폴리아미드이미드(PAI) 개요

폴리아미드이미드는 최고 성능의 용융 가공 가능한 폴리머로 인정받고 있습니다. 화학적으로 이것은 이미드 수지 계열의 일부이며 두 가지 다른 고온 방향족 이미드 중합체인 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리이미드(PI)와 밀접한 관련이 있습니다. 그러나 폴리이미드는 압출 형태 및 사출 성형 부품의 형태로 용융 가공할 수 없는 반면 PAI 및 PEI는 용융 가공할 수 있다는 점에서 다릅니다.

초고성능 폴리머 중에서 PAI는 고온 부하에서 매우 인상적인 강도를 제공합니다. 유리전이온도(Tg) 또는 연화점 537°F(280°C)에 도달하더라도 강성을 유지하고, 우수한 압축강도 및 내크리프성으로 시간이 지남에 따라 정적 하중 하에서 변형에 저항합니다. 폴리아미드이미드의 내마모성, 광범위한 내화학성 및 고에너지 방사선 내성은 가장 가혹한 서비스 환경의 애플리케이션에 이상적인 탁월한 성능 프로파일을 추가합니다.

공급업체, 제품

세계 최고의 PAI 수지 생산업체인 Solvay는 Torlon® PAI라는 브랜드 이름으로 다양한 폴리아미드-이미드 제형을 공급합니다. Torlon® 이름으로 판매되는 폴리아미드-이미드의 상업적 형태에는 사출 성형을 위한 펠릿화 등급과 기계가공 가능한 스톡 형태의 생산을 위한 압출 및 압축 성형이 있습니다. 고분자 수지는 고온 접착제, 에폭시, 코팅 및 복합 재료에 사용하기 위해 분말 형태로도 제공됩니다.

응용의 확산과 더 높은 수준의 물리적 특성에 대한 열망은 1970년 폴리머의 상업적 도입 이후 수십 년 동안 성능이 향상된 여러 등급의 PAI를 개발하게 했습니다.

유리 및 탄소 섬유 강화 포뮬레이션은 고온에서 강도를 증가시키기 위해 개발되어 구조 구성 요소에 대한 PAI의 적용 가능성을 확장합니다. 이러한 고강도 등급은 고온에서 상당한 반복적 기계적 하중 및 응력하에서도 많은 금속에 필적하는 강성을 나타냅니다.

본질적으로 내마모성이 있지만 PAI의 제형은 폴리머의 베어링 및 마모 특성을 향상시키고 하중이 가해진 상태에서 이동 및 회전 부품의 기능적 수명을 연장하는 첨가제와 함께 개발되었습니다. 많은 경우 내마모성이 향상되어 동적 하중을 받는 부품이 외부 윤활 없이도 안정적으로 장기간 작동할 수 있습니다. 폴리아미드이미드 구성 요소를 통합한 장비 및 기계의 이점에는 유지 관리 및 교체 비용 절감, 생산 기간 연장, 윤활유 오염 위험 제거 등이 있습니다.

압출 및 사출 성형에 의해 다양한 등급의 폴리아미드-이미드를 용융 처리할 수 있는 능력은 초고성능 폴리머에 대한 무수한 응용으로 이어졌습니다. Drake Plastics는 전 세계의 가공 회사와 유통업체에 비보강, 섬유 강화, 베어링 및 마모 등급의 PAI를 비할 데 없는 압출 로드, 플레이트 및 Seamless® Tube 스톡 모양 크기 및 구성으로 제공합니다. 공정 기술에 대한 회사의 투자는 PAI의 적용 범위를 확장하는 독특한 크기와 모양의 개발로 이어졌습니다. 예를 들어 Drake는 최대 10.125인치(257.275mm)의 크기와 4.0인치(101.6mm)의 비교할 수 없는 판 두께를 가진 세계에서 가장 큰 PAI 직경 로드를 제공합니다. Drake는 또한 스톡 형태로 가공된 정밀 PAI 부품을 제공하며 폴리아미드-이미드 사출 성형 기능 으로 널리 알려져 있습니다.

