Polyimide (PI) is een klasse polymere verbindingen die een imidering (-CO-N-CO-) in de hoofdketen bevatten. Het beschikt over uitstekende eigenschappen zoals hoge temperatuurbestendigheid, stralingsweerstand, chemische corrosieweerstand, hoge sterkte en hoge modulus, en wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, elektronica-, automobiel- en machine-industrie. Het productieproces van polyimide omvat voornamelijk de voorbereiding van de grondstoffen, de polymerisatiereactie, de imidisatiereactie, de na-verwerking en het vormen.
In de fase van de voorbereiding van de grondstoffen omvatten de belangrijkste grondstoffen dianhydriden (zoals pyromellitisch dianhydride PMDA) en diaminen (zoals diaminodifenylether ODA), evenals oplosmiddelen (zoals N,N- dimethylacetamide DMAc, N- methylpyrrolidon NMP, enz.). Grondstoffen moeten een strenge kwaliteitscontrole ondergaan om ervoor te zorgen dat hun zuiverheids- en onzuiverheidsgehalte aan de productievereisten voldoet. De keuze van het oplosmiddel heeft een aanzienlijke invloed op de polymerisatiesnelheid en de prestaties van polyimide; daarom moet het worden geselecteerd op basis van specifieke productvereisten.
De polymerisatiereactie is de kernstap bij de productie van polyimide en wordt doorgaans uitgevoerd met behulp van een twee--methode. De eerste stap is prepolymerisatie, waarbij dianhydride en diamine in een specifieke verhouding in een oplosmiddel worden gemengd en bij lage temperatuur worden onderworpen aan een polycondensatiereactie om een polyaminezuur (PAA)-oplossing te genereren. Deze stap vereist strikte controle van de reactietemperatuur, tijd en grondstofverhouding om ervoor te zorgen dat het molecuulgewicht en de verdeling van het polyaminezuur aan de vereisten voldoen. De tweede stap is polymerisatie, waarbij de geprepolymeriseerde polyaminezuuroplossing verder wordt gereageerd bij een hogere temperatuur om de moleculaire ketens verder te laten groeien, waardoor hoog-moleculair-polyaminezuur wordt gevormd.
Imidisatie is de belangrijkste stap bij het omzetten van polyamidezuur in polyimide. Imidisatie kan worden uitgevoerd door middel van thermische imidisatie of chemische imidisatie. Thermische imidisatie omvat het coaten van de polyaminezuuroplossing op een substraat en het bakken ervan op hoge temperatuur om het polyaminezuur te dehydrateren en te cycliseren, waardoor een polyimidefilm wordt gevormd. Chemische imidisatie omvat het toevoegen van een dehydraterend middel (zoals azijnzuuranhydride) en een katalysator (zoals pyridine) aan de polyaminezuuroplossing en het reageren bij een lagere temperatuur om polyimide te genereren. Chemische imidisatie heeft een snellere reactiesnelheid, maar de productprestaties kunnen enigszins inferieur zijn aan die van thermisch geïmidiseerde producten.
De stappen na-verwerking omvatten wassen, drogen en verpulveren, met als doel oplosmiddelen, niet-gereageerde grondstoffen en onzuiverheden uit polyimide te verwijderen, waardoor de zuiverheid en prestaties van het product worden verbeterd. Wassen gebeurt doorgaans met water of organische oplosmiddelen om resterende oplosmiddelen en onzuiverheden te verwijderen. Bij het drogen worden methoden gebruikt zoals drogen met hete lucht of vacuümdrogen om vocht en vluchtige stoffen uit het polyimide te verwijderen, waardoor de stabiliteit van het product wordt gegarandeerd. Door het verpulveren worden de gedroogde polyimideblokken tot poeder afgebroken, waardoor daaropvolgende vormprocessen worden vergemakkelijkt.
Vormprocessen omvatten het vormen van polyimidepoeder of -film tot producten van de gewenste vorm en grootte. Vormmethoden omvatten spuitgieten, extrusie, compressiegieten en strekken. Spuitgieten is geschikt voor het produceren van polyimideproducten met complexe vormen en hoge maatnauwkeurigheidseisen, zoals tandwielen en lagers. Extrusiegieten is geschikt voor het produceren van polyimideprofielen met doorlopende lengte, zoals buizen en staven. Compressiegieten is geschikt voor het produceren van grote- dikwandige polyimideproducten-, zoals platen en structurele componenten. Rekgieten wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van polyimidefilms, waarbij de oriëntatie en mechanische eigenschappen van de film door middel van uitrekken worden verbeterd.
Tijdens de productie van polyimide moet aandacht worden besteed aan veiligheid en milieubescherming. De polymerisatie- en imidisatiereacties kunnen schadelijke gassen en afvalvloeistoffen genereren, waardoor effectieve ventilatie- en afgasbehandelingsmaatregelen nodig zijn om een veilige productieomgeving te garanderen. Tegelijkertijd moeten afvalvloeistoffen en residuen op de juiste manier worden behandeld om milieuvervuiling te voorkomen.
