Полиимид (PI) е клас полимерни съединения, съдържащи имиден пръстен (-CO-N-CO-) в основната си верига. Притежава отлични свойства като устойчивост на висока температура, устойчивост на радиация, устойчивост на химическа корозия, висока якост и висок модул и се използва широко в космическата, електронната, автомобилната и машинната промишленост. Производственият процес на полиимид включва основно подготовка на суровината, реакция на полимеризация, реакция на имидизация, пост-обработка и формоване.
В етапа на приготвяне на суровината основните суровини включват дианхидриди (като пиромелитов дианхидрид PMDA) и диамини (като диаминодифенил етер ODA), както и разтворители (като N,N-диметилацетамид DMAc, N-метилпиролидон NMP и др.). Суровините трябва да бъдат подложени на строга проверка на качеството, за да се гарантира, че тяхната чистота и съдържание на примеси отговарят на производствените изисквания. Изборът на разтворител има значително влияние върху скоростта на полимеризация и ефективността на полиимида; следователно трябва да бъде избран въз основа на специфични изисквания към продукта.
Реакцията на полимеризация е основната стъпка в производството на полиимид и обикновено се извършва чрез дву-етапен метод. Първата стъпка е преполимеризация, при която дианхидрид и диамин се смесват в разтворител в специфично съотношение и се подлагат на реакция на поликондензация при ниска температура, за да се получи разтвор на полиамидна киселина (PAA). Тази стъпка изисква строг контрол на реакционната температура, времето и съотношението на суровините, за да се гарантира, че молекулното тегло и разпределението на полиаминовата киселина отговарят на изискванията. Втората стъпка е полимеризация, при която преполимеризираният разтвор на полиаминова киселина реагира допълнително при по-висока температура, за да позволи на молекулните вериги да растат допълнително, образувайки полиаминова киселина с високо-молекулно-тегло.
Имидизацията е ключовата стъпка в превръщането на полиаминовата киселина в полиимид. Имидизацията може да се извърши или чрез термична имидизация, или чрез химична имидизация. Термичната имидизация включва покриване на разтвора на полиаминова киселина върху субстрат и изпичането му при висока температура за дехидратиране и циклизиране на полиаминовата киселина, образувайки полиимиден филм. Химическата имидизация включва добавяне на дехидратиращ агент (като оцетен анхидрид) и катализатор (като пиридин) към разтвора на полиаминова киселина и реакция при по-ниска температура за генериране на полиимид. Химическата имидизация има по-бърза скорост на реакция, но производителността на продукта може да е малко по-ниска от тази на термично имидирани продукти.
Стъпките на последваща -обработка включват измиване, сушене и пулверизиране с цел премахване на разтворители, нереагирали суровини и примеси от полиимид, подобряване на чистотата и ефективността на продукта. Измиването обикновено се извършва с вода или органични разтворители за отстраняване на остатъчните разтворители и примеси. Сушенето използва методи като сушене с горещ въздух или вакуумно сушене за отстраняване на влагата и летливите вещества от полиимида, осигурявайки стабилност на продукта. Пулверизирането разгражда изсушените полиимидни блокове на прах, улеснявайки последващите процеси на формоване.
Процесите на формоване включват оформяне на полиимиден прах или филм в продукти с желаната форма и размер. Методите за формоване включват леене под налягане, екструдиране, пресоване и разтягане. Шприцоването е подходящо за производство на продукти от полиимид със сложни форми и високи изисквания за точност на размерите, като зъбни колела и лагери. Екструзионното формоване е подходящо за производство на полиимидни профили с непрекъсната дължина, като тръби и пръти. Компресионното формоване е подходящо за производство на големи-размери, дебело-стенни полиимидни продукти, като листове и структурни компоненти. Разтягащото се формоване се използва главно за производство на полиимидни филми, подобряващи ориентацията и механичните свойства на филма чрез разтягане.
По време на производството на полиимид трябва да се обърне внимание на безопасността и опазването на околната среда. Реакциите на полимеризация и имидизация могат да генерират вредни газове и отпадъчни течности, което изисква ефективна вентилация и мерки за третиране на отпадъчни газове, за да се осигури безопасна производствена среда. Едновременно с това отпадъчните течности и остатъци трябва да бъдат правилно третирани, за да се предотврати замърсяването на околната среда.