Torlon® PAI, Drake PAI 및 기타 명칭으로 제공되는 스톡 형태

PAI 스톡 형태를 식별하기 위한 상업적 관행은 제한된 수의 전용 제조업체마다 다릅니다. 일부는 모든 PAI 제품에 자체 브랜드 이름을 사용합니다. 용융 가공용 펠릿 형태로 상업적으로 이용 가능한 Torlon® PAI 등급으로 만든 Drake Plastics의 스톡 형태는 Torlon® 브랜드 이름으로 식별됩니다.

Drake는 또한 고객이 요구하는 제품에 대해 상업용 압출 등급을 사용할 수 없는 경우 Drake PAI 지정에 따라 폴리아미드-이미드 제품을 공급합니다. 이러한 제품이 스톡 형태로 필요한 경우 Drake는 Torlon® PAI 분말을 압출에 필요한 펠릿 형태로 변환하는 기술을 개발했습니다. 이 투자는 공급업체에서 압출 가능한 펠렛 형태의 수지가 중단되었을 때 특정 등급의 스톡 형태에 대한 지속적인 고객 요구를 충족시키는 데 기반을 두었습니다.

Drake PAI 명칭으로 상업적으로 제공되는 폴리아미드-이미드 제품에는 Drake 4200 PAI 스톡 형태 가 포함됩니다. 이 제형은 표준 PAI 제형에 사용되는 티타늄 산화물과 관련된 이온 불순물을 제거하며 반도체 제조에 사용되는 부품에 필요합니다. 다른 예로는 Drake PAI 박판 및 필름이 있으며, 압출용 표준 수지를 사용할 수 없는 구성입니다.

폴리아미드-이미드의 성능 특성

극한 온도에서 높은 강도 및 치수 안정성

PAI의 가장 주목할만한 특징 중 하나는 다른 모든 열가소성 재료의 능력을 훨씬 능가하는 고온에서 매우 높은 굴곡 탄성률과 인장 강도를 유지한다는 것입니다. 사실, PAI는 실온에서 대부분의 엔지니어링 플라스틱보다 400°F(205°C)에서 더 큰 강도와 강성을 가집니다. 또한 고온에 장기간 노출된 후에도 특성을 매우 잘 유지합니다.

많은 금속과 비교하여 탄소 또는 유리 섬유로 강화된 폴리아미드-이미드 등급은 실질적으로 더 낮은 중량에서 동등한 강성과 강성을 나타냅니다. 이것은 예를 들어 고온에서 가벼운 무게와 구조적 강도가 성능과 경제성 모두에서 우선순위인 항공우주방위 응용 분야에서 금속 대체재로 사용하는 강력한 이유입니다.

극한의 반대 온도에서 PAI는 극저온에서 더 큰 충격 저항과 인성을 나타내며 대부분의 다른 고강도 폴리머가 극도로 부서지기 쉽고 궁극적으로 실패합니다.

PAI는 또한 넓은 온도 변화에 대해 우수한 치수 안정성을 제공합니다. 특히 유리 및 탄소 강화 등급은 항공기 등급 알루미늄에 필적하는 매우 낮은 CLTE(라이너 열팽창 계수)를 나타냅니다.

PAI의 압축 강도 및 크리프 저항

폴리아미드이미드는 매우 높은 압축 강도를 유지하고 고온에서 하중이 가해질 때 크리프에 저항합니다. 사실, 높은 정적 하중에서 비보강 등급의 PAI는 유리 또는 탄소 섬유로 강화된 다른 고성능 열가소성 수지에서 압축 영구 변형을 일으킬 수 있는 크리프에 저항합니다. 광범위한 온도 범위에 걸친 인성과 결합된 탄성 회복 거동 및 압축 특성으로 인해 씰 링, 유압 포핏, 브레이크 태핏, 체크 볼, 스러스트 와셔 및 압축기 플레이트와 같은 응용 분야에서 다양한 폴리아미드-이미드 등급이 광범위하게 사용되었습니다. . 강화 및 윤활 등급의 PAI는 더 높은 강도와 내마모성을 요구하는 밀봉 부품의 성능 수준을 높입니다.

