Polbismaleimidas
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Polbismaleimidas (BMI)
Las polbismaleimidas (BMI) son poliimidas de tipo adición termoendurecibles de alto rendimiento. Sus características son similares a las de las poliimidas, que incluyen alta resistencia y rigidez a temperaturas elevadas, estabilidad a la oxidación y al calor a largo plazo, excelentes propiedades eléctricas y una propensión relativamente baja a la absorción de humedad. Al igual que las poliamidas, tienen una estabilidad dimensional sobresaliente y proporcionan uno de los mejores resultados a altas temperaturas. También tienen una excelente resistencia química, incluidos hidrocarburos, alcoholes y disolventes halogenados. Debido a su alta resistencia y excelente resistencia a la fluencia a largo plazo, pueden reemplazar el metal y otros materiales en muchas aplicaciones estructurales. Las bismaleimidas generalmente no se usan en su forma sólida pura, es decir, a menudo se mezclan con comonómeros reactivos tales como compuestos vinílicos y alílicos, alílicos fenoles, isocianatos y aminas aromáticas. Estas mezclas suelen ser más fáciles de procesar y tienen mayor tenacidad y flexibilidad. A menudo tienen una consistencia pastosa y se pueden moldear a la forma deseada. Sin embargo, la viscosidad de estas mezclas es a menudo muy alta, por lo que a veces se añaden diluyentes para mejorar su procesabilidad. Las polbismaleimidas se pueden sintetizar por condensación de anhídrido ftálico con una diamina aromática en una proporción molar de 2:1, que produce bismaleimida, seguida de la posterior adición de Michael de más diamina al doble enlace en los extremos de la bismaleimida. La polimerización por adición se lleva a cabo típicamente con un exceso de bismaleimida para producir resinas rematadas en los extremos de maleimida.
Nombre y simbolos
- Polbismaleimidas
- Poliimidas
- BMI
- Nombre común - polbismaleimida
- Nombre IUPAC - poli [N, N '- (1,4-fenileno) dimaleimida]
- Nombre CAS - [1,1'-bi-1H-pirrol] -2,2 ', 5,5'-tetrona, homopolímero
- Acrónimo - BMI
- Número CAS - 62238-79-3, 26140-67-0
Caracteristicas
- Excelentes propiedades mecánicas en un amplio rango de temperaturas, incluso a bajas densidades.
- Resistencia a altas temperaturas hasta 210°C.
- Comportamiento de fluencia de compresión único para procesar hasta 180°C y 0.7 MPa
- Tg, transición vítrea 230°C
- Excelente resistencia dinámica.
- Tamaños de celda que se pueden personalizar para cada método de procesamiento
Propiedades mecánicas
Las resinas de bismaleimida (BMI) poseen excelentes propiedades térmicas, mecánicas y químicas, y tienen varias aplicaciones en las industrias aeroespacial y electrónica . Pueden procesarse a temperaturas relativamente bajas ( es decir,175° C) y luego postcurarse a altas temperaturas para producir redes altamente reticuladas con altas temperaturas de transición vítrea. Dado que las resinas de bismaleimida se curan mediante polimerización por adición , el proceso de curado no da como resultado la evolución de subproductos volátiles. Un gran inconveniente de las resinas de bismaleimida es su fragilidad , que se atribuye a la alta densidad de reticulación de la resina curada. Para aumentar la flexibilidad de la resina curada, se hacen reaccionar bismaleimidas con diaminas aromáticas que reducen la densidad de reticulación. Sin embargo, la adición de diaminas da como resultado una ligera disminución de la estabilidad térmica de las resinas de bismaleimida.
Propiedades térmicas
Las resinas de bismaleimida son conocidas por su rendimiento de alta resistencia y alta temperatura. Su rendimiento se encuentra entre los sistemas epoxi resistentes a temperaturas más bajas y las poliimidas resistentes a temperaturas muy altas. Se utilizan ampliamente como resinas de matriz para compuestos de alto rendimiento (reforzados con fibra) en las industrias electrónica y aeroespacial. También encuentran aplicaciones como adhesivos de alto rendimiento. Muy a menudo, estos polímeros reactivos requieren altas temperaturas de curado de más de 150°C y largos tiempos de curado. Las resinas BMI se utilizan para aplicaciones aeroespaciales (componentes de motores y misiles) que requieren mayor capacidades de temperatura que se logran epoxis (Ts ~ 230°C)
Monómero de bismaleimida
Las bismaleimidas son poliimidas de tipo adición que se utilizan en compuestos estructurales de alto rendimiento que requieren un uso a mayor temperatura y mayor tenacidad. Los monómeros generalmente se sintetizan a partir de anhídrido maleico y una diamina aromática y el ácido bismaleámico formado se deshidrata en ciclo a una resina de bismaleimida. El doble enlace de la maleimida es muy reactivo y puede sufrir reacciones de extensión de cadena. Las bismaleimidas pueden proporcionar una temperatura de servicio más alta que los epóxicos, al tiempo que mantienen un procesamiento similar al epóxico. Las bismaleimidas tienen temperaturas de transición vítrea superiores a 260°C y una temperatura de uso continuo de 200–230°C. El monómero de bismaleimida más importante es el 4,4'-bis (maleimido) difenilmetano (BMI). Tiene una temperatura de fusión de aproximadamente 155°C y polimeriza fácilmente por encima de su punto de fusión. El BMI a menudo se copolimeriza con 2,2'-dialil bisfenol A (DBA). Estas resinas suelen ser insolubles en disolventes orgánicos ordinarios y solo son solubles en disolventes polares apróticos de alto punto de ebullición, como dimetilsulfóxido (DMSO), N-metil-2-pirrolidona (NMP) o N, N-dimetilacetamida (DMAc). Los curativos más comunes son las diaminas aromáticas.
Síntesis
El anhídrido maleico y las diaminas se hacen reaccionar en presencia de catalizadores tales como trietilamina, estos se curan adicionalmente para formar polímeros reticulados. El curado térmico se ve favorecido por la presencia de iniciadores radicales o iónicos. Cuando las bismaleimidas se calientan a 210°C, se polimerizan mediante un mecanismo de adición con la formación de una red reticulada. En el caso de bismaleimidas rígidas con altos puntos de fusión, la correlación entre estructura y temperatura de polimerización muestra que la polimerización debe realizarse por encima de 230°C.
Aplicaciónes
La bismaleimida se vende a menudo como resinas en polvo seco de bajo peso molecular que contienen estructuras de imida ya en forma de monómero. Estas resinas pueden polimerizarse mediante diversas reacciones de poliadición consigo mismas, así como con otros comonómeros. En contraste con las poliimidas, la poliadición de bismaleimidas no da como resultado polímeros lineales sino estructuras termoendurecibles reticuladas tridimensionalmente que exhiben resistencia a altas temperaturas. A diferencia de las imidas, la reacción de poliadición no produce productos secundarios volátiles. Por tanto, las bismaleimidas se pueden curar sin la liberación de subproductos volátiles que causarían huecos en la matriz de polímero reticulado. Por esta razón, son muy adecuados como adhesivos reactivos y preimpregnados que no necesitan un paso de posprocesamiento para lograr propiedades de alto rendimiento. Las poliimidas y bismaleimidas son adhesivos estructurales relativamente costosos que tienen una excelente retención de resistencia a largo plazo a temperaturas elevadas, adecuados para uso prolongado a temperaturas entre 200°C y 350°C.