Полиимиды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Структурная формула полиимидов на основе тетракарбоновых кислот

Полиимиды (иногда сокращенно PI) — класс полимеров, содержащих в основной цепи имидные циклы[1], как правило, конденсированные с ароматическими или иными циклами. Наибольшее применение нашли термостойкие ароматические полиимиды — производные тетракарбоновых кислот с пятичленными имидными циклами в основной сети.

Классификация[править | править исходный текст]

По составу их основной цепи, полиимиды могут быть:

  • Алифатические (линейные полиимидов),
  • Semi-ароматические,

Ароматические: R 'и R "являются двумя атомами углерода ароматического кольца Это наиболее часто используемые полиимиды из-за их термостабильности.

В зависимости от типа взаимодействия между основными цепями:

  • Термопластичный
  • Термореактивный

Синтез[править | править исходный текст]

Полиимиды обычно получают поликонденсацией диангидридов тетракарбоновых кислот — пиромеллитовой (бензол-1,2,4,5-тетракарбоновой), 3,3',4,4'-тетракарбоксидифенила и т. п.) с диаминами, в случае синтеза термостойких полиимидов обычно используются ароматические диамины (4,4'-диаминодифенилоксид, м-фенилендиамин и т. п.). В случае плавких полиамидов поликонденсация может быть проведена в расплаве в одну стадию, однако в случае термостойких и нерастворимых полиимидов используется двухстадийный процесс. Первая стадия поликонденсации проводится в растворе, при этом взаимодействием диангидрида (например, диангидрида пиромеллитовой кислоты A) c диамином синтезируют полиамидокислоту B, в качестве растворителей обычно используются алифатические амиды (диметилформамид, N,N'-диметилацетамид, N-метилпирролидон) или диметилсульфоксид. Получившаяся на первой стадии полиамидокислота далее циклизуется в полиимид С:

Formation of polyimid hc1.png

Циклизация амидокислоты в полиимид (имидизация) может быть осуществлена как термически, так и химически.

При термической имидизации сформированные из полиамидокислоты пленки, волокна или порошок нагреваются в вакууме или инертной атмосфере до 300—350 °C, при этом происходит отщепление воды и замыкание имидного цикла; степень полимеризации в этом процессе обычно уменьшается.

При химической имидизации раствор полиамидокислоты обрабатывается смесью ангидрида карбоновой кислоты (чаще всего уксусноым ангидридом) и третичного амина (триэтиламином, пиридином и т. п.), процесс идет при относительно низких температурах (20-100 °C) и с сохранением степени полимеризации исходной полиамидокислоты.

Полиимиды также синтезируют взаимодействием ангидридов тетракарбоновых кислот с диизоцианатами, реакция идет с выделением диоксида углерода: Polyimidization.png

Свойства[править | править исходный текст]

Термореактивные полиимиды известны термической стабильностью, хорошей химической стойкостью, отличными механическими свойствами, имеют оранжевый / жёлтый цвет. Полиимиды армируют углеродным или стекловолокном получая композитные материалы. Термореактивные полиимиды демонстрируют высокую прочность на растяжение . Эти свойства сохраняются до температуры 232 ° C. На большинство полиимидов не действуют часто используемые растворители и масла — в том числе углеводороды, сложные эфиры, эфиры, спирты и фреоны . Они также устойчивы к слабым кислотам, но не рекомендуется их использования в средах, содержащих щелочи и неорганические кислоты.

Применение[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Maréchal, E.; E. S. Wilks (2001). «Generic source-based nomenclature for polymers(IUPAC Recommendations 2001)». Pure and Applied Chemistry 73 (9): 1511-1519. DOI:10.1351/pac200173091511. ISSN 1365-3075 0033-4545, 1365-3075. Проверено 2013-03-04.
  2. Y. Tamenori, J. Synchrotron Rad. (2010), 17, 243-249

Ссылки[править | править исходный текст]