Sintesi e caratterizzazione di dianidridi per applicazioni con poliimmidi incolori

High-performance polyimides (PIs) are currently mainly used as flexible substrates or as insulators for electronics, due to their high thermal stability and excellent dielectric properties. Full aromatic PIs, such as Kapton®, are the most widely used polymer for electronics packaging purposes. However, there are limitations in their processability and applications due to their low solubility and deep coloration, originated from interactions called charge transfer complexes among the polymers rigid chains. Therefore, the research trend is focused on polymer color removal by combining aromatic diamines and aliphatic dianhydrides, improving the polymer solubility using bent and bulky structure reagents or sulfonated diamines. For industries, the research driving force is the appeal towards resins with excellent thermal and chemical stability, transparent and colorless with a high processability, and a suitable solubility. Today, balancing among all those properties for this class of material is a major challenge, as the presence of one of this properties excludes at least one of the others. When a material complying all of the above properties was found, it was either fluorinated or too expensive to be manufactured at large scale. In this work, the focus will be on the aliphatic dianhydrides for polyimides, produced or about to be produced industrially at Valsynthèse SA. The dianhydrides will be tested, classified, and improved, when possible, based on the relative performance of the polyimides synthetized.

Le poliimmidi (PI) ad alte prestazioni sono attualmente impiegate principalmente come substrati flessibili o isolanti per l’elettronica, grazie alla loro elevata stabilità termica e alle loro eccellenti proprietà dielettriche. PI completamente aromatiche, come il Kapton®, sono i polimeri più utilizzati per gli imballaggi elettronici. Tuttavia, la loro lavorabilità e il loro impiego sono limitati dalla loro bassa solubilità e dalla colorazione, originata da interazioni chiamate complessi di trasferimento di carica, che avvengono tra le catene rigide dei polimeri. Pertanto, le nuove tendenze di ricerca si concentrano sulla rimozione del colore dei polimeri combinando diammine aromatiche e di-anidridi alifatiche, migliorando la solubilità dei polimeri utilizzando reagenti a struttura curva e voluminosa o con diammine solfonate. Per l’industria, la forza trainante della ricerca è l'interesse per resine con un'eccellente stabilità termica e chimica, trasparenti e incolori, con un'elevata lavorabilità e un'adeguata solubilità. Il bilanciamento tra tutte queste proprietà per questa classe di materiali è oggi una grande sfida, in quanto la presenza di una di queste sembra escluderne altre. Al momento, i materiali che soddisfano tali qualità sono o fluorurati o molto costosi da produrre in larga scala. In questo lavoro, l'attenzione si concentrerà sulle anidridi alifatiche per le poliimmidi, prodotte o in procinto di essere prodotte industrialmente presso Valsynthèse SA. Le anidridi saranno testate, classificate e, se possibile, migliorate in base alle prestazioni relative delle poliimmidi sintetizzate.