Polyimid (PI) er en klasse av polymere forbindelser som inneholder en imidring (-CO-N-CO-) i hovedkjeden. Den har utmerkede egenskaper som høy temperaturbestandighet, strålingsmotstand, kjemisk korrosjonsbestandighet, høy styrke og høy modul, og er mye brukt i romfart, elektronikk, bilindustri og maskinindustri. Produksjonsprosessen av polyimid inkluderer hovedsakelig råmaterialefremstilling, polymerisasjonsreaksjon, imidiseringsreaksjon, etter-behandling og støping.
I råvarefremstillingsstadiet inkluderer hovedråvarene dianhydrider (som pyromellitsyredianhydrid PMDA) og diaminer (som diaminodifenyleter ODA), samt løsningsmidler (som N,N-dimetylacetamid DMAc, N-metylpyrrolidon, etc.). Råvarer må gjennomgå streng kvalitetskontroll for å sikre at renheten og urenhetsinnholdet oppfyller produksjonskravene. Valget av løsningsmiddel har en betydelig innvirkning på polymerisasjonshastigheten og ytelsen til polyimid; derfor må den velges basert på spesifikke produktkrav.
Polymerisasjonsreaksjonen er kjernetrinnet i polyimidproduksjonen og utføres vanligvis ved hjelp av en to-metode. Det første trinnet er prepolymerisering, hvor dianhydrid og diamin blandes i et løsningsmiddel i et spesifikt forhold og utsettes for en polykondensasjonsreaksjon ved lav temperatur for å generere en polyaminsyre (PAA) løsning. Dette trinnet krever streng kontroll av reaksjonstemperatur, tid og råmaterialeforhold for å sikre at molekylvekten og fordelingen av polyaminsyren oppfyller kravene. Det andre trinnet er polymerisasjon, der den prepolymeriserte polyaminsyreløsningen reageres videre ved en høyere temperatur for å la molekylkjedene vokse videre, og danner høy-molekylær-polyaminsyre.
Imidisering er nøkkeltrinnet i å konvertere polyaminsyre til polyimid. Imidisering kan utføres enten gjennom termisk imidisering eller kjemisk imidisering. Termisk imidisering innebærer å belegge polyamidsyreløsningen på et substrat og bake den ved høy temperatur for å dehydrere og cyklisere polyamidsyren, og danner en polyimidfilm. Kjemisk imidisering innebærer å tilsette et dehydreringsmiddel (som eddiksyreanhydrid) og en katalysator (som pyridin) til polyaminsyreløsningen og reagere ved en lavere temperatur for å generere polyimid. Kjemisk imidisering har en raskere reaksjonshastighet, men produktytelsen kan være litt dårligere enn for termisk imidiserte produkter.
Etter-behandlingstrinn inkluderer vask, tørking og pulverisering, med sikte på å fjerne løsemidler, ureagerte råvarer og urenheter fra polyimid, og forbedre produktets renhet og ytelse. Vasking utføres vanligvis med vann eller organiske løsemidler for å fjerne gjenværende løsemidler og urenheter. Tørking bruker metoder som varmluftstørking eller vakuumtørking for å fjerne fuktighet og flyktige stoffer fra polyimidet, noe som sikrer produktstabilitet. Pulverisering bryter ned de tørkede polyimidblokkene til pulver, noe som letter påfølgende støpeprosesser.
Støpeprosesser involverer forming av polyimidpulver eller film til produkter med ønsket form og størrelse. Støpingsmetoder inkluderer sprøytestøping, ekstrudering, kompresjonsstøping og strekking. Sprøytestøping er egnet for å produsere polyimidprodukter med komplekse former og høye krav til dimensjonsnøyaktighet, som gir og lagre. Ekstruderingsstøping er egnet for produksjon av kontinuerlig lengde polyimidprofiler, som rør og stenger. Kompresjonsstøping er egnet for å produsere polyimidprodukter med stor-størrelse, tykke-vegger, for eksempel plater og strukturelle komponenter. Strekkstøping brukes hovedsakelig til å produsere polyimidfilmer, forbedre filmens orientering og mekaniske egenskaper gjennom strekking.
Under produksjonen av polyimid må det tas hensyn til sikkerhet og miljøvern. Polymerisasjons- og imidiseringsreaksjonene kan generere skadelige gasser og avfallsvæsker, som krever effektiv ventilasjon og avgassbehandlingstiltak for å sikre et trygt produksjonsmiljø. Samtidig må avfallsvæsker og rester behandles riktig for å forhindre miljøforurensning.
