Polyimides linéaires (PI)

Élaborés dans les années 1960, les polyimides linéaires (PI) constituent une famille de polymères de spécialité en forte croissance, particulièrement recherchés pour des applications dans des environnements sévères. En effet, leurs propriétés en font des matériaux de choix lorsque sont demandées de bonnes propriétés diélectriques ou une forte stabilité thermique, ainsi que pour la conception de pièces mécaniques à faible coefficient de frottement et à résistance élevée à l’usure.

Leur structure chimique fortement aromatique, responsable de bon nombre de leurs propriétés, notamment via des interactions interchaînes de type transfert de charge, est telle que certains de ces polyimides linéaires ne présentent ni transition vitreuse ni fusion observable avant la décomposition par oxydation au voisinage de 500 ^oC. Ces caractéristiques particulières font de cette catégorie de polyimides (type A) une famille de polymères à part, qu’on distinguera des thermoplastiques malgré leur caractère linéaire, et qui nécessitent souvent des techniques de mise en œuvre spécifiques. On les classe en deux types.

Les plus anciens, de type Kapton ou Vespel, sont obtenus par frittage d’une poudre sous pression à température élevée. Les pièces ainsi obtenues ne sont modifiables que par usinage, car les températures de ramollissement et de dégradation sont très proches. Ils peuvent être mis en forme par frittage isostatique ou par usinage de pièces semi-finies. Ils peuvent également être obtenus sous forme de film à partir d’une solution.

Une deuxième famille de polyimides (type B), plus récente, regroupe des thermoplastiques pouvant être mis en œuvre avec les méthodes classiques de transformation des thermoplastiques comme l’injection, l’extrusion ou le thermoformage (Ultem, Aurum).

Les propriétés recherchées dans les polyimides sont la tenue thermique, la résistance aux solvants, les bonnes propriétés mécaniques, la stabilité dimensionnelle, un faible coefficient de friction, une excellente résistance aux radiations, etc. Les applications courantes des polyimides se trouvent dans les composants pour l’automobile ou l’aéronautique, les instruments chirurgicaux, les fours micro-ondes... Leur constante diélectrique en fait des matériaux de choix pour les applications en électricité et en électronique (circuits...). Tous les polyimides présentent des propriétés remarquables, mais celles-ci varient sensiblement suivant les PI. Ainsi, la conservation des propriétés mécaniques en température des polyimides de type A est excellente, mais leur non-processabilité limite leurs applications. Les polyimides thermoplastiques de type B ont une tenue en température légèrement inférieure, sont moins résistants aux solvants et peuvent subir des dégradations thermiques.