PAI 열전도율

열 차폐와 같이 열 절연 및 절연이 필요한 응용 분야는 폴리아미드이미드의 낮은 열전도율을 활용합니다. PAI 하우징과 패널은 민감한 기기의 정확도에 영향을 줄 수 있는 고온으로부터 중요한 내부 구성 요소를 보호하는 데 자주 사용됩니다.

폴리아미드이미드의 전기적 특성

대부분의 PAI 등급은 우수한 전기 절연 특성을 제공하며 특정 등급은 다른 등급보다 높은 수준의 성능을 제공합니다. Torlon 4203L 및 5030 PAI로 상업적으로 제공되는 재종은 특히 탁월한 절연 강도와 높은 체적 및 표면 저항을 제공합니다. 그러나 특정 내마모성 등급에는 흑연이 포함되어 있습니다. 직류를 사용하는 표준 테스트 방법에 따라 높은 저항 특성을 나타내지만 더 높은 전압 및 주파수 수준에서 약간의 전도성을 나타낼 수 있습니다.

Torlon 7130 PAI 로 지정된 탄소 섬유 강화 등급 중 하나는 실제로 전도성이며 전자기 간섭에 대한 차폐가 필요한 애플리케이션에 사용하기 위한 자산입니다.

복잡한 구성으로 사출 성형할 수 있고 공차에 가까운 가공 부품에서 치수적으로 안정적이기 때문에 많은 폴리아미드-이미드 등급이 우수한 절연 및 절연 기능이 필요한 정밀 전기 및 전자 부품에 광범위하게 사용됩니다.

폴리아미드이미드의 내화학성

PAI는 적당한 온도에서 대부분의 산, 지방족 및 방향족 탄화수소, 염소화 및 불소화 탄화수소의 영향을 거의 받지 않습니다. 그러나 폴리머는 포화 증기, 강염기 및 일부 고온 산 시스템의 공격을 받을 수 있습니다.

압출 또는 사출 성형에 의한 용융 처리 후 PAI 형상 및 부품의 사후 경화는 내화학성과 내마모성을 모두 최적화합니다. 이러한 이유로 Drake Plastics는 모든 압출 PAI 스톡 모양과 사출 성형 부품을 사후 경화합니다. 최고 수준의 내화학성이 요구되는 폴리아미드이미드 애플리케이션의 경우 가공 부품을 두 번째로 후경화하여 최적의 성능을 보장할 수 있습니다.

감마 방사선 노출에 대한 PAI 내성

PAI가 제공하는 물리적 특성 열화에 대한 내성을 제공하는 열가소성 수지는 거의 없습니다.

많은 폴리머는 10 3 rad의 낮은 노출 수준에서 기계적 특성이 급격히 떨어집니다. 그러나 PAI는 훨씬 더 높은 수준의 노출에서 감마선 아래에서 탁월한 안정성을 보여줍니다. 최고 수준의 테스트인 10 9 rads에서 인증된 기관 테스트에서 30% 유리 강화 등급의 PAI는 장기간 노출 후에도 기계적 특성의 95%를 유지했습니다. 그 성능은 미 해군의 핵잠수함에 사용되는 부품을 포함하여 원자력 분야의 응용 재료로서 PAI의 사양에 중요한 요소였습니다.

