Le polyimide (PI) est un polymère technique haute température développé à l'origine par DuPont. Il présente une excellente combinaison de stabilité thermique (> 500 °C), de ténacité mécanique et de résistance chimique. Il possède d'excellentes propriétés diélectriques et un faible coefficient de dilatation thermique intrinsèque. Il est formé de diamines et de dianhydrides.
Le polyimide (abrégé PI ou P84) est un polymère contenant un cycle imide (-CO-NR-CO) dans sa chaîne principale. C'est l'un des polymères organiques les plus complets, offrant une large plage de températures d'application, une résistance à la corrosion chimique, une grande solidité, etc. Sa résistance à haute température peut atteindre plus de 400 °C. Sa plage de températures d'utilisation à long terme est de -200 à 300 °C. Certaines pièces n'ont pas de point de fusion apparent et offrent d'excellentes performances d'isolation. Sa constante diélectrique est de 4,0 à 103 Hz et ses pertes diélectriques sont de seulement 0,004 à 0,007. Il appartient aux classes d'isolation F à H.
Les méthodes de filage des fibres de polyimide se divisent en filage humide et filage à sec. Selon que la pâte de filage est du polyimide ou de l'acide polyamique, on distingue le filage en une étape et le filage en deux étapes. La première étape consiste à filer une solution concentrée d'acide polyamique par filage humide ou à sec pour obtenir des fibres d'acide polyamique. La seconde étape consiste à filer la première étape. Les fibres de polyimide sont obtenues par cyclisation chimique ou thermique de fibres d'acide polyamique ; on parle alors de méthode en deux étapes. Le filage en deux étapes des fibres de polyimide est une méthode couramment utilisée depuis le développement des fibres de polyimide. L'étirage des fibres peut être réalisé lors de la première étape, ou leur imidisation lors de la seconde, selon la structure chimique de l'unité répétitive.
Le polyimide se divise en trois types : aliphatique, semi-aromatique et aromatique. Selon la force d'interaction entre les chaînes, il se divise en polyimide réticulé et non réticulé. Grâce à ses caractéristiques exceptionnelles en termes de performances et de synthèse, ses vastes perspectives d'application sont pleinement reconnues, que ce soit comme matériau structurel ou fonctionnel. Il est reconnu comme un « solutionneur de problèmes », et estime que « sans polyimide, la technologie microélectronique n'existerait pas aujourd'hui ». Grâce à ses propriétés physiques stables, sa résistance thermique extrêmement élevée, ses excellentes propriétés mécaniques, ses excellentes propriétés diélectriques et sa résistance chimique entre 196 °C et 300 °C, le polyimide est largement utilisé dans l'aérospatiale, l'automobile et les biens de consommation.
Propriétés des fibres de polyimide
Propriétés du polyimide (PI, P84) Indice limite d'oxygène 38, bonne résistance aux radiations, résistance 3,8 cN/dtex, allongement 32 %, module 35 cN/dtex, densité 1,41 g/cm, le retrait à l'eau bouillante et à 250 ℃ est inférieur à 0,5 % et 1 % respectivement.
Le polyimide à haute résistance et à module élevé présente une résistance aux températures élevées, une résistance aux basses températures, une résistance aux radiations, une résistance au feu et une non-toxicité, et possède d'excellentes propriétés mécaniques, une stabilité dimensionnelle, une stabilité chimique et une biocompatibilité. Pas de goutte, auto-extinguible lorsqu'il est retiré du feu et excellente isolation thermique La fibre de polyimide a une bonne filabilité Le polyimide combine la rétention de chaleur, l'antibactérien, l'infrarouge lointain et d'autres fonctions Le polyimide a une excellente stabilité thermique et sa température de décomposition est généralement d'environ 500°C.
Le polyimide peut résister à des températures extrêmement basses, comme ne pas être cassant dans l'hélium liquide à -269 °C, et a une résistance à la chaleur extrêmement élevée au-dessus de 450 °C. Les variétés de polyimide sont insolubles dans les solvants organiques et stables aux acides dilués. Le polyimide a de bonnes propriétés diélectriques, avec une constante diélectrique d'environ 3,4. Le polyimide est un polymère auto-extinguible avec un faible taux de génération de fumée. En raison du faible coefficient de dilatation thermique, la dilatation thermique est faible et la stabilité dimensionnelle est élevée.
