بوليميد (PI) هو فئة من المركبات البوليمرية التي تحتوي على حلقة إيميد (-CO-N-CO-) في سلسلتها الرئيسية. إنها تمتلك خصائص ممتازة مثل مقاومة درجات الحرارة العالية، مقاومة الإشعاع، مقاومة التآكل الكيميائي، القوة العالية، والمعامل العالي، وتستخدم على نطاق واسع في صناعات الطيران والإلكترونيات والسيارات والآلات. تشتمل عملية إنتاج البوليميد بشكل أساسي على تحضير المواد الخام، وتفاعل البلمرة، وتفاعل المحاكاة، والمعالجة اللاحقة، والقولبة.
في مرحلة تحضير المواد الخام، تشتمل المواد الخام الرئيسية على ثنائي هيدريد (مثل ثنائي هيدريد البيروميليتي PMDA) وثنائي الأمينات (مثل ثنائي أمين ثنائي فينيل إيثر ODA)، بالإضافة إلى المذيبات (مثل N,N-ثنائي ميثيل أسيتاميد DMAc، وN-ميثيل بيروليدون NMP، وما إلى ذلك). يجب أن تخضع المواد الخام لفحص صارم للجودة للتأكد من أن محتوى النقاء والشوائب يلبي متطلبات الإنتاج. اختيار المذيب له تأثير كبير على معدل البلمرة وأداء البوليميد؛ ولذلك، يجب أن يتم اختياره بناءً على متطلبات المنتج المحددة.
يعد تفاعل البلمرة هو الخطوة الأساسية في إنتاج البوليميد ويتم إجراؤه عادةً باستخدام طريقة من خطوتين-. الخطوة الأولى هي البلمرة المسبقة، حيث يتم خلط الديانهيدريد والديامين في مذيب بنسبة محددة وتعريضهما لتفاعل التكثيف المتعدد عند درجة حرارة منخفضة لتوليد محلول حمض البولياميك (PAA). تتطلب هذه الخطوة رقابة صارمة على درجة حرارة التفاعل، والوقت، ونسبة المواد الخام لضمان تلبية الوزن الجزيئي وتوزيع حمض البولياميك للمتطلبات. الخطوة الثانية هي البلمرة، حيث يتم تفاعل محلول حمض البولياميك المبلمر مسبقًا عند درجة حرارة أعلى للسماح للسلاسل الجزيئية بالنمو بشكل أكبر، وتكوين حمض بولياميك -عالي الوزن الجزيئي-.
التقليد هو الخطوة الأساسية في تحويل حمض البولياميك إلى بوليميد. يمكن إجراء التقليد إما من خلال التقليد الحراري أو التقليد الكيميائي. يتضمن التقليد الحراري طلاء محلول حمض البولياميك على الركيزة وتحميصه في درجة حرارة عالية لتجفيف حمض البولياميك وتحويله إلى مادة حلقية، وتشكيل طبقة بوليميد. يتضمن التقليد الكيميائي إضافة عامل تجفيف (مثل أنهيدريد الخل) ومحفز (مثل البيريدين) إلى محلول حمض البولياميك والتفاعل عند درجة حرارة منخفضة لتوليد البوليميد. يتمتع التقليد الكيميائي بمعدل تفاعل أسرع، ولكن قد يكون أداء المنتج أقل قليلاً من أداء المنتجات المقلدة حرارياً.
تشتمل خطوات ما بعد المعالجة- على الغسيل والتجفيف والسحق، بهدف إزالة المذيبات والمواد الخام غير المتفاعلة والشوائب من البوليميد، مما يؤدي إلى تحسين نقاء المنتج وأدائه. يتم الغسيل عادة بالماء أو المذيبات العضوية لإزالة المذيبات والشوائب المتبقية. يستخدم التجفيف طرقًا مثل التجفيف بالهواء الساخن أو التجفيف بالفراغ لإزالة الرطوبة والمواد المتطايرة من البوليميد، مما يضمن استقرار المنتج. يقوم السحق بتكسير كتل البوليميد المجففة إلى مسحوق، مما يسهل عمليات التشكيل اللاحقة.
تتضمن عمليات التشكيل تشكيل مسحوق أو فيلم بوليميد إلى منتجات بالشكل والحجم المطلوب. تشمل طرق التشكيل القولبة بالحقن، والبثق، والقولبة بالضغط، والتمدد. يعتبر القولبة بالحقن مناسبة لإنتاج منتجات البوليميد ذات الأشكال المعقدة ومتطلبات دقة الأبعاد العالية، مثل التروس والمحامل. تعتبر قوالب البثق مناسبة لإنتاج مقاطع بوليميد ذات طول مستمر، مثل الأنابيب والقضبان. تعتبر قوالب الضغط مناسبة لإنتاج منتجات بوليميد كبيرة الحجم -وسميكة الجدران-، مثل الصفائح والمكونات الهيكلية. يتم استخدام القولبة الممتدة بشكل رئيسي لإنتاج أفلام البوليميد، وتحسين اتجاه الفيلم والخصائص الميكانيكية من خلال التمدد.
أثناء إنتاج البوليميد، يجب الاهتمام بالسلامة وحماية البيئة. قد تولد تفاعلات البلمرة والمحاكاة غازات ضارة وسوائل نفايات، مما يتطلب إجراءات تهوية ومعالجة غاز النفايات فعالة لضمان بيئة إنتاج آمنة. وفي الوقت نفسه، يجب معالجة النفايات السائلة والمخلفات بشكل صحيح لمنع التلوث البيئي.