폴리아미드-이미드 등급의 가연성 및 연기 발생

전 세계 주요 기관 및 연구소에서 수행한 테스트를 기반으로 한 인증 등급은 전기, 전자, 항공 우주 및 가연성이 중요한 요소인 기타 응용 분야에 대한 폴리아미드이미드의 적합성을 검증합니다. 대부분의 상업적으로 이용 가능한 PAI 등급은 이러한 기관에서 인상적인 가연성 등급을 받았습니다. Torlon 5030 PAI 및 Torlon 7130 PAI와 같이 사출 성형 부품 및 기계 가공 가능한 스톡 형태로 제공되는 두 가지 상용 등급은 상업용 항공기에 사용하기 위한 FAA의 가연성, 연기 밀도 및 독성 가스 배출 요건을 능가합니다.

PAI의 일반적인 애플리케이션

폴리머가 도입된 이후 다양한 성능 프로파일을 가진 여러 등급의 PAI가 개발되면서 광범위한 응용 분야에 박차를 가했습니다. 모두 극한의 온도, 높은 정적 및 동적 부하, 공격적인 화학 환경의 다양한 조합에 장기간 노출되는 것을 견뎌야 하는 것이 특징입니다. 많은 응용 분야는 또한 폴리아미드이미드의 전기 및 단열 및 절연 특성에 의존합니다.

이러한 속성을 통해 PAI 공식 제품군은 다른 엔지니어링 재료가 실패한 베어링 및 마모, 밀봉, 구조 및 열 및 전기 부품에서 이러한 초고성능 요구 사항을 충족하는 데 매우 효과적인 것으로 입증되었습니다. 주요 산업 분야의 일부 용도 목록에는 항공기, 우주 왕복선 및 위성, 자동차 변속기, 금속 처리 및 플라즈마 절단 도구, 다운홀 오일 및 가스 탐사, 대체 에너지 및 배터리 저장 응용 프로그램, 군사 및 방위 무기 시스템용 구성 요소가 포함됩니다. PAI의 높은 치수 안정성, 내화학성 및 낮은 가스 방출은 반도체 웨이퍼 핸들링 애플리케이션 , 테스트 소켓 및 네스트에 사용됩니다. Drake가 TiO 2 없이 개발하고 Drake PAI 4200 으로 지정된 가공 가능한 스톡 형상 등급은 반도체 공정의 티타늄 오염에 대한 우려도 해결합니다.

폴리아미드-이미드 처리 문제 및 경화 후 이점

PAI는 압출 및 사출 성형에 까다로운 재료로 업계 전반에 걸쳐 인정받고 있습니다. PAI의 고유한 특성으로 인해 압출된 모양과 가공 및 성형 부품에서 폴리머의 최적 특성을 달성하려면 고도의 가공 전문 지식이 필요합니다.

처리 문제 중에는 높은 유리 전이 온도 또는 연화점(Tg), 매우 민감한 전단 속도 및 용융 점도 제어를 위한 매개변수, 600°F(315°C)를 초과하는 온도에서의 좁은 처리 범위가 있습니다.

폴리아미드이미드는 또한 습기에 매우 민감합니다. 사전 건조가 필수적이며 수분이 분자량과 물리적 특성을 저하시키지 않도록 공정 조건을 엄격하게 모니터링하고 유지해야 합니다.

가공 후 폴리아미드-이미드는 최대 260°C(500°F)까지 정밀하게 단계화된 온도 주기에 걸쳐 확장된 열 후경화를 필요로 합니다. 적절하게 구현되면 이 필수 단계는 이미드화 프로세스를 완료하고 PAI의 분자량을 최적의 특성을 달성하는 수준으로 향상시킵니다.

PAI 스톡 형태 및 부품에 대한 증가하는 수요에 대응할 수 있는 능력

1970년 폴리아미드이미드가 상업적으로 도입된 이후 제한된 수의 전용 회사가 압출 및 성형 PAI 제품에서 인정받는 전문가로 떠올랐습니다. 특히 Drake는 제품 및 공정 개발에 지속적으로 투자하고 있으며 전 세계적으로 폴리아미드-이미드 스톡 형태 및 부품을 신속하고 신뢰할 수 있는 공급에 대한 고객의 증가하는 수요를 지원할 수 있는 충분한 역량을 유지하고 있습니다.