mały|Struktura poli(4,4'-oksydifenylen-piromellitimidyny) Kapton, poli(4,4'-oksydifenylen-piromellitimidyna) – tworzywo poliimidowe o wyjątkowych właściwościach elektrycznych, mechanicznych, fizycznych i chemicznych. Opracowany w latach 60. XX w. przez przedsiębiorstwo DuPont.

Otrzymywanie Jest produktem polikondensacji (PMDA, z ) i (ODA). Pośredni polimer – kwas poliaminowy – jest rozpuszczalny w zwyczajowo stosowanym w reakcji rozpuszczalniku polarnym na skutek obecności silnych wiązań wodorowych. W wysokiej temperaturze, ok. 200–300 °C, zachodzi drugi etap reakcji z powstaniem pierścieni ftalimidowych:

center|500px

Właściwości Jest izolatorem zachowującym swoje właściwości w szerokim zakresie temperatur od bliskich zera bezwzględnego do 400 °C. Można go wytwarzać w formie cienkich arkuszy.

Jego przewodnictwo cieplne spełnia zależności: w zakresie 0,5–5 K: λ = 4,638·10−3·T0,5678 ≈ (2,28 + 2,4·T)·10−3 W·m−1·K−1 w zakresie 5–300 K: λ = 5,24·10−3·T1,02 W·m−1·K−1 Wartość modułu Younga przekracza 2 MPa. W temperaturze 5 K jego λ ≈ 11,4·10−3 W·m−1·K−1, co jest zbliżone do przewodnictwa cieplnego innych polimerów stosowanych w warunkach kriogenicznych. Przewodnictwo to rośnie liniowo wraz z temperaturą i przy wynosi ok. 1,5 W·m−1·K−1.

Zarówno zwykły kapton (Kapton HN), jak i jego zmodyfikowane wersje wykazują anizotropowość przewodnictwa cieplnego, które jest ok. 3 × większe wzdłuż folii niż w jej poprzek.

Zastosowanie Jest szczególnie przydatny do produkcji urządzeń elektrycznych do zastosowań kriogenicznych, np. przewodów nadprzewodzących, a także przewodów zdolnych do pracy zarówno w warunkach kriogenicznych, jak i w temperaturze pokojowej. Wykonuje się je w formie taśm, w których cienkie druty metalowe znajdują się pomiędzy warstwami folii kaptonowej sklejonej klejem akrylowym. Cienka folia kaptonowa o grubości rzędu 25 µm zapewnia dobrą izolację elektryczną i jest wytrzymała mechanicznie, a jednocześnie nie stanowi bariery termicznej do odprowadzania ciepła do radiatora. Na wydajne przenoszenie ciepła korzystnie wpływa fakt, że kapton poddaje się naciskowi, co pozwala zmiejszyć grubość izolującego termicznie filmu. Jego właściwości są znacznie lepsze niż innego izolatora stosowanego w kriogenice, kompozytu .

Lotnictwo Był szeroko stosowanym izolatorem w okablowaniu samolotów cywilnych i wojskowych. Okazało się jednak, że kable wykonane z (teflonu FEP) w połączeniu z kaptonem są podatne na zużycie mechaniczne i w 2008 r. amerykańska Federal Aviation Administration zarekomenowała, aby nie używać ich w lotnictwie.

Kosmonautyka Został użyty w budowie modułu księżycowego lutu Apollo 11 (okazał sie nie do końca wytrzymały – kawałki izolacji oderwały się w trakcie startu z Księżyca) i sondy New Horizons. Wykorzystano go również do stworzenia osłony słonecznej dla teleskopu Jamesa Webba. Rozważa się zastosowanie kaptonu do budowy żagli słonecznych.

Elektronika mały|Bateria litowo-jonowa owinięta taśmą kaptonową Używany w produkcji do zabezpieczenia termicznego i elektrostatycznego komponentów. Kaptonu używa się również w produkcji elastycznej elektroniki (flexible electronics) metodą nadrukowania, np. anten. Powszechnie używany przez elektroników podczas napraw - taśmą kaptonową zabezpiecza się sąsiadujące z lutowanym komponentem, elementy wrażliwe na przegrzanie, przy grzaniu metodą "hot air". Taśma dzięki wysokiej rezystancji cieplnej, chroni je przed przegrzaniem.

Promieniowanie rentgenowskie Jest wykorzystywany do budowy okienek używanych we wszystkich źródłach i detektorach promieni rentgenowskich (lampy rentgenowskie, synchrotrony). Jest wytrzymały mechanicznie i termicznie, wysoko przezroczysty dla promieniowania oraz nie ulega uszkodzeniom radiacyjnym.

Fizyka eksperymentalna Znalazł zastosowanie jako izolator w budowie detektorów gazowych typu (z )

Druk 3D Ze względu na dobrą adhezję ABS do kaptonu jest on wykorzystywany (w postaci taśmy) jako podkład do druku w drukarkach 3D. W 2017 naukowcy z Uniwersytetu Wirginii opracowali stereolitograficzną metodę druku z użyciem kaptonu jako materiału. Prekursor kaptonu zmieszany z polimerem akrylanowym i fotoinicjatorem tworzy żel, który utwardza się światłem UV w trakcie druku. Ogrzewając następnie wydruk do temperatury 400 °C, usuwa się polimer, pozostawiając kapton.

Przypisy

Bibliografia https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/products/ei-transformation/documents/EI-10142-Kapton-Summary-of-Properties.pdf https://www.researchgate.net/publication/349541900_Applications_of_polyimide_coatings_a_review

Kategoria:Polimery organiczne