La poliimida (PI) es un polímero de ingeniería de alta temperatura desarrollado originalmente por DuPont. La PI presenta una excelente combinación de estabilidad térmica (>500 °C), tenacidad mecánica y resistencia química. Posee excelentes propiedades dieléctricas y un coeficiente de expansión térmica inherentemente bajo. Se forma a partir de diaminas y dianhídridos.
La poliimida (abreviada como PI o P84) es un tipo de polímero que contiene un anillo imida (-CO-NR-CO) en la cadena principal. Es uno de los polímeros orgánicos con mejores propiedades integrales, con amplias posibilidades de aplicación en temperaturas, resistencia a la corrosión química, alta resistencia, etc., y su resistencia a altas temperaturas puede superar los 400 °C. Su rango de temperatura de uso prolongado es de -200 a 300 °C, algunas piezas no presentan un punto de fusión evidente y presenta un alto rendimiento de aislamiento. Su constante dieléctrica es de 4,0 a 103 Hz y su pérdida dieléctrica es de tan solo 0,004 a 0,007. Pertenece a la clase de aislamiento F a H.
Los métodos de hilado de fibra de poliimida se dividen en hilado húmedo e hilado seco. Dependiendo de si la suspensión de hilado es poliimida o ácido poliámico, existen hilaturas de un solo paso y de dos pasos. El primer paso consiste en hilar una solución concentrada de ácido poliámico mediante hilado húmedo o seco para obtener fibra de ácido poliámico. El segundo paso es hilar el primer paso. La fibra de poliimida se obtiene por ciclización química o térmica de la fibra de ácido poliámico, por lo que se denomina método de dos pasos. El hilado de dos pasos de la fibra de poliimida es un método que se ha utilizado comúnmente desde el desarrollo de la fibra de poliimida. El proceso de estiramiento de la fibra puede realizarse en el primer paso o puede imidizarse en el segundo paso. Según la estructura química de la unidad repetitiva.
La poliimida se divide en tres tipos: alifática, semiaromática y aromática. Según la fuerza de interacción entre cadenas, se divide en reticulada y no reticulada. Gracias a sus excelentes características de rendimiento y síntesis, se reconocen plenamente sus amplias posibilidades de aplicación, tanto como material estructural como funcional. Se la conoce como una "solucionadora de problemas" y se cree que "sin la poliimida, la tecnología microelectrónica actual no existiría". Gracias a sus propiedades físicas estables, su altísima resistencia térmica, sus sólidas propiedades mecánicas, sus excelentes propiedades dieléctricas y su resistencia química entre 196 °C y 300 °C, el PI se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, la automoción y los bienes de consumo.
Propiedades de la fibra de poliimida
Propiedades de la poliimida (PI, P84): índice de oxígeno limitante 38, buena resistencia a la radiación, resistencia 3,8 cN/dtex, elongación 32%, módulo 35 cN/dtex, densidad 1,41 g/cm, contracción en agua hirviendo y a 250 ℃ inferior al 0,5% y 1% respectivamente.
La poliimida de alta resistencia y alto módulo tiene resistencia a altas temperaturas, resistencia a bajas temperaturas, resistencia a la radiación, resistencia al fuego y no toxicidad, y tiene excelentes propiedades mecánicas, estabilidad dimensional, estabilidad química y biocompatibilidad. Sin goteo, autoextinguible cuando se retira del fuego y excelente aislamiento térmico. La fibra de poliimida tiene buena capacidad de hilado. La poliimida combina retención de calor, antibacteriana, infrarrojo lejano y otras funciones. La poliimida tiene una excelente estabilidad térmica y su temperatura de descomposición generalmente ronda los 500 °C.
La poliimida puede soportar temperaturas extremadamente bajas, como no ser frágil en helio líquido a -269 °C, y tiene una resistencia térmica extremadamente alta por encima de los 450 °C. Las variedades de poliimida son insolubles en disolventes orgánicos y estables a los ácidos diluidos. La poliimida tiene buenas propiedades dieléctricas, con una constante dieléctrica de aproximadamente 3,4. La poliimida es un polímero autoextinguible con baja tasa de generación de humo. Debido al bajo coeficiente de expansión térmica, la expansión térmica es pequeña y la estabilidad dimensional es alta.