Application de fibres polyimides
Applications du polyimide (PI, P84). La fibre polyimide est un matériau polymère haute performance offrant une excellente résistance aux températures élevées, à la corrosion chimique et à une grande solidité. Son champ d'application est très large. Voici quelques exemples courants :
1. Secteur textile et habillement. La fibre polyimide présente une excellente filabilité et peut être transformée en textiles pour diverses occasions spéciales. Grâce à sa résistance aux hautes et basses températures, son caractère ignifuge, son absence de coulures, son auto-extinction au feu et son excellente isolation thermique, les vêtements de protection thermique en fibre polyimide sont confortables, s'adaptent parfaitement à la peau et sont ignifuges de manière permanente. Ils sont également indéformables, sûrs et offrent une longue durée de vie. Comparé à d'autres fibres, c'est également un excellent matériau d'isolation thermique grâce à sa faible conductivité thermique. En matière de vêtements de protection, le secteur métallurgique de notre pays a besoin chaque année de 50 000 vêtements de travail isolants, respirants et ignifuges doux. Les secteurs de l'hydroélectricité, du nucléaire, de la géologie et des mines, de la pétrochimie et des champs pétrolifères, entre autres, ont besoin de 300 000 vêtements de protection par an, et d'environ 300 tonnes de fibres spéciales résistantes aux hautes températures et ignifuges.
La fibre polyimide pour vêtements est un type de fibre inédit dans l'industrie textile mondiale. Ses excellentes performances sont issues de la demande de nouveaux matériaux dans l'aérospatiale. Elle intègre des fonctions telles que la rétention de chaleur, l'antibactérien et la technologie infrarouge lointain. Elle révolutionne la tradition. Ce matériau innovant pour les tissus d'habillement peut être utilisé pour la protection contre le froid extrême, les tissus chauds et antibactériens, les produits de santé à infrarouge lointain et d'autres produits fonctionnels.
Les non-tissés en fibre de polyimide sont idéaux pour la fabrication de vêtements ignifuges et ignifuges, tels que les vêtements de protection pour les forces blindées, les combinaisons de course et les combinaisons de vol ignifuges. Ce type de non-tissé en nanofibres peut également être utilisé pour la confection de vêtements fonctionnels, confortables et chauds, tels que les vêtements militaires, les vêtements d'hygiène médicale et les vêtements d'évacuation. Il peut également servir à la confection de vêtements décontractés contre les mauvaises odeurs, de vêtements spéciaux pour la protection contre les armes biologiques et chimiques, de vêtements de protection médicale, de masques de protection contre la fumée haute efficacité, etc. Le feutre aiguilleté en fibre de polyimide P84 est matelassé sur un tissu P84 léger et utilisé comme isolant à l'intérieur des vestes de pompier. La douceur du P84, sa résistance à la chaleur et son ininflammabilité justifient son utilisation dans les vêtements de protection.
La fibre polyimide P84 est principalement utilisée dans les mélanges de tissus, l'objectif principal étant d'offrir une protection et un confort optimaux. Les principaux composants de mélange sont la viscose ignifuge et le para-aramide. Des grammages à partir de 175 g/m², différents ratios de mélange et différentes structures permettent une adaptation parfaite à chaque application. Ces tissus sont utilisés comme enveloppe extérieure pour les combinaisons et les vestes des pompiers, de l'armée et de l'industrie. Les tests ont confirmé l'absence de postcombustion, un minimum de fumée et l'absence de formation ou d'émission de substances toxiques.
La fibre polyimide est utilisée dans les équipements de protection individuelle (EPI), notamment les combinaisons, les dossières et les gants de lutte contre l'incendie. La fibre polyimide P84 offre une protection thermique tout en étant plus légère. Grâce à sa forme unique, vos vêtements ou équipements de protection individuelle (EPI) constituent une excellente barrière contre ces particules nocives, tout en optimisant la circulation de l'air, garantissant une protection totale. Les textiles utilisant des fibres polyimide P84 ont la capacité exceptionnelle de laisser respirer la peau tout en résistant aux températures élevées et à l'environnement. Ils permettent une libre circulation de l'air, favorisant ainsi le refroidissement naturel du corps et réduisant le risque de stress thermique dangereux pour les pompiers et autres professionnels travaillant dans des environnements à températures extrêmes.
