PEI聚醚酰亚胺简介

1、PEI聚醍酰亚胺简介大飞机上的重要材料说明：美国联邦航空治理局FAA看来,增材制造技术3D打印正在快速发 生进化,并且在航空零件的再设计、维修和售后备品备件领域发挥着越来越积极 的作用.2021年STRATASYS ULTEW料以及飞机通风道3D打印工艺通过了 FAA标准.这是一种什么材料能应用于恶劣环境？具有高强度重量比并能通过FST评级、以及现有认证而成为了航空航天、汽车与军队应用产品的理想之选?QuickLearning聚醴酰亚胺Polyetherimide,简称PEI,是琥珀色透明固体,相对于其他芳 香族聚酰亚胺而言是一种本钱较低,产量较大的热塑性聚酰亚胺.PEI现在还在专利保护期内虽

2、然已经过期,但是 Sabic已经申请延长了保护期限,因此可 以量产化供给的只有Sabic ,随着近几年Sabic对于产品线的整合,PEI的供给 一直处于缩减的状态,不过相信随着新加坡工厂的扩产,PEI的供给问题将会有所缓解.PEI的优点包括：透明但是带有琥珀色；优异的耐化学品水平,尤其 为耐酸性；较高的耐温性,Tg点到达217C；天然较高的弯曲模量,不填充的前 提下和PC10%GF弯曲模量接近；优异的防火性能,天然阻燃可以 V0以上, 低烟密度；较好的加工性能相比起其他的许多芳杂环聚合物；除掉优点,PEI 的缺点也还是有的,毕竟事物都是有两面性的,其中缺点包括：含有BPA双酚A, 这就限制了

3、PEI的一定的婴幼儿相关产品的应用；缺口冲击敏感,这对于设计来 讲是有挑战的；虽然耐酸的水平突出,但是耐碱的水平一般,尤其是在加热的条 件下；价格还是很贵的一下面我们就正式拉开 PEI的产品大幕！ 1聚醴酰亚胺的 开展史1972年美国GE公司开始研究开发PEI,经过10年时间不断的努力,于 1982年建成5000吨生产装置,并正式以商品ULTEM在市场销售.为提升产品的 耐热性,G玄司还开发了 ULTEMGeffi.由于ULTEMGENI中含有对苯二胺结构, 致使玻璃化转变温度从215c提升到227C,因而可以适应电子零件超小型电子 管外表粘贴技术的需要.这种材料在高温下具有高强度、高刚度和长

4、期耐热性.G玄司生产的聚醴酰亚胺Ultem是耐热性相对较高可注射成型的无定形树脂, 可用作汽车头灯、透雾灯反射镜、灯泡座、食品盒、航空公司供给食品容器、印 刷线路板、计算机元件、移动 内部天线及半导体芯片托架.自从GE公司PEI树脂问世以来,美国LNP RTP ICI、Thermofil公司,欧洲AKZO CibaGaigy、 Lengning公司,日本工程塑料公司、MitsuiChemicals ,中国上海合成树脂研究 所,长春应用化学研究所,相继以不同的工艺路线和技术开发类似的 PEI聚合物. 注：美国G玄司2002年收购LNP公司；GE公司2007年5月将其塑料局部出售 给了沙伯根底工业

5、公司 SABIC阿克苏诺贝尔2007年6月收购ICI.2聚醴酰亚 胺的合成PEI是由2,2 一双43,4 一竣酸酊苯氧基苯基丙烷双酚A二酊 BPDEDA与芳香族二元胺为原料添加适量的调节剂苯胺、苯酊等在极性溶 剂中高温缩聚制得.由间位芳香二胺与双酚A二酊为原料制得的PEI是最成熟、最重要的产品,商品名称为 ULTEM缩聚反响如图3:图3PEI的缩聚反响2.1 低温溶液缩聚低温溶液缩聚是将二元胺溶于二甲基乙酰胺等极性溶剂中, 然后分批缓慢参加固体二元酊,在室温反响,到达要求粘度后,参加乙酸酊和催化剂进行化学脱水,成粉过滤,洗涤枯燥后,再进一步加热完成酰亚胺化反响.2.2 高温溶液缩聚高温溶液缩聚

6、是将两种原料溶于极性溶剂,在高温下反响,并 以甲苯蒸出环化生成的水份,反响完成后,成粉、枯燥,再加热进一步酰亚胺化.2.3 熔融缩聚PEI聚合物也可用熔融缩聚法制备.由于原料 BPDED给子中含有 柔顺性的醴键,加之其单体在高温下的高活性,为的PEI制备提供了新的方法,即双螺杆反响熔融挤出法,从而实现了制备过程的连续化,并简化了生产工序, 降低了生产本钱,实现了无溶剂环保生产.该法操作步骤：是采用减压脱水,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最终产品溶融的高温区.环化反响生成的水,经适当的口孔从挤出机中不断 排出,通常在挤出机的最后区域借助真空减压抽出

7、.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PEI的熔融缩聚反响3聚醴酰亚胺的性能PEI是一种芳香族高分子聚合物,它 所显示的杰出的理化、机械、电、热性能和典型的热塑性塑料成型加工适应性相 结合的特性,使之成为特种工程塑料体系中最优秀的成员之一.物理性能： PEI 是一种透明琥珀色的无定形热塑性塑料.无毒、无味、比重 1.27, 23 C 24h吸水 率为0.25%W械性能：非增强型PEI的拉伸强度为105Mpa弯曲模量为3.3Gpa, 断裂伸长率为60%缺口冲击强度仅为49J/m(3.2mm),而无缺口冲击强度可以达 到1270J/m.

