Poliimida

La poliimida (a veces abreviada PI ) es un polímero que contiene grupos imida y pertenece a la clase de plásticos de alto rendimiento . Gracias a su alta resistencia al calor, las poliimidas tienen diversas aplicaciones en componentes que requieren materiales orgánicos robustos, como pilas de combustible de alta temperatura , pantallas y diversas aplicaciones militares. Un ejemplo clásico de poliimida es el Kapton , que se produce por condensación de dianhídrido piromelítico y 4,4'-oxidianilina . ^{[ 1 ]}

La primera poliimida fue descubierta en 1908 por Bogart y Renshaw. ^{[ 2 ]} Descubrieron que el anhídrido 4-aminoftálico no se funde al calentarse, pero sí libera agua al formarse una poliimida de alto peso molecular. La primera poliimida semialifática fue preparada por Edward y Robinson mediante fusión en estado fundido de diaminas y tetraácidos o diaminas y diácidos/diésteres. ^{[ 3 ]}

Sin embargo, la primera poliimida de importancia comercial significativa, el Kapton, fue desarrollada en la década de 1950 por trabajadores de DuPont , quienes crearon una ruta exitosa para la síntesis de poliimida de alto peso molecular a partir de un precursor polimérico soluble. Hasta la fecha, esta ruta sigue siendo la principal para la producción de la mayoría de las poliimidas. Las poliimidas se producen en masa desde 1955. El campo de las poliimidas está cubierto por diversos libros extensos ^{[ 4 ] [ 5 ]} y artículos de revisión. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Según la composición de su cadena principal, las poliimidas pueden ser:

• Alifático ,
• Semiaromático (también denominado alifaromático ),
• Aromáticas : estas son las poliimidas más utilizadas debido a su termoestabilidad .

Según el tipo de interacciones entre las cadenas principales, las poliimidas pueden ser:

• Termoplástico : muy a menudo llamado pseudotermoplástico .
• Termoendurecibles : disponibles comercialmente en forma de resinas sin curar, soluciones de poliimida, piezas conformadas en serie, láminas delgadas, laminados y piezas mecanizadas.

Existen varios métodos posibles para preparar poliimidas, entre ellos:

• La reacción entre un dianhídrido y una diamina (el método más utilizado).
• La reacción entre un dianhídrido y un diisocianato .

La polimerización de una diamina y un dianhídrido puede llevarse a cabo mediante un método de dos etapas, en el que primero se prepara un poli(ácido amidocarboxílico) , o directamente mediante un método de una sola etapa. El método de dos etapas es el procedimiento más utilizado para la síntesis de poliimidas. Primero se prepara un poli(ácido amidocarboxílico) soluble ( 2 ), que se cicla tras un procesamiento adicional en una segunda etapa para obtener la poliimida ( 3 ). Un proceso de dos etapas es necesario porque las poliimidas finales son, en la mayoría de los casos, infusibles e insolubles debido a su estructura aromática.

Los dianhídridos utilizados como precursores de estos materiales incluyen el dianhídrido piromelítico, el dianhídrido benzoquinotetracarboxílico y el dianhídrido naftaleno tetracarboxílico . Los bloques de construcción de diamina comunes incluyen el éter 4,4'-diaminodifenilo (DAPE), la meta-fenilendiamina (MDA) y el 3,3'-diaminodifenilmetano. ^{[ 1 ]} Se han examinado cientos de diaminas y dianhídridos para ajustar las propiedades físicas y, especialmente, las de procesamiento de estos materiales. Estos materiales tienden a ser insolubles y tienen altas temperaturas de reblandecimiento, debido a las interacciones de transferencia de carga entre las subunidades planas. ^{[ 8 ]}

Las poliimidas termoendurecibles son conocidas por su estabilidad térmica, buena resistencia química, excelentes propiedades mecánicas y su característico color naranja/amarillo. Las poliimidas compuestas con refuerzos de grafito o fibra de vidrio tienen resistencias a la flexión de hasta 340 MPa (49 000 psi) y módulos de flexión de 21 000 MPa (3 000 000 psi) . Las poliimidas de matriz polimérica termoendurecible exhiben una fluencia muy baja y una alta resistencia a la tracción . Estas propiedades se mantienen durante el uso continuo a temperaturas de hasta 232 °C (450 °F) y para excursiones cortas, hasta 704 °C (1299 °F) . ^{[ 12 ]} Las piezas y laminados de poliimida moldeados tienen muy buena resistencia al calor. Las temperaturas normales de funcionamiento para dichas piezas y laminados van desde criogénicas hasta las que superan los 260 °C (500 °F) . Las poliimidas también son inherentemente resistentes a la combustión de la llama y normalmente no necesitan mezclarse con retardantes de llama . La mayoría cuenta con una clasificación UL VTM-0. Los laminados de poliimida tienen una vida media de resistencia a la flexión a 249 °C (480 °F) de 400 horas.            

Las piezas típicas de poliimida no se ven afectadas por los disolventes y aceites de uso común, incluidos los hidrocarburos, ésteres, éteres, alcoholes y freones . También resisten ácidos débiles, pero no se recomienda su uso en entornos que contengan álcalis o ácidos inorgánicos. Algunas poliimidas, como CP1 y CORIN XLS, son solubles en disolventes y presentan una alta transparencia óptica. Sus propiedades de solubilidad las hacen idóneas para aplicaciones de pulverización y curado a baja temperatura.

• Poliimina – Tipo de material polimérico 
• Poliamida – Macromolécula con unidades repetitivas unidas por enlaces amida 
• Poliamida-imida – Clase de polímeros 
• Polimerización : reacción química para formar cadenas de polímeros. 

• Enciclopedia Modern Plastic, número de mediados de octubre, poliimida termoestable, pág.  146.
• Varun Ratta: POLIIMIDAS: Química y relaciones estructura-propiedad – revisión bibliográfica (Capítulo 1).

• Base de datos de propiedades materiales , MIT