Polyimidstrukturen

Polyimidstrukturen bezeichnen polymerische Strukturen, die im Rückgrat eine Imide-Verbindung tragen. Typisch besteht eine wiederholte Einheit aus zwei aromatischen Resten, die durch einen Imidring verbunden sind. Diese Imideinheiten verleihen Polyimiden eine hohe thermische Stabilität, chemische Beständigkeit und gute elektrische Isolation. Die Eigenschaften lassen sich durch Wahl von Monomeren und Bauart (aromatisch, halb-aromatisch, flexibel) gezielt steuern.

Herstellung und Strukturmerkmale: Polyimide entstehen üblicherweise durch Kondensation eines Dianhydrids mit einem Diamin. Zunächst bildet sich eine Poly(amic acid) Vorstufe, die durch Hitze oder chemische Imidisierung in ein Polyimid übergeht. Häufig verwendete Monomere sind Pyromellitsäure-Dianhydrid (PMDA) und Oxydianilin (ODA); ein bekanntes Beispiel ist der Polyimidfilm Kapton. Durch Auswahl unterschiedlicher Dian- und Diaminverbindungen lassen sich unterschiedliche Temperaturstabilitäten, Zäheit und Flexibilität erreichen. Um die Verarbeitung zu erleichtern, werden auch lösliche Vorstufen oder flexible Spacers in die Struktur eingeführt.

Eigenschaften und Verarbeitung: Polyimide zeichnen sich durch hohe Temperaturstabilität aus, oft mit Glasübergangstemperaturen jenseits 250 °C. Sie zeigen hervorragende mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität und chemische Beständigkeit sowie gute dielektrische Eigenschaften. Viele Polyimide sind schwer löslich, weshalb Vorstufen oder spezielle Entwurfskonzepte genutzt werden, um dünne Filme oder Beschichtungen herzustellen. Imran imidization kann durch thermische Behandlung oder chemische Reaktionen erfolgen.

Anwendungen: Aufgrund der Kombination aus Wärmebeständigkeit, Festigkeit und guter Isolation finden Polyimide breite Anwendung in Elektronikfilmen, Raumfahrtfolien, Beschichtungen und Membranen für Gastrennung. Kapton bleibt eines der bekanntesten Beispiele in der Industrie.