten können Polyimidfasern auch zur Herstellung von Materialien in anderen Spezialbereichen wie Hochtemperatursensoren, feuerfester Kleidung und Schutzkleidung verwendet werden. Generell bietet Polyimidfaser als Hochleistungspolymermaterial breite Anwendungsmöglichkeiten und einen breiten Anwendungswert.
7. Polyimid ist ungiftig kann zur Herstellung von Geschirr und medizinischen Utensilien verwendet werden und hält Tausenden von Sterilisationen stand
8. Filtermedien für die hocheffiziente Heißgasreinigung in Zementwerken, Hochtemperaturfiltration in Müllverbrennungsanlagen, Hochtemperaturfiltration in Wärmekraftwerken, Hochtemperaturfiltration in Kohlekesseln, Holz- und Schlammverbrennung, Stahlwerken und Hühnermistverbrennung,
9. Polyimidfilamente werden zum Verpacken verwendet und kommen in industriellen Dichtungsbereichen zum Einsatz, wo sie gegen hohe Temperaturen und chemische Korrosion beständig sind.
10. Wird in Hochtemperatur-Staubfiltermaterialien, elektrischen Isoliermaterialien, verschiedenen Arten hochtemperaturbeständiger flammhemmender Schutzkleidung, Fallschirmen, Wabenstrukturen und Heißsiegelmaterialien, Verbundmaterialverstärkungen und Strahlungsschutzmaterialien verwendet.
11. Wird in der Luft- und Raumfahrt, flexiblen Leiterplatten, im Automobilbereich, in Heizgeräten, Barcode-Etiketten, druckempfindlichen Bändern, elektrischer Isolierung, Sicherheit, PCB-Vorlagen, Lautsprecherkomponenten, elektronischen Verbindungen mit hoher Dichte, Hochtemperatur-Gleitringdichtungen und Photovoltaikmodulen verwendet.