8、和P P S U相比,低冲击强度是 PEI 一个劣势,其对缺口及应力敏 感,在壁厚大于3 .0mm时会有脆化倾向,因此在设计和加工工艺上需要小心处理,合理设计产品的壁厚、R角及厚薄过度,加工上建议高模温,尽量小的保压 及保压时间；Notch祀 Charpwat *30bC和 曲 M M 加to热性能：PEI在高温区具有高弯曲模量,玻璃化转变温度为215C,在1.8Mpa负荷下热变形温度高达200C,在氮气中的热分解起始温度为 510C.对于非结 晶PEI来说,各种机械性能随温度的变化较小,是很好的耐热材料.在应对医疗仪器,牙医用具等需要高温蒸汽消毒的产品,PE I能满足1 3 4度蒸汽消毒,

9、同时有较好的耐水解性能,可提供高达2 5 0次以上的消毒次数.Stiffness at Elevated Temperature idoog -图5不同材料模量随温度变化情况 PS: ExtemUH100呢TPI 聚酰亚胺lenfiile &t»r>gth v&r Tempe rd tur» ConipafiKon oT Sckay Sulfonevs. PEItoo 120Terrnperalyre (X)M S 3PEI和PSU PES高温下的拉伸强度比照PEI的热膨胀系数和收缩率较小,前者为5.6 X 10-5米/米C,后者为0.5-0.7% ,

10、因此PEI制件的尺寸比拟精确稳定,容易和金属制件、嵌件相匹配.耐蠕变性和耐疲劳性：PEI的耐蠕变性和耐疲劳性很突出,在遭受长期恒定低应力负荷下,表观模量变化可忽略不计,只是在高 温和应力下才要考虑.PEI制件在受到反复的负荷和振动的情况所产生的疲劳是 一个很重要的设计问题,在此情况下,需要利用应力应变曲线来判定制件的使用寿命.这些曲线可以用来决定耐疲劳性极限或材料在不破坏的情况下能耐受的最JU(M2»CC浅卵白附、塞J 3一 士M a J4 '1H. .取.工呼1 - 一 二-二L 尸.,l 一J £'.1 1 JJi时向小时大循环应力6PEI在23c下的蠕

11、变情况这样的特性使得 PEI非常适合生产弹簧电性能：PEI具有优异的电性能,其介电常数是 3.15,优于聚酰胺、环氧树 脂,但是高于改性PPOffi氟塑料.体积电阻6.7X1017欧姆-厘米,介质损耗角 正切13103Hz,耐电弧性128秒,超过带电部件支持基板 UL最低要求120秒, 更重要的是PEI的电性能在温度、频率等环境条件变化情况下,仍能保持根本包 定.所以PEI在通讯领域被广泛应用,例如,利用其稳定的介电常数和低损耗正 切值作为天线移相块,移相杆等.阻燃性：PEI具有阻燃性和低烟性,在不加任 何阻燃剂的情况下,氧指数为47氧指数27属难燃材料,阻燃等级达UL94-V-0 0.016

12、inch , 5V 0.075inch .PEI 燃烧时放出的 CO CO2J口水与木材相近； 用NBS&测定的发烟量分别是0.7 4分钟后发烟量到30 20分钟后发烟量. PEI可制成薄壁制品,由于这种材料发烟量少,而且不必添加卤素阻燃剂,因此 不生成有毒的卤化物气体.低烟低毒也是飞机,高铁等封闭性大型运输工具在选 择塑胶材料时的必须要求,PEI能满足这些要求,并且在本钱上较P P S U有优 势,所以得到广泛的应用,作为飞机小桌板,座椅,内饰装饰板,灯具外壳,救 生衣盒等首选材料；耐化学性：PEI几乎不为所有脂肪族姓类浸蚀,对硝酸、硫 酸、磷酸等有良好的耐久性,但PEI对碱性溶剂的

13、耐受性不好.也由于这点,PEI 在经过阳极处理后而比变色,被水果公司作为I P 4双色隔断条的二射材料,但也由于其耐碱性差,在I P 5以后被P P S U所取代本身的抗冲击性不是特别 好,加之碱性溶液同时也使其抗冲击性能更下降.它具有优良的耐水性和耐沸 水分解性能,在沸水中经1000h后仍能保持的拉伸85%虽度.室温下在汽油中浸 泡96h未见异常,但在150c时能溶于甲苯、三氯乙烯和氢氧化胺等溶剂,耐碱 性较差.对以氟里昂为根底的清洗剂、致冷剂和气相焊接介质耐受性很好.另外, 其对芳香姓,酯类,醴类,酮类等溶剂比拟敏感,在使用环境中有与这些物质接 触时要特别留意.正由于这样优异的耐化学品的水平,所以PEI用过试验用的白鼠笼是再适宜不过了耐候性：PEI的耐气候性优秀,在不加任何稳定剂条件下,能经受紫外线的曝 晒,经在氤灯耐候试验箱内曝晒1000小时,拉伸强度变化极微.在B射线下的 耐辐射也优于PSF PES等.耐辐射性：PEI还显示出良好的耐伽马辐射性,在 用钻60以每小时1兆拉德的速率经累积暴露5000兆拉德之后,拉伸强度仅损失 6%止匕外,PEI对可见光、红外和微波是透过的,不吸收.成型加工性：和热固 性聚酰亚胺不同,PEI能