Poliímida

Poliímida

Las poliimidas son polímeros que incorporan el grupo imida en su unidad repetitiva, ya sea como una cadena abierta o como anillos cerrados. Sin embargo, solo las imidas cíclicas son realmente interesantes en relación con la química del polímero. Por lo tanto, bajo el nombre genérico poliimidas, nos referiremos exclusivamente a las poliimidas cíclicas. La primera referencia a una poliimida data de principios del siglo XX, sobre polímeros del ácido piromelítico (1,2,4,5- tetracarboxibenceno) y diaminas alifáticas. Desde entonces, el creciente interés en las poliimidas ha provocado una gran expansión de la ciencia y la tecnología de esta familia de polímeros especiales, que se caracterizan por excelentes propiedades mecánicas y eléctricas junto con una excelente estabilidad térmica. Entre la amplia lista de polímeros de condensación resistentes al calor informados, las poliimidas han ganado una posición prominente debido a sus buenas propiedades: precio y equilibrio de procesabilidad. Además, aunque al principio las poliimidas encontraron aplicación en una variedad bastante restringida de tecnologías, principalmente en la forma de películas y barnices para las industrias aeroespacial y eléctrica, el descubrimiento de poliimidas de adición y, más recientemente, de poliimidas aromáticas procesables termoplásticas tiene amplió la gama de propiedades y posibilidades de aplicación en gran medida. En la actualidad, deben considerarse polímeros versátiles con un espectro casi ilimitado de aplicaciones como polímeros especiales para tecnologías avanzadas. Desde el principio, la mayor parte del esfuerzo de investigación en poliimidas se dirigió al desarrollo de especies totalmente aromáticas, en busca de una alta estabilidad térmica. A este respecto, las poliimidas totalmente aromáticas son materiales que pueden conservar sus propiedades casi sin cambios durante largos períodos a 250–300°C. Pero pronto se dio cuenta de que la aplicación de poliimidas aromáticas, y en general poliheterociclos aromáticos, no era posible a partir de la fusión y, además, su extrema rigidez estructural y alta densidad de energía cohesiva los hacían insolubles en cualquier medio orgánico. Dadas las excelentes propiedades de las poliimidas aromáticas, pronto se describieron las modificaciones estructurales para superar estas limitaciones, y como consecuencia de los muchos esfuerzos de investigación realizados en esta dirección, la química de las poliimidas se ha enriquecido enormemente gracias a las muchas mejoras logradas en el últimos treinta años Las polimidas se obtienen formalmente por policondensación de ácidos carboxílicos tetrafuncionales o de los anhídridos correspondientes con diaminas primarias y la posterior formación de enlaces imida. Los PI son polímeros de muy alto rendimiento adecuados para situaciones extremadamente críticas, que combinan resistencia al calor, propiedades autolubricantes, estabilidad dimensional y resistencia química. Su resistencia mecánica, química y térmica es tan alta que estos materiales a menudo reemplazan al vidrio y metales como el acero en muchas aplicaciones industriales. Esta una resina termoplástica aromática puede ser lineal o heterocíclica, apreciada por su alta resistencia a la temperatura y a los agentes químicos. Dichas cualidades son tan notables, que a menudo estos materiales han reemplazado al vidrio y a los metales como el acero, en muchas aplicaciones industriales. Las poliimidas son polímeros de alto rendimiento adecuado para situaciones extremadamente críticos, que combina resistencia al calor, propiedades autolubricantes, estabilidad dimensional y resistencia chimica. Su resistencia mecánica, química y termica es tan alta que estos materiales a menudo reemplazan vidrio y metales como el acero en muchas aplicaciones industriales. Las poliimidas también son inherentemente resistentes a la combustión y por lo general no necesitan ser mezclados con retardantes a la llama. De acuerdo con la composición de su cadena principal, las poliimidas pueden ser;

