1. 聚酰亚胺泡沫材料
聚酰亚胺材料用途广泛,分别以薄膜、纤维、光敏材料、泡沫和复合材料应用于柔性屏幕、轨道交通、航空航天、防火材料、光刻胶、电子封装、风机叶片、军舰、汽车等若干领域。
2. 聚酰亚胺泡沫材料在航空航天飞行器中应用进展
可分为5类优点。
(1)优异的耐热性。聚酰亚胺的分解温度一般超过500℃,有时甚至更高,是目前已知的有机聚合物中热稳定性最高的品种之一,这主要是因为分子链中含有大量的芳香环。
(2)优异的机械性能。未增强的基体材料的抗张强度都在100MPa以上。用均酐制备的Kapton薄膜抗张强度为170MPa,而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)可达到400MPa。聚酰亚胺纤维的弹性模量可达到500MPa,仅次于碳纤维。
(3)良好的化学稳定性及耐湿热性。聚酰亚胺材料一般不溶于有机溶剂,耐腐蚀、耐水解。改变分子设计可以得到不同结构的品种。有的品种经得起2个大气压下、120℃,500h的水煮。
(4)良好的耐辐射性能。聚酰亚胺薄膜在5×109rad剂量辐射后,强度仍保持86%;某些聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电子辐射后,其强度保持率为90%。
(5)良好的介电性能。介电常数小于3.5,如果在分子链上引入氟原子,介电常数可降到2.5左右,介电损耗为10,介电强度为100至300kV/mm,体积电阻为1015-17Ω•cm。因此,含氟聚酰亚胺材料的合成是目前较为热门的研究领域。
3. 聚酰亚胺泡沫材料的研究进展与应用
(1)薄膜:是聚酰亚胺最早的商品之一,用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板。
(2)涂料:作为绝缘漆用于电磁线,或作为耐高温涂料使用。
(3)先进复合材料:用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2、4M,飞行时表面温度为177℃,要求使用寿命为60000h,据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料,每架飞机的用量约为30t。
(4)纤维:弹性模量仅次于碳纤维,作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。
(5)泡沫塑料:用作耐高温隔热材料。
(6)工程塑料:有热固性也有热塑型,热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。
(7)胶粘剂:用作高温结构胶。广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。
(8)分离膜:用于各种气体对,如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离,从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能,在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。
(9)光刻胶:有负性胶和正性胶,分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜,可大大简化加工工序。
(10)在微电子器件中的应用:用作介电层进行层间绝缘,作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响,还可以对a—粒子起屏蔽作用,减少或消除器件的软误差(softerror)。
(11)液晶显示用的取向排列剂:聚酰亚胺在TN—LCD、STN—LCD、TFT—LCD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。
(12)电—光材料:用作无源或有源波导材料光学开关材料等,含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明,以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。
(13)湿敏材料:利用其吸湿线性膨胀的原理可以用来制作湿度传感器。
4. 聚酰亚胺泡沫材料柔顺剂
国家规定聚氨酯的阻燃等级至少在B2以上,就是难燃。然后,B1是离火自熄。
聚氨酯保温板的防火等级认定:
1.
按《建筑材料燃烧性能分级方法》(GB8624-1997)标准,聚氨酯达到B2级要求,添加特殊阻燃剂后可以到达B1级。某些指标达到A级
2 GB8624-1997指标
聚氨酯保温板不燃类材料(A级)
1 A级匀质材料
按GB/T5464进行测试,其燃烧性能应达到
a)炉内平均温升不超过50℃;
b)试样平均持续燃烧时间不超过20s;
c)试样平均质量损失率不超过50%。
2 A级复合(夹芯)材料
达到下述各项要求的材料,其燃烧性能定为A。
a)按GB/T 8625进行测试,每组试件的平均剩余长度≥35 cm(其中任一试件的剩余长度>500px),且每次测试的平均烟气温度峰值≤125℃,试件背面无任何燃烧现象,
b)按GB/T 8627进行测试,其烟密度等级(SDR)≤15,
c)按GB/T 14402和GB/T 14403进行测试.其材料热值≤4.2 MJ/kg,且试件单位面积的热释放量≤16.8MJ/m^2;
d)材料燃烧烟气毒性的全不致死浓度LCo≥25mg/L.
聚氨酯保温板可燃类材料(B级)
1 Bl级材料
达到下述各项要求的材料,其燃烧性能定为B1级.
a)按GB/T 8626进行测试,其燃烧性能应达到GB/T 8626所规定的指标且不允许有燃烧滴落物引燃滤纸的现象;
b)按GB/T 8625进行测试,每组试件的平均剩余长度≥375px(其中任一试件的剩余长度>0),且每次测试的平均烟气温度峰值≤200℃。
c)按GB/T 8627进行测试,其烟密度等级(SDR)≤75.
