常州普威复合材料科技有限公司


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聚醚酰亚胺( PEI)

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聚醚酰亚胺 Polyetherimide

PEI


发展史
1972 年美国 GE 公司开始研究开发 PEI,经 过 10 年时间试制、试用,于 1982 年建成 5000 吨生产装置, 并正式以商品 Ultem 在市场销售。目前,全世界年需要量为 10000 吨左右。以后,为提高产品的耐热性, GE 公司还开发了 ULtemⅡ。

由于 ULtemⅡ中含有对苯二胺结构,致使玻璃化温度(tg)从 215°提高到 227 °,因而适应电子零件超小型电子管表面粘贴技术(SMT)的需要。近年来,该公司以开发了耐化学药品 品级 CRS5000、电线被覆用品级有机硅共聚合体 D9000。为了进一步提高耐热性、耐化学药品性和流动性, 该公司还开发了特种式程塑料合金,如 PEI/PPS 合金 JD8901、PEI/PC 合金 D8001、D8007 和 SPEI/PA 合金 等。

上海市合成树脂研究所对聚醚酰亚胺的研究开发工作始于 20 世纪 80 年代初,现有 10t/aPEI 装置一套, 目前处于供不应求状态。该所正准备建设 100t/a PEI 生产装置,以满足国防军工的需要。该所的聚醚酰亚 胺 YS30,结构中含有二苯醚二胺,其产品耐水解性能更佳。
主要生产方法

聚醚酰亚胺是由 4,4′-二氨基二苯醚或间(或对)苯二胺与 2,2′-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯 基]丙烷二酐在二甲基乙酰胺溶剂中经加热缩聚、成粉、亚胺化而制得。  


在上述方法中,又可分成多硝基取代法和多环缩聚过程。


前者首先进行环化反应,生成酰亚胺环,然 后进行芳族亲核硝基取代反应,形成柔性醚"铰链"。后者是先进行环化反应,然后进行环化反应,聚合物 的生成工序是多环缩聚过程。  


PEI 可用熔融缩聚法制备。这一方法从经济上,生态和技术的观点来看,都是有发展前途的。


由于该 法不使用溶剂,聚合物中不会含有溶剂,这对加工和使用都有重要意义。  


PEI 还可用连续法直接在挤出机制造。该法操作步骤是:起始化合物的混合物依次通过挤出机内具有 不同温度的区域,由单体混合的低温区移向终产品溶融的高温区。环化反应生成的水,经适当的口孔从挤出机中不断排出,通常在挤出机的后区域借助真空减压抽出。从挤出机的出料口可得到聚合物粒料或 片材。


还可在挤出机内直接使 PEI 和各种填料混合,制得以 PEI 为主的配混料。   


在这些方法中,溶液聚合是目前工业生产的方法。然而挤出机连续挤出聚合方法已由上海市合成树脂 研究所在小型装置上开发成功,可以推向工业生产。

理化性能
聚醚酰亚胺具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能,并可透过微波。

加入玻璃纤维、碳纤维或其他填料可达到增强改性的目的。也可和其它工程塑料组成耐热高分子合金,可 在-160~180℃使用。上海市合成树脂研究所企业标准 SR-7001-86《YS30 注塑型聚醚酰亚胺塑料》,主要性 能指标见表 3-47。
加工成型
聚醚酰亚胺可用注塑和挤出成型,且易后处理和用胶粘剂与各种焊接法同其它材料接合。由于熔融流 动性好,通过注塑成型可以制取形状复杂的零件。加工前须在 150℃充分干燥 4 小时,注塑温度为 337~427 ℃,模具温度为 65~117℃。

YS30 的注塑条件如下:
预热 150℃,4 小时

料筒温度
前段 300~320℃
后段 330~410℃

注塑压力 60~100MPa

保压时间 5~30 秒

冷却时间 5~30 秒。
应用领域
聚醚酰亚胺具有优良的综合平衡性能,卓有成效地应用于电子、电机和航空等工来部门,并用作传统 产品和文化生活用品的金属代用材料。

在电器、电子工业部门,聚醚酰亚胺材料制造的零部件获得了广泛的应用,包括强度高和尺寸稳定的连接件、普通和微型继电器外壳、电路板、线圈、软性电路、反射镜、高精度密光纤元件。特别引人注目
的是,用它取代金属制造光纤连接器,可使元件结构佳化,简化其制造和装配步骤,保持更精确的尺寸, 从而保证终产品的成本降低约 40%。

耐冲击性板材 Ultem1613 用于制飞机的各种零部件,如舷窗、机头部部件、座件靠背、内壁板、门覆 盖层以及供乘客使用的各种物件。PEI 和碳纤维组成的复合材料已用于新直升飞机各种部件的结构。

利用其优良的机械特性、耐热特性和耐化学药品特性,PEI 被用于汽车领域,如用以制造高温连接件、 高功率车灯和指示灯、控制汽车舱室外部温度的传感器(空调温度传感器)和控制空气和燃料混合物温度 的传感器(有效燃烧温度传感器)。

此外,PEI 还可用作耐高温润滑油侵蚀的真空泵叶轮、在 180℃操作的蒸镏器的磨口玻璃接头(承接口)、非照明的防雾灯的反射镜。

聚醚酰亚胺泡沫塑料,用作运输机械飞机等的绝热和隔音材料。

PEI 耐水解性优良,因此用作医疗外科手术器械的手柄、托盘、夹具、假肢、医用灯反射镜和牙科用 具。 在食品工业中,用作产品包装和微波炉的托盘。

PEI 兼具优良的高温机械性能和耐磨性,故可用于制造输水管转向阀的阀件。由于具有很高的强度、 柔韧性和耐热性,PEI 是优良的涂层和成膜材料,能形成适用于电子工业的涂层和薄膜,并可用于制造孔 径< 0.1μm、具有高渗透性的微孔隔膜。还可用作耐高温胶粘剂和高强度纤维等。
开发动向
国外聚醚酰亚胺主要是美国通用电器公司生产销售。目前发展趋势在于提高耐热性,为此引入对苯二 胺结构和与其它特种工程塑料组成合金,为提高 PEI 机械强度,而采用 PC、PA 等工程塑料组成合金。