Aplicación de fibra de poliimida
Aplicaciones de la poliimida (PI, P84): La fibra de poliimida es un material polimérico de alto rendimiento con excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión química y alta resistencia. Su rango de aplicación es muy amplio. A continuación, se presentan algunos usos comunes de la fibra de poliimida:
1. Sector textil y de confección. La fibra de poliimida posee una buena hilandería y se puede utilizar para fabricar textiles en diversas ocasiones especiales. Gracias a su resistencia a altas y bajas temperaturas, su retardancia al fuego, su ausencia de goteo, su autoextinguibilidad al retirarla del fuego y su excelente aislamiento térmico, la ropa de protección térmica de fibra de poliimida es cómoda, se adapta bien a la piel y es ignífuga permanente. Además, es dimensionalmente estable, segura y de larga vida útil. En comparación con otras fibras, también es un excelente material de aislamiento térmico gracias a su baja conductividad térmica. En cuanto a la ropa de protección laboral, el sector metalúrgico de nuestro país necesita anualmente 50.000 conjuntos de ropa de trabajo termoaislante, transpirable, suave e ignífuga, mientras que los sectores hidroeléctrico, nuclear, geológico y minero, petroquímico, petrolero y otros requieren 300.000 conjuntos de ropa de protección al año y aproximadamente 300 toneladas de fibra especial para ropa de protección, resistente a altas temperaturas e ignífuga.
La fibra textil de poliimida es un tipo completamente nuevo en la industria textil global. Su excelente rendimiento se originó debido a la demanda de nuevos materiales en la industria aeroespacial. Integra funciones como retención de calor, propiedades antibacterianas y radiación infrarroja lejana nativa. Es una innovación en la tradición. Material completamente nuevo para telas textiles. Se puede utilizar para fabricar telas de protección contra el frío extremo, telas cálidas y antibacterianas, productos sanitarios con radiación infrarroja lejana y otros productos funcionales.
Las telas no tejidas de fibra de poliimida son ideales para la fabricación de ropa ignífuga y retardante de llama, como ropa de protección para fuerzas blindadas, trajes de competición ignífugos y trajes de vuelo. Este tipo de tela no tejida de nanofibras también se puede utilizar para confeccionar ropa funcional cómoda y abrigada, como ropa militar, ropa de higiene médica y ropa de evacuación. Ropa informal para el mal olor corporal, ropa especial para la prevención de armas biológicas y químicas, ropa de protección médica, máscaras de protección contra humo de alta eficiencia, etc. El fieltro punzonado de fibra de poliimida P84 se acolcha sobre tela ligera P84 y se utiliza como aislante en el interior de las chaquetas de los bomberos. Su tacto suave, su resistencia al calor y su no inflamabilidad justifican su uso en ropa de protección.
La fibra de poliimida P84 se utiliza principalmente en mezclas de tejidos con el objetivo principal de proporcionar una protección óptima y comodidad de uso. Los principales ingredientes de mezcla son la viscosa ignífuga y la para-aramida. Los gramajes de los tejidos, desde 175 g/m², las diferentes proporciones de mezcla y las diferentes estructuras, se adaptan perfectamente a cada aplicación específica. Estos tejidos se utilizan como capas exteriores de trajes y chaquetas para bomberos, militares e industriales. Las pruebas confirmaron la ausencia de postcombustión, mínima emisión de humo y la ausencia de formación o emisión de sustancias tóxicas.
La fibra de poliimida se utiliza en equipos de protección individual (EPI), como trajes de extinción de incendios, protectores de espalda y guantes. La fibra de poliimida P84 proporciona protección térmica con un peso más ligero. Su forma única permite que su ropa o equipo de protección individual (EPI) proporcione una excelente barrera contra estas partículas dañinas, a la vez que maximiza el flujo de aire, garantizando una protección total. Los textiles que utilizan fibras de poliimida P84 tienen la sorprendente capacidad de permitir que la piel respire, a la vez que resisten las altas temperaturas y el ambiente circundante. Permite que el aire fluya libremente, lo que favorece el sistema de refrigeración natural del cuerpo y reduce el riesgo de estrés térmico peligroso para los bomberos y otros profesionales que trabajan en entornos con temperaturas extremas.
