15. 고분자 소개 - 폴리이미드 (Polyimide)

 

 

폴리이미드 (Polyimide)

 

 

① 폴리이미드 (Polyimide)란? 

 

폴리이미드(Polyimide)는 다양한 산업 분야에서 사용되는 고성능 고분자 재료로 알려져 있습니다. 폴리이미드는 폴리아민과 이성체화 시키는 중합 반응을 통해 생성되며, 매우 강한 분자 구조와 특수한 화학적 특성을 가지고 있습니다.

다양한 장점으로 인해 폴리이미드는 아래와 같은 분야에 널리 사용됩니다.

- 전자 및 반도체: 폴리이미드는 전자 제품과 반도체 산업에서 폭넓게 사용됩니다. 절연 필름, 캡슐화 필름, 회로 보호막, 서브스트레이트, 디스플레이 등에 사용되며, 전기 절연성과 내화학성이 요구되는 고온 환경에서의 우수한 성능을 제공합니다.

- 자동차 산업: 폴리이미드는 자동차 산업에서 엔진 컴포넌트, 열 보호 커버, 전기 시스템 절연재, 브레이크 패드 등에 사용됩니다. 고온 내구성과 전기 절연성으로 인해 엔진과 전기 시스템의 안전성을 향상하는 데 기여합니다.

- 항공우주 산업: 폴리이미드는 항공우주 산업에서 열 절연재, 구조 부품, 케이블 절연재 등에 사용됩니다. 고온 환경에서의 내구성과 경량성으로 인해 항공기 및 우주선의 성능을 향상시키는 데 기여합니다.

- 의료 기기: 폴리이미드는 의료 기기 분야에서 많이 사용됩니다. 생체 안전성이 있으며, 유연성과 내화학성이 요구되는 의료 기기 및 임플란트에 사용됩니다. 예를 들어, 인체 내에서 사용되는 스텐트, 심박 조절기, 센서 등에 활용됩니다.

- 열 관리 솔루션: 폴리이미드는 열 관리 설루션에 널리 사용됩니다. 열전도성과 열 분산 기능을 가지고 있어 열 보호재, 열 절연재, 열전달판 등에 사용됩니다. 특히 고온에서 열을 효과적으로 관리하는데 적합합니다.

- 광학 및 센서: 폴리이미드는 광학 소재와 센서 분야에서 사용됩니다. 광학 렌즈, 광섬유 케이블, 광포로미터, 센서 코팅 등에 활용되며, 투명성과 내화학성이 뛰어나 광학용으로 많이 이용됩니다.

 

 

② 폴리이미드의 특성

 

- 고온 내구성: 폴리이미드는 극한의 온도 조건에서도 안정성을 유지할 수 있습니다. 일반적으로 250°C 이상의 고온에서도 기계적 및 전기적 특성을 유지할 수 있습니다. 이러한 특성은 고온 환경에 노출되는 부품 및 장치에 적합합니다.

- 전기 절연성: 폴리이미드는 우수한 전기 절연 특성을 가지고 있습니다. 따라서 전기 및 전자 제품에서 많이 사용되며, 절연 필름, 케이블 절연재, 회로 보호막 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다.

- 내화학성: 폴리이미드는 다양한 화학적 물질에 대해 높은 내화학성을 보입니다. 강산, 강알칼리, 유기 용제, 용매 등에 대해 저항성을 가지며, 이는 폴리이미드가 화학 처리를 요구하는 환경에서 사용되는 이유 중 하나입니다.

- 낮은 마찰 계수: 폴리이미드는 낮은 마찰 계수를 가지고 있어 윤활이 필요한 부분에서 우수한 성능을 발휘합니다. 이는 기계 부품, 베어링, 슬라이딩 소재 등에 사용될 때 유용합니다.

- 낮은 가스 투과도: 폴리이미드는 낮은 가스 투과도를 가지고 있어 가스 및 수증기 차단 속성이 우수합니다. 따라서 폴리이미드는 가스 배관, 캡슐화 필름, 보호 장치 등에서 가스 및 수증기의 통제가 필요한 분야에서 사용됩니다.

- 강도와 경도: 폴리이미드는 높은 강도와 경도를 가지고 있어 우수한 기계적 특성을 제공합니다.

 

 

③ 폴리이미드의 가공 방법

 

- 주형 주조(Mold Casting): 폴리이미드는 주형 주조를 통해 형상을 만들 수 있습니다. 이 방법은 폴리이미드 수지를 액체 상태로 주형에 주입한 후 경화시키는 과정입니다. 이를 통해 복잡한 형상의 부품을 만들 수 있으며, 정확한 치수와 표면 마무리를 제공합니다.

- 압출(Extrusion): 폴리이미드는 압출 공정을 통해 연속적으로 형태를 제작할 수 있습니다. 폴리이미드 수지를 압출기에 공급하여 가열하고 압출 다이스를 통해 원하는 형상으로 압출됩니다. 압출은 폴리이미드 필름, 시트, 튜브 등의 형태로 제작하는 데 사용됩니다.

- 사출 성형(Injection Molding): 폴리이미드는 사출 성형을 통해 다양한 형상의 부품을 생산할 수 있습니다. 이 방법은 폴리이미드 고분자를 고온 및 고압의 사출 성형 기계에 주입하여 주형 내에 형상을 형성시키는 과정입니다. 사출 성형은 대량 생산에 적합하며, 자동차 부품, 전자 제품 등 다양한 산업에서 사용됩니다.

- 절삭 가공(Machining): 폴리이미드는 절삭 가공 기술을 통해 가공될 수 있습니다. 이 방법은 폴리이미드 원료를 원하는 모양으로 절삭하여 형성하는 것입니다. CNC 가공, 밀링, 터닝 등의 절삭 가공 공정을 사용하여 정밀한 부품을 만들 수 있습니다.

- 레이저 가공(Laser Processing): 폴리이미드는 레이저 가공을 통해 가공될 수 있습니다. 레이저를 사용하여 폴리이미드 표면을 절단, 점화 또는 스크립팅하는 등의 가공이 가능합니다. 레이저 가공은 정밀한 가공이 필요한 작업에 사용됩니다.