Alifáticos (poliimidas lineales)
Semi-aromático
Aromático

Como se preparan

Las poliimidas son polímeros de condensación obtenidos de la reacción de dianhídridos con diaminas. Las poliimidas se sintetizan generalmente a partir de dianhídridos aromáticos y diaminas alifáticas o, en el caso de poliimidas aromáticas, a partir de la reacción de dianhídridos aromáticos con diaminas aromáticas. Las poliimidas aromáticas se forman mediante un proceso general de dos etapas. El primer paso implica la condensación de dianhídridos aromáticos y diaminas aromáticas en un disolvente adecuado, como dimetilacetamida, para formar un precursor soluble o poli (ácido amico). La poliimida curada o totalmente imidizada, a diferencia del poli (ácido amico), es insoluble e infusible con alta estabilidad termooxidativa y buenas propiedades de aislamiento eléctrico. También están disponibles las poliimidas termoplásticas que pueden procesarse en estado fundido a altas temperaturas o fundirse en solución. Mediante una elección apropiada de los grupos colgantes de diamina aromática, fenilo o alquilo o enlaces de poliéter aromático de la cadena principal se pueden introducir en el polímero. Las poliimidas resultantes son solubles en disolventes relativamente no polares. Para que las poliimidas sean polímeros útiles, deben ser procesables, lo que significa que tienen que ser fundibles. La procesabilidad en estado fundido de las poliimidas se puede mejorar combinando la estructura imida básica con grupos aromáticos más flexibles. Esto se puede lograr mediante el uso de diaminas que pueden introducir enlaces flexibles como éteres aromáticos y amidas en la columna vertebral. Las poliamida-imidas se obtienen condensando anhídridos trimelíticos y diaminas aromáticas, mientras que las polieterimidas se producen por reacción de desplazamiento de nitro que implica bisfenol A, 4,4'-metilendianilina y anhídrido 3-nitroftalico.

Las poliimidas heterocíclicas aromáticas son los más utilizados y, a su vez, se pueden dividir en:

Termoplástico o pseudotermoplástico TPI

PI termoendurecible

TPI es un polímero termoplástico amorfo que ofrece una alta combinación de resistencia térmica de hasta 311°C, alta resistencia, rigidez y rendimiento de hasta 230°C, excelente resistencia química, incluidos los solventes clorados, no requiere tratamientos posteriores. Además, la resina es intrínsecamente ignífuga sin el uso de aditivos halogenados que pueden presentar un riesgo ambiental.

Esta familia incluye

Las polimidas aromáticas se caracterizan por:

muy alta estabilidad térmica
propiedades autoextinguibles
emisión limitada de humo en caso de combustión
buena estabilidad hidrolítica
excelentes propiedades mecánicas, incluso a altas temperaturas
alta tenacidad y buena resistencia al impacto, rigidez
alta módulo elástico, que puede mejorar con la incorporación de fibras de vidrio, grafito o cargas minerales

Preparación

El principal método de síntesis de poliimidas implica una reacción de policondensación en dos etapas entre diamina y dianhídridos aromáticos (anhídrido piromelítico en el diagrama) en solventes polares apróticos.

Existen varios métodos para la preparación de poliimidas, uno es la reacción de condensación entre un dianhídrido y una diamina, generalmente los más utilizados desde un punto de vista comercial son el dianhídrido piromelítico y la 4,4'-oxidianilina, o por condensación entre un dianhídrido y un diisocianato.

Polieterimida aromática (PEI)

La polieterimida aromática (PEI) es un importante polímero térmicamente estable: se puede usar de forma continua a 300°C y durante períodos cortos a 450°C. Se trabaja principalmente en forma de película. Se utiliza como aislante eléctrico en aviones y transbordadores espaciales. Las PEI aromáticas (polieterimidas) se pueden procesar con relativa facilidad con técnicas de transformación convencionales (extrusión, inyección y moldeo por compresión).

Poliammideimmide (PAI)

Es una poliamidaimida, derivada del anhídrido trimelítico y 4,4'-metilendianilina, resiste ácidos fuertes y la mayoría de los compuestos orgánicos. Tiene buena estabilidad dimensional y es resistente a la fluencia y a la abrasión.

Polichetoimida (PKI)

Es una polichetoimida (PKI) desarrollada a partir del ácido 3,3 ', 4,4' -benzofenonatetracarboxílico (BTDA) y 3,3'-diaminobenzofenona (DAB) tambien se puede producir desde isoftaloilbis (anhídrido ftálico) (IPDA) y la m-pfenilendiamina (PDA) de bajo costo. Es necesario usar un terminador al 5% (anhídrido ftálico) para controlar el peso molecular. Tiene casi las mismas propiedades que el TPI pero es menos costoso. Es costoso debido al componente amino (DAB), que también tiene importantes problemas de toxicidad. Se utiliza como adhesivo para altas temperaturas y también como matriz en materiales compuestos.