2 B2级材料
按GB/T 8626进行测试燃滤纸的现象。其燃烧性能应达到GB/T 8626所规定的指标,且不允许有燃烧滴落物引燃滤纸的现象。
3其他标准
1) 1997年颁布的国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》GB8624-1997,其B1等级PU材料指标,氧指数必须大于32;
2) 2006年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2006,提出PU复合风管材料指标是烟密度SDR≤25。
硬泡聚氨酯材料燃烧性能的改善
聚氨酯泡沫无论软硬,都具有很大的着火危险性,且一旦着火就会迅速蔓延、火热浓烈,产生大量有毒烟雾,且极易形成立体燃烧,严重影响人员的疏散和消防队员的灭火救人行动。最初,考虑以自熄性和氧指数作为评价材料燃烧难易程度的指标,但还必须考虑到着火后火焰传播扩散速度指标、产生烟雾大小及毒性情况,目前,经过各生产企业和科研机构的多年攻关研究,已找到使原易燃的硬泡聚氨酯达到氧指数高、火焰传播性小,烟雾小、毒性小、耐燃性好,火焰贯穿强的难燃化技术路线。
提高聚氨酯材料的阻燃性能,有两个方法。
一是在材料中添加阻燃剂。
目前国内用得较多的是卤素和磷系阻燃剂,在燃烧中存在二恶英的排放,增加了烟气的毒性。如果采用纯磷系阻燃剂、无机纳米复合阻燃剂等品种,使聚氨酯建材达到难燃、低毒、低烟的效果。
二是发展本质型阻燃产品。
在聚氨酯分子链中引入耐温基团结构,如芳烃聚酯多元醇,利用催化剂使分子链生成聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺基、聚恶唑酮结构等。这些均为耐温性高的聚合物,可提高聚氨酯材料本身的耐燃性。与常规阻燃型聚氨酯相比,本质型阻燃聚氨酯不存在阻燃剂挥发、溶出、迁移问题,阻燃效率高和持久。特别是在这类高聚物分子中同时引入多种阻燃元素,可产生分子内协同阻燃效应,这比添加多种阻燃剂物理混合所产生的阻燃效果更好。
方法1
利用有机蒙脱土的层间水作为硬质聚氨酯泡沫复合材料的发泡剂,改善了发泡工艺。研究发现有机蒙脱土的加入大大改善了复合材料的热稳定性和阻燃性能,其中PU/DDA-MMT复合材料具有最高的力学性能、热稳定性能和阻燃性能。
复合材料的着火时间比纯硬质聚氨酯泡沫塑料的着火时间稍微有所降低;在燃烧过程中,复合材料的AHRR和PHRR比纯硬质聚氨酯泡沫塑料的都明显下降了。其中着火时间达到A标准。
方法2
将聚醚多元醇、聚酯多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂及阻燃剂等原料按确定比例混合,搅拌均匀,即制成组合聚醚。仅靠添加阻燃剂的办法所制得泡沫的阻燃性能只能达到B2级,而且随着阻燃剂添加量的增加会造成泡沫物理性能的下降。
TCEP与DMMP两种阻燃剂采用不同的比例复配后,阻燃效果优于单一阻燃剂,当TCEP:DMMP=1:2(质量比)时,泡沫在满足氧指数的同时,其它物理性能也较好。调整异氰酸酯指数为3,另加三聚催化剂,所制得的阻燃聚氨酯泡沫的氧指数为32,达到GB 8624—1997“建筑材料燃烧性能分级方法中”所规定的BI级(难燃级)。
方法3
三聚氰胺(MEL)、六甲基二硅氮烷改性MEL、多聚磷酸铵(APP)和它们的复合物,这几种非卤阻燃剂都可赋予全水发泡泡聚氨酯硬质泡沫( PUR)一定的阻燃性,但泡沫压缩强度都有所下降,其中以改性MEL制备的全水发泡非卤阻燃PUR的压缩强度下降最少,在改性MEL与APP以质量比为1∶5复配且质量分数为10. 7%时,所得全水发泡PUR的阻燃性能最好。
方法4
环保聚酯型阻燃PU的最佳配方为:
100份聚酯多元醇,0.18份有机锡,异氰酸酯指数为1.05。阻燃剂中的磷占总物料质量的2.5%,温度为25摄氏度,18份发泡剂。
环保聚酯型阻燃PU的平均燃烧时间大大缩短为8S达到了B1级难燃材料的标准。高温下的分解产物在聚合物表面形成一层保护膜,起阻止PU燃烧的作用。
综上所述。在聚氨酯硬泡保温材料中加入阻燃剂后可使其性能达到《建筑材料燃烧性能分级方法》(GB8624-1997)标准中的B1级,燃烧持续时间等性能可以达到A级。
5. 聚酰亚胺泡沫材料厂家排名
目前国内主要的pi薄膜生产厂家有:
1. 深圳市天元新材料股份有限公司:是国内较早从事聚酰亚胺薄膜生产的企业之一,产品品质稳定,广泛应用于航空航天、电子、医疗等领域。
2. 江苏正丰新材料股份有限公司:是国内较大的聚酰亚胺薄膜生产企业之一,产品品质优良,广泛应用于电子、航空航天、医疗等领域。
3. 江苏德威新材料股份有限公司:是国内较早从事聚酰亚胺薄膜生产的企业之一,产品品质稳定,广泛应用于电子、航空航天、医疗等领域。
4. 江苏晶晨电子材料有限公司:是国内较早从事聚酰亚胺薄膜生产的企业之一,产品品质稳定,广泛应用于电子、航空航天、医疗等领域。
5. 江苏中航聚酰亚胺材料有限公司:是国内较大的聚酰亚胺薄膜生产企业之一,产品品质优良,广泛应用于电子、航空航天、医疗等领域。
以上是国内主要的pi薄膜生产厂家,这些企业的pi薄膜产品品质稳定,广泛应用于电子、航空航天、医疗等领域。
6. 聚酰亚胺泡沫材料在舰船上的应用
载人飞船的材料通常是高强度、轻质的金属合金和复合材料。以下是一些常用的材料:
1. 铝合金:铝合金是一种轻质、高强度的金属材料,常用于制造飞船的外壳和结构。
2. 钛合金:钛合金是一种高强度、耐腐蚀的金属材料,常用于制造飞船的发动机和其他关键部件。
