Полиимиды

Структурная формула полиимидов на основе тетракарбоновых кислот

Полиимиды (иногда сокращенно PI) — класс полимеров, содержащих в основной цепи имидные циклы, 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

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

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 имиды (диметилформамид, N,N'-диметилацетамид, N-метилпирролидон) или диметилсульфоксид. Получившаяся на первой стадии полиамидокислота далее циклизуется в полиимид С:

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 поламидокислоты 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 віделением диоксида углерода:

Свойства

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.

Ссылки

• Полиимиды