Полиимид (PI): высокотемпературный конструкционный пластик

Полиимид (PI) — высокотемпературный конструкционный пластик, который длительно работает при температуре до 300 °C, а отдельные марки — выше 400 °C. Это один из самых теплостойких полимеров: он не плавится, сохраняет прочность и электроизоляцию там, где обычные пластики размягчаются или разрушаются. Из полиимида делают антифрикционные и изоляционные детали — подшипники скольжения без смазки, втулки, уплотнения, шайбы, изоляторы. Поставляем полиимид порошком, листами, прутками и готовыми деталями по чертежу — запросы на почту 5052082@mail.ru.

Что такое полиимид

Полиимид — это полимер, в основной цепи которого есть устойчивые ароматические имидные циклы. Именно жёсткая циклическая структура даёт сочетание свойств, недостижимое для большинства пластиков: высокую теплостойкость, стойкость к излучению и химическую стойкость при сохранении механической прочности.

По поведению при нагреве полиимиды делят на две группы. Термореактивные (неплавкие) при нагреве не переходят в вязкотекучее состояние — изделия из них получают прессованием и спеканием порошка. Они держат самую высокую температуру. Термопластичные полиимиды имеют температуру стеклования и перерабатываются расплавом, как обычные инженерные пластики, но уступают термореактивным по предельной теплостойкости. Отдельно выделяют растворимые полиимиды — они растворяются в апротонных растворителях и идут на лаки, связующие и плёнки.

Полиимид чувствителен к щелочам и перегретому пару: в этих средах он постепенно гидролизуется. К маслам, топливам, растворителям и разбавленным кислотам он стоек.

Виды полиимида и наполнители

Чистый полиимид — прочный и теплостойкий, но у ненаполненного материала коэффициент трения сравнительно высок. Чтобы снизить трение и износ или задать особые свойства, в полиимид вводят наполнители.

Тип материала	Что добавляют	Что даёт
Ненаполненный	—	максимальная прочность и чистота, электроизоляция, для прецизионных и изоляционных деталей
Графитонаполненный	графит	ниже трение, выше износостойкость и допустимое давление·скорость (PV), самосмазывание
С графитом и фторопластом	графит + политетрафторэтилен	ещё ниже коэффициент трения в парах скольжения
С дисульфидом молибдена	MoS₂	сухое трение и работа в вакууме
Стеклонаполненный	стекловолокно	выше жёсткость и размерная стабильность
Антистатический и проводящий	проводящие добавки	заданное удельное сопротивление для защиты от статики

Свойства полиимида

Значения приведены для блочного (прессованного) ненаполненного полиимида и зависят от марки и направления прессования.

Показатель	Значение
Плотность	≈ 1,33–1,45 г/см³
Длительная рабочая температура	до ≈ 300 °C (спецмарки — выше 400 °C)
Нижняя рабочая температура	до ≈ −270 °C
Поведение при нагреве	не плавится; разлагается около 500 °C
Температура тепловой деформации (1,8 МПа)	≈ 360 °C
Прочность при растяжении	≈ 70–150 МПа (у высокопрочных марок выше)
Прочность при изгибе	≈ 100–200 МПа
Модуль упругости	≈ 2,5–4 ГПа (у наполненных выше)
Коэффициент теплового расширения	≈ 30–55 ×10⁻⁶ /°C
Теплопроводность	≈ 0,1–0,35 Вт/(м·К) — низкая
Коэффициент трения	≈ 0,2–0,4 (у наполненных ниже)
Водопоглощение	низкое, зависит от марки
Электрические свойства	диэлектрик; электрическая прочность выше 20 кВ/мм

В России прессовочные полиимидные материалы выпускают по ГОСТ 25288-82. Готовые листы, прутки и детали изготавливают по чертежу и техническому заданию с согласованными размерами и допусками.

Чем полиимид выделяется среди пластиков

Полиимид стоит на вершине «пирамиды» полимеров по теплостойкости. Чтобы понять его место, полезно сравнить рабочие температуры:

• обычные конструкционные пластики (полиамид, капролон) работают примерно до 100–120 °C;
• фторопласт-4 держит до ≈ 260 °C и отличается самым низким трением и химической стойкостью, но мягкий и текучий под нагрузкой;
• полиимид сохраняет форму и прочность до 300 °C и выше, почти не ползёт под нагрузкой и стоек к излучению.

Поэтому полиимид выбирают там, где одновременно нужны высокая температура, механическая нагрузка и размерная стабильность, а более дешёвые пластики уже не работают. Где достаточно 100–150 °C без больших нагрузок, применяют капролон или полиамид; где важнее химическая стойкость и минимальное трение при умеренной нагрузке — фторопласт.

Где применяется полиимид

• узлы трения без смазки — подшипники скольжения, втулки, упорные шайбы, поршневые и уплотнительные кольца компрессоров, насосов, коробок передач;
• уплотнения и седла клапанов для высоких температур и агрессивных сред;
• электроизоляция — изоляторы, прокладки, детали с высокой электрической прочностью;
• вакуумная техника и производство полупроводников — детали с низким газовыделением, гнёзда для тестирования микросхем, оснастка;
• высокотемпературная оснастка — держатели горячего стекла, детали для плазменной резки;
• авиакосмос и приборостроение — детали, работающие при высокой температуре, в вакууме и при облучении.

Формы поставки и что указать в заявке

Полиимид поставляют в разных формах: порошок (смола) для прессования, листы толщиной примерно от 0,5 до 100 мм, прутки диаметром примерно от 1 до 100 мм, трубы, кольца и готовые детали, обработанные по чертежу.

В заявке полезно указать:

• форму и размеры (лист, пруток, труба, кольцо, деталь по чертежу) с допусками;
• рабочую температуру и среду (масло, пар, щёлочь, вакуум, излучение);
• требуется ли низкое трение, электроизоляция или заданное сопротивление — от этого зависит выбор наполнителя;
• механическую нагрузку и, для узлов трения, давление и скорость скольжения;
• количество и нужен ли документ о качестве на партию;
• чертёж или эскиз для готовых деталей.

Вопросы и ответы

До какой температуры работает полиимид?

Большинство марок длительно работают до 300 °C, а специальные — выше 400 °C; кратковременно материал выдерживает ещё более высокую температуру. Полиимид не плавится и начинает разлагаться лишь около 500 °C. Нижняя граница — около −270 °C, поэтому его применяют и в криогенной технике.

Чем полиимид отличается от фторопласта?

У фторопласта-4 ниже трение и выше химическая стойкость, но он мягкий и течёт под нагрузкой, а предел по температуре около 260 °C. Полиимид прочнее, жёстче, держит более высокую температуру и почти не ползёт, но дороже. Для нагруженных горячих узлов выбирают полиимид, для химстойких уплотнений с низким трением — фторопласт.

Нужно ли наполнять полиимид графитом?

Для узлов трения — да. Ненаполненный полиимид имеет сравнительно высокий коэффициент трения. Графит или графит с фторопластом снижают трение и износ и повышают допустимое PV. Для вакуума применяют марки с дисульфидом молибдена.

Можно ли изготовить деталь по нашему чертежу?

Да. Полиимид хорошо обрабатывается резанием. Детали делают из листа или прутка, а крупные серии — прессованием. Пришлите чертёж с размерами, допусками и условиями работы.

Заказать полиимид

Поставим полиимид порошком, листами, прутками, трубами и кольцами, а также изготовим детали по вашему чертежу. Пришлите форму, размеры, условия работы и количество на почту 5052082@mail.ru — ответим по срокам и стоимости.