3. 碳纤维复合材料:碳纤维复合材料是一种轻质、高强度的材料,常用于制造飞船的热盾和其他部件。
4. 聚酰亚胺(PI):聚酰亚胺是一种高温、高强度的塑料材料,常用于制造飞船的热盾和其他部件。
5. 陶瓷材料:陶瓷材料是一种高温、高强度的材料,常用于制造飞船的热盾和其他部件。
这些材料都具有高强度、轻质、耐高温、耐腐蚀等特点,能够满足载人飞船在太空环境下的各种要求。
7. 聚酰亚胺泡沫的用途
1、薄膜:是聚酰亚胺最早的商品之一,用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。
2. 涂料:作为绝缘漆用于电磁线,或作为耐高温涂料使用。
3. 先进复合材料:用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M,飞行时表面温度为177℃,要求使用寿命为60000h,据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料,每架飞机的用量约为30t。
4. 纤维:弹性模量仅次于碳纤维,作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。
5. 泡沫塑料:用作耐高温隔热材料。
6. 工程塑料:有热固性也有热塑型,热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。
7. 胶粘剂:用作高温结构胶。广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。
8. 分离膜:用于各种气体对,如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离,从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能,在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。
9. 光刻胶:有负性胶和正性胶,分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜,可大大简化加工工序。
10. 在微电子器件中的应用:用作介电层进行层间绝缘,作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响,还可以对a-粒子起屏蔽作用,减少或消除器件的软误差(soft error)。
11. 液晶显示用的取向排列剂:聚酰亚胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。
12. 电-光材料:用作无源或有源波导材料光学开关材料等,含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明,以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。
综上所述,不难看出聚酰亚胺之所以可以从60年代、70年代出现的众多的芳杂环聚合物脱颖而出,最终成为一类重要的高分子材料的原因。
五、聚酰亚胺的用途
聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),可分为均苯型PI,可溶性PI,聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)四类。
PI是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一,有的品种可长期承受290℃高温短时间承受490℃的高温,另外力学性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好,成型收缩率小,耐油、一般酸和有机溶剂,不耐碱,有优良的耐摩擦,磨耗性能 Pi 电子电器方面均有应用, 电子工业上做印刷线路板、绝缘材料、耐热性电缆、接线柱、插座等领域。
8. 聚酰亚胺泡沫塑料
泡沫玻璃是由玻璃粉、草木灰为原料,掺入适量碱金属盐,再经高温热处理形成的多孔性材料。不同原料的比例和处理过程会对泡沫玻璃的性质产生影响,但一般来说,以下几点是衡量泡沫玻璃材料优劣的主要因素:
1. 导热系数:泡沫玻璃的导热系数越小,绝热性能就越好。优质的泡沫玻璃导热系数通常在0.03~0.05W/(m•K)之间。
2. 压缩强度:泡沫玻璃的压缩强度越高,材料的稳定性和耐久性就越好。优质的泡沫玻璃压缩强度通常在0.3~1.2MPa之间。
3. 开孔率:泡沫玻璃的开孔率越高,材料的吸附性和渗透性就越好,适合用于过滤、分离、吸附等领域。不过,开孔率过高也会影响泡沫玻璃的力学性能和绝热性能。
4. 耐化学性能:优质的泡沫玻璃应该具有良好的耐化学性能,不受酸碱、盐水等腐蚀。在应用于特殊环境下时,如海水贯通区、酸雨地区等,耐腐蚀性为一个重要指标。
总之,在泡沫玻璃的选择中,应根据具体应用需求选择。不同用途的材料,其性能有所侧重。
9. 聚酰亚胺泡沫材料介绍PPT
耐高温200度
聚酰亚胺泡沫是一种保温隔声材料,应用于各国航天航空领域以及美国军用舰船上的该材料的特性是具有本质阻燃、环保无毒、耐受温度范围宽、导热系数低、耐辐照、质轻、易加工安装等优异的综合性能,可以在超高温、超低温、高盐雾、强噪声、强腐蚀、强辐射等极端条件下长期服役,具有极高的可靠性和质量保证。已广泛应用于各国航天、航空、舰船、高铁、激光、核电等领域。