Resistencia quimica

Las poliimidas aromáticas son compuestos prácticamente insolubles en disolventes orgánicos.

Polimerización

Las poliimidas son aquellos polímeros que en su estructura poseen un grupo imida. En una molécula es un grupo que tiene una estructura de imida. Por polimerizacion , el producto se volve en una poliimida. Estos polímeros adoptan generalmente dos formas. Hay dos formas ; una forma lineal donde los atomos del grupo imida forman parte de la cadena lineal y la segunda forma es una estructura heterociclica donde el grupo imida forma parte de una unidad cíclica en cadena polimerica. Hay varios métodos para la preparación de poliimidas, una es la reacción de condensación entre un dianhídrido y una diamina, generalmentei los más utilizados por el punto de vista comercial son el dianhídrido piromelítico y 4,4'-oxidianilina , o por condensación entre un dianhídrido y un diisocianato.

Procesabilidad

Las poliimidas son polímero no fundible que resisten a temperaturas elevadas , por lo tanto se ouede procesar por sinterización, grandes cantidades de piezas acabadas se pueden producir utilizando el proceso de formacion directa (Direct Forming). Se utilizan prensas automáticas mecánicas o hidráulicas generalmente de alta velocidad, que compactan el polvo en las cavidades del molde y se sinterizan luego durante algunas horas a altas temperaturas sin oxígeno.

Aplicaciones

Sus campos de aplicación están entre los más diversos incluyendo: la industria aeroespacial, donde se usan como materiales estructurales y recubrimientos de alta estabilidad térmica; recubrimientos en aplicaciones eléctricas y electrónicas, materiales para aplicaciones en centrales nucleares debida a su alta resistencia a la radiación, membranas semipermeables de alta temperatura y muchos más. Las poliimidas aromáticas son compuestos prácticamente insolubles en disolventes orgánicos y por ello muy difíciles de procesar. Para la obtención de fibras se hilan disoluciones de ácido poliámico que se ciclodeshidrata térmicamente mientras se mantiene la fibra en tensión. Las poliimidas policíclicas aromáticas son fuertes y reistentes al calor y a los reactivos químicos. Pueden ser sustitutivos del vidrio y del acero para vajillas para microondas. Piezas de coches que tengan que soportar calor intenso, corrosivos, compbustibles o golpes (parachoques), compositos, adhesivos, aislantes, antifuegos y como fibras de ropa y telas, protecciones y aislantes de cables. Las poliimidas se utilizan en los defensas y componentes de motores automotrices ya que pueden soportar el calor intenso, los lubricantes, los combustibles y los líquidos refrigerantes corrosivos que todos los autos requieren. Además de aplicaciones cotidianas tales como vajillas para hornos de microondas y para empaque de alimentos debido a su estabilidad térmica, su resistencia a los aceites y grasas, a la radiación de microondas y a su transparencia a la radiación. Se utilizan también en la industria aeroespacial, donde se usan como materiales estructurales y recubrimientos de alta estabilidad térmica; recubrimientos en aplicaciones eléctricas y electrónicas, materiales para aplicaciones en centrales nucleares debidas a su alta resistencia a la radiación, membranas semipermeables de alta temperatura y muchos más.

Actualmente no está disponible, sin embargo, comuníquese con Mexpolimeros para obtener más información, contáctanos tech@mexpolimeros.com

Proprietà	Unità	PI	PI GF10	PI GF20	Propiedad
Transizione vetrosa Tg	°C	370	260	-	Transición de vidrio T_g
Densità	g/cm2	1,38	1,41	1,46	Densidad
Modulo elastico	MPa	3700	4000	7000	Módulo elástico
Temperatura di servizio, a lungo termine	°C	300	300	300	Temperatura de servicio a largo plazo
Temperatura di servizio, a breve termine	°C	> 350	> 350	> 400	Temperatura de servicio, a corto plazo
Basse temperatura di servizio	°C	-270	-270	-270	Baja temperatura de servicio