Теперь вы, наверное, уже догадались, что полиимид - это полимер, содержащий имидную группу.
Я так и знал, что вы меня об это спросите. Имид - это группа атомов в молекуле, которая имеет общую структуру (нарисованную красным), которая выглядит вот так:
Итак, если молекула, показанная на рисунке вверху будет полимеризована, то в результате получится, как вы уже догадались, полиимид. Полиимиды обычно принимают одну из двух форм. Первая из них - это линейная структура, в которой атомы имидных групп являются звеньями линейной цепочки. Вторая из этих форм - это гетероциклическая структура, в которой атомы имидной группы входят в состав циклического элемента полимерной цепи. Посмотрите.
Ароматические гетероциклические полиимиды, как тот, что показан на рисунке слева, являются типичными для большинства полиимидов, производимых промышленностью, таких как Ультем фирмы Дженерал Электрик или Каптон, выпускаемый фирмой ДюПонт. Поэтому именно таким полимерам мы посвятим наибольшую часть времени нашего урока. Эти полимеры обладают такими невероятными механическими и термическими свойствами, что они применяются вместо металлов и стекла во многих областях, предъявляющих к используемым материалам особенно высокие требования, в таких областях как электроника, автомобильная и даже авиационная и космическая промышленность. Эти свойства обусловлены сильным межмолекулярным взаимодействием между полимерными цепочками.
Полимер, который сдержит большой комплекс с переносом заряда, состоит из двух типов мономера, донора и акцептора. Донор похож на богатого человека, у которого денег больше, чем он может для чего-нибудь применить. У донора много электронов, которыми он может поделиться, благодаря его азотсодержащим группам. Акцептор же похож на гостя - попрошайку. Его карбонильные группы, как множественные пороки нашего гостя, такие как пристрастие к азартным играм, выпивке и тому подобному, оттягивает на себя его электронную плотность. Донор не против помочь акцептору, ведь на самом деле, в присутствии акцептора донор выглядит куда лучше. Благотворительность ценится в некоторых общественных кругах (а также она полезна и для снижения подоходного налога!). Поэтому донор одалживает некоторое количество своих электронов акцептору, при этом продолжая их крепко держать.
Этот комплекс с переносом заряда держит цепочки вместе столь прочно, что не позволяет им много двигаться друг относительно друга. Если не происходит движения на молекулярном уровне, то не будет движения в масштабах всего материала. Вот почему полиимиды такие прочные.
Комплекс с переносом заряда такой прочный, что иногда становится необходимым сделать полимер немного мягче, чтобы было возможно его обрабатывать. Это достигается при помощи связей, включающих бисфенол-А, как показано в участке макромолекулы на рисунке внизу.
Другим интересным свойством полиимидов, которое делает их замечательно подходящими для использования в строительстве и на транспорте, является то, что они горят.
Неплохой вопрос, и я дам на него ответ. Инженерам-конструкторам нравится не способность к горению, а способность к самогашению этого горения. Самогашение? Да, когда ароматический полиимид возгорается (надо отметить, что добиться этого само по себе не просто), то возникает поверхностное обугливание, которое гасит пламя, пресекая ему доступ к новому топливу. Затем вы просто вытираете обуглившуюся поверхность, и создается впечатление, что пожара никогда и не было. Приятно, да?
Вот некоторые из полимеров, используемых в качестве термореактивных материалов:
Вернуться в директорию Второго Уровня