Имидная группа
| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 6 2014 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Полиимид и пламя В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Полиимиды - полимеры, в цепи которых содержатся имидные группы -C(=O)-N(-R)-C(=O)-, причем эти группы входят в состав циклов.
|
|
Имидная группа |
|
Такие имидные циклы часто конденсированы с ароматическими или другими циклами. Циклы могут содержаться в основной, реже - в боковых цепях полимера, например:
|
Поли(4,4-оксидифенилен)пиромеллитимид (Каптон) |
|
Одним из путей синтеза полиимидов является поликонденсация диангидридов карбоновых кислот с диаминами, причем для получения термостойких полиимидов обычно используют ароматические диамины. Наибольшее применение нашли термостойкие ароматические полиимиды - производные тетракарбоновых кислот с пятичленными имидными циклами в основной цепи.
Полиимиды обладают рядом ценных для техники свойств: термостойкостью и хорошей механической прочностью. Полиимиды устойчивы к действию многих растворителей - углеводородов, спиртов, сложных эфиров и фреонов [K1]. Они также устойчивы к слабым кислотам, но их не следует применять там, где возможен контакт полимера со щелочами или сильными кислотами [K2]. Термореактивные полиимиды не только обладают хорошей прочностью на растяжении, но и сохраняют ее при температуре чуть более 200°С. В то же время любимая в авиационной промышленности изоляция из Каптона показала низкую устойчивость к истиранию и механическому износу. Зато Каптон используется как материал окошек рентгеновских трубок и детекторов рентгеновского излучения - вместо бериллия [K3]. При изготовлении изделий полиимиды армируют стекловолокном или углеволокном. Они используются для производства прочной и термостойкой электрической изоляции, внешних слоев скафандров, гибких печатных плат, в криогенной технике и т.п. Когда я выложил фотографии разобранного винчестера, коллега опознал на них полоску, сделанную из полиимида. По его словам такая полоска выдерживает контакт с тлеющей сигаретой. Коричневый, тонкий, гибкий и прочный шлейф с медными дорожками. Шлейф соединяет две детали, на каждой из которых есть гибкая плата, сделанная из того же материала. Похоже на полиимид, тем более что по литературным данным он имеет желтый или оранжевый цвет. Отрезал и решил попробовать термостойкость. Сигареты или веревки, способной тлеть, под рукой не оказалось, поэтому я сразу приступил к более жестким испытаниям - взял полоску и внес ее в горячее пламя газовой горелки. Полоска сразу же загорелась желтым пламенем с зеленоватыми вкраплениями (из-за медных дорожек), частично обуглилась. За пределами пламени полиимид коптил, затем - гас. Но в пламени горел хорошо. При горении распространялся запах, как как от паленного бакелита. Даже в таком грубом эксперименте было видно, что полимер гораздо более устойчив к нагреванию, чем, например, полиэтилен, но горячее пламя - это слишком даже для полиимида. В результате от полоски остался только уголек. |
Полиимид и пламя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комментарии
К1
Температура стеклования полиимидов и арамидов весьма высока и, как правило, выше температуры их термического разложения. По этой причине переработка таких материалов намного сложнее и дороже, чем большинства других полимеров, а стоимость изделий из полиимидов и арамидов очень высока.
К2 Первая стадия гидролиза полиимидов под действием сильных кислот и щелочей обратима. Кратковременная обработка кислотами или щелочами используется при подготовке поверхности полиимида к нанесению металлических покрытий, в частности медных проводников. К3 Скорее всего, речь идет об окнах кювет для рентгенофлуоресцентного или рентгенофазового анализа. Несмотря на высокую радиационную стойкость ароматических полимеров маловероятно, чтобы полиимид выдержал поток излучения вблизи анода рентгеновской трубки время, сравнимое со временем жизни трубки. К тому же тонкие пленки полиимида, как и любых органических полимеров, не являются вакуумно-плотными. Газонепроницаемые полимерные пленки можно получить вакуумным напылением на полимер металла, в данном случае бериллия или алюминия. Однако маловероятно, что такой материал будет иметь значительные преимущества перед бериллиевой фольгой. |