2. Domaine aérospatial : La fibre polyimide a d'importantes applications dans le secteur aérospatial. Elle peut être utilisée pour la fabrication de pièces de moteurs d'avion, de carters d'engins spatiaux, de tuyères de fusées et d'autres pièces structurelles haute température. Grâce à son excellente résistance aux températures élevées et à sa grande solidité, la fibre polyimide peut supporter des températures et des pressions extrêmement élevées tout en conservant la stabilité de ses propriétés mécaniques.
3. Domaine électronique et électrique : La fibre polyimide est également largement utilisée dans les domaines de l'électronique et de l'électricité. Elle permet de fabriquer des pièces isolantes haute température, des connecteurs, des circuits imprimés, etc. Elle présente une bonne résistance à la chaleur et aux produits chimiques, ainsi que de bonnes propriétés d'isolation électrique, et protège efficacement les composants électroniques des dommages causés par les températures élevées et les substances chimiques.
4. Industrie automobile : La fibre polyimide a également d'importantes applications dans l'industrie automobile. Elle peut être utilisée pour fabriquer des pièces automobiles telles que des capots de moteur, des tuyaux d'échappement et des systèmes de freinage. Elle présente une excellente résistance aux températures élevées et à l'usure, ce qui peut améliorer la durée de vie et la fiabilité des pièces automobiles. Fabrication de semi-conducteurs et d'écrans LCD
5. Champ énergétique : Les fibres de polyimide sont également largement utilisées dans le secteur de l'énergie. Elles permettent de fabriquer des membranes électrolytiques pour piles à combustible haute température, des films conducteurs transparents pour cellules solaires et des couches de diffusion gazeuse pour piles à combustible. La fibre de polyimide présente une bonne résistance aux hautes températures et à la corrosion, ce qui améliore l'efficacité et la stabilité des équipements énergétiques.
6. Domaine médical : La fibre polyimide trouve également des applications dans le domaine médical. Elle peut être utilisée pour la fabrication de vaisseaux sanguins artificiels, de valves cardiaques et d'instruments chirurgicaux. Dotée d'une excellente biocompatibilité et d'une excellente résistance chimique, elle réduit les irritations et les lésions chez les patients et améliore la sécurité et le taux de réussite des interventions chirurgicales. Outre ces principaux domaines d'application, elle peut également être utilisée pour la fabrication de matériaux destinés à des applications spécifiques telles que les capteurs haute température, les vêtements ignifuges et les vêtements de protection. En tant que matériau polymère haute performance, la fibre polyimide offre de nombreuses possibilités d'application et une valeur ajoutée considérable.
7. Le polyimide n'est pas toxique peut être utilisé pour fabriquer de la vaisselle et des ustensiles médicaux, et peut résister à des milliers de stérilisations
8. Médias filtrants pour l'épuration à haute efficacité des gaz chauds dans les cimenteries, la filtration à haute température dans les centrales de traitement des déchets, la filtration à haute température dans les centrales thermiques, la filtration à haute température dans les chaudières à charbon, l'incinération du bois et des boues, les aciéries et l'incinération du fumier de poulet,
9. Le filament de polyimide est utilisé pour l'emballage et est utilisé dans les domaines d'étanchéité industriels qui résistent aux températures élevées et à la corrosion chimique.
10. Utilisé dans les matériaux de filtre à poussière à haute température, les matériaux d'isolation électrique, divers types de vêtements de protection ignifuges résistants aux hautes températures, les parachutes, les structures en nid d'abeille et les matériaux de thermoscellage, les renforts en matériaux composites et les matériaux anti-rayonnement.
11. Utilisé dans l'aérospatiale, les circuits imprimés flexibles, l'automobile, les appareils de chauffage, les étiquettes de codes-barres, les rubans sensibles à la pression, l'isolation électrique, la sécurité, les modèles de circuits imprimés, les composants de haut-parleurs, les interconnexions électroniques haute densité, les joints mécaniques haute température, les modules photovoltaïques.