2. Campo aeroespacial: La fibra de poliimida tiene importantes aplicaciones en el sector aeroespacial. Se puede utilizar para fabricar piezas de motores de aeronaves, carcasas de naves espaciales, toberas de cohetes y otras piezas estructurales resistentes a altas temperaturas. Gracias a su excelente resistencia a altas temperaturas y alta resistencia, las fibras de poliimida pueden soportar temperaturas y presiones extremadamente altas, manteniendo la estabilidad de sus propiedades mecánicas.
3. Campo electrónico y eléctrico: La fibra de poliimida también se utiliza ampliamente en el campo de la electrónica y la electricidad. Se puede emplear para fabricar piezas aislantes de alta temperatura, conectores, placas de circuitos, etc. La fibra de poliimida posee buenas propiedades de resistencia térmica, resistencia química y aislamiento eléctrico, y puede proteger eficazmente los componentes electrónicos de daños causados por altas temperaturas y sustancias químicas.
4. Industria automotriz: La fibra de poliimida también tiene importantes aplicaciones en la industria automotriz. Se puede utilizar para fabricar piezas como tapas de motor, tubos de escape y sistemas de frenos. La fibra de poliimida tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y al desgaste, lo que puede aumentar la vida útil y la fiabilidad de las piezas de automóviles. Fabricación de semiconductores y paneles LCD.
5. Campo energético: Las fibras de poliimida también se utilizan ampliamente en el sector energético. Se pueden emplear para fabricar membranas electrolíticas para celdas de combustible de alta temperatura, películas conductoras transparentes para celdas solares y capas de difusión de gases para celdas de combustible. La fibra de poliimida presenta buena resistencia a altas temperaturas y a la corrosión, lo que mejora la eficiencia y la estabilidad de los equipos energéticos.
6. Campo médico: La fibra de poliimida también tiene aplicaciones en el campo médico. Se puede utilizar para fabricar vasos sanguíneos artificiales, válvulas cardíacas e instrumental quirúrgico. Presenta una excelente biocompatibilidad y resistencia química, lo que reduce la irritación y los daños a los pacientes y mejora la seguridad y el éxito de las cirugías. Además de las principales aplicaciones mencionadas, la fibra de poliimida también se puede utilizar para fabricar materiales en otros campos especializados, como sensores de alta temperatura, ropa ignífuga y ropa de protección. En general, la fibra de poliimida, como material polimérico de alto rendimiento, tiene un amplio potencial de aplicación y un gran valor.
7. La poliimida no es tóxica. Se puede utilizar para fabricar vajillas y utensilios médicos y puede soportar miles de esterilizaciones.
8. Medios filtrantes para la limpieza de gases calientes de alta eficiencia en plantas de cemento, filtración de alta temperatura en plantas de energía de residuos, filtración de alta temperatura en centrales térmicas, filtración de alta temperatura en calderas de carbón, incineración de madera y lodos, plantas de acero e incineración de estiércol de pollo.
9. El filamento de poliimida se utiliza para embalaje y se emplea en campos de sellado industrial que son resistentes a altas temperaturas y corrosión química.
10. Se utiliza en materiales de filtrado de polvo de alta temperatura, materiales de aislamiento eléctrico, diversos tipos de ropa protectora ignífuga resistente a altas temperaturas, paracaídas, estructuras de panal y materiales de sellado térmico, refuerzos de materiales compuestos y materiales antirradiación.
11. Se utiliza en la industria aeroespacial, circuitos impresos flexibles, automoción, calentadores, etiquetas de código de barras, cintas sensibles a la presión, aislamiento eléctrico, seguridad, plantillas de PCB, componentes de altavoces, interconexiones electrónicas de alta densidad, sellos mecánicos de alta temperatura y módulos fotovoltaicos.
