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聚醚酰亞胺
來源:
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作者:ffkmcn
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發(fā)布時間: 1721天前
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英文名 Polyetherimide,簡稱PEI
1、發(fā)展史
1972年美國GE公司開始研究開發(fā)PEI，經過10年時間試制、試用，于1982年建成5000噸生產裝置，并正式以商品Ultem在市場銷售。目前，全世界年需要量為10000噸左右。以后，為提高產品的耐熱性，GE公司還開發(fā)了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有對苯二胺結構，致使玻璃化溫度（tg）從215°提高到227°，因而適應電子零件超小型電子管表面粘貼技術（SMT）的需要。近年來，該公司以開發(fā)了耐化學藥品品級CRS5000、電線被覆用品級有機硅共聚合體D9000。為了進一步提高耐熱性、耐化學藥品性和流動性，該公司還開發(fā)了特種式程塑料合金，如PEI/PPS合金JD8901、PEI/PC合金D8001、D8007和SPEI/PA合金等。
上海市合成樹脂研究所對聚醚酰亞胺的研究開發(fā)工作始于20世紀80年代初，現(xiàn)有10t/aPEI裝置一套，目前處于供不應求狀態(tài)。該所正準備建設100t/aPEI生產裝置，以滿足國防軍工的需要。該所的聚醚酰亞胺YS30，結構中含有二苯醚二胺，其產品耐水解性能更佳。
2、主要生產方法
聚醚酰亞胺是由4，4′-二氨基二苯醚或間（或對）苯二胺與2，2′-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐在二甲基乙酰胺溶劑中經加熱縮聚、成粉、亞胺化而制得。
在上述方法中，又可分成多硝基取代法和多環(huán)縮聚過程。前者首先進行環(huán)化反應，生成酰亞胺環(huán)，然后進行芳族親核硝基取代反應，形成柔性醚"鉸鏈"。后者是先進行環(huán)化反應，然后進行環(huán)化反應，聚合物的生成工序是多環(huán)縮聚過程。
PEI可用熔融縮聚法制備。這一方法從經濟上，生態(tài)和技術的觀點來看，都是有發(fā)展前途的。由于該法不使用溶劑，聚合物中不會含有溶劑，這對加工和使用都有重要意義。
PEI還可用連續(xù)法直接在擠出機制造。該法操作步驟是：起始化合物的混合物依次通過擠出機內具有不同溫度的區(qū)域，由單體混合的低溫區(qū)移向產品溶融的高溫區(qū)。環(huán)化反應生成的水，經適當?shù)目诳讖臄D出機中不斷排出，通常在擠出機的未尾區(qū)域借助真空減壓抽出。從擠出機的出料口可得到聚合物粒料或片材。還可在擠出機內直接使PEI和各種填料混合，制得以PEI為主的配混料。
在這些方法中，溶液聚合是目前工業(yè)生產的方法。然而擠出機連續(xù)擠出聚合方法已由上海市合成樹脂研究所在小型裝置上開發(fā)成功，可以推向工業(yè)生產。
3、理化性能
聚醚酰亞胺具有優(yōu)良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能，并可透過微波。加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強改性的目的。也可和其它工程塑料組成耐熱高分子合金，可在-160~180℃使用。上海市合成樹脂研究所企業(yè)標準SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亞胺塑料》，主要性能指標見表3-47。
4、加工成型
聚醚酰亞胺可用注塑和擠出成型，且易后處理和用膠粘劑與各種焊接法同其它材料接合。由于熔融流動性好，通過注塑成型可以制取形狀復雜的零件。加工前須在150℃充分干燥4小時，注塑溫度為337~427℃，模具溫度為65~117℃。YS30的注塑條件如下：
預熱 150℃，4小時
料筒溫度：
前段 300~320℃
后段 330~410℃
注塑壓力 60~100MPa
保壓時間 5~30秒
冷卻時間 5~30秒。
5、應用領域
聚醚酰亞胺具有優(yōu)良的綜合平衡性能，卓有成效地應用于電子、電機和航空等工來部門，并用作傳統(tǒng)產品和文化生活用品的金屬代用材料。
在電器、電子工業(yè)部門，聚醚酰亞胺材料制造的零部件獲得了廣泛的應用，包括強度高和尺寸穩(wěn)定的連接件、普通和微型繼電器外殼、電路板、線圈、軟性電路、反射鏡、高精度密光纖元件。特別引人注目的是，用它取代金屬制造光纖連接器，可使元件結構**化，簡化其制造和裝配步驟，保持更精確的尺寸，從而保證產品的成本降低約40%。
耐沖擊性板材Ultem1613用于制飛機的各種零部件，如舷窗、機頭部部件、座件靠背、內壁板、門覆蓋層以及供乘客使用的各種物件。PEI和碳纖維組成的復合材料已用于新直升飛機各種部件的結構。
利用其優(yōu)良的機械特性、耐熱特性和耐化學藥品特性，PEI被用于汽車領域，如用以制造高溫連接件、高功率車燈和指示燈、控制汽車艙室外部溫度的傳感器（空調溫度傳感器）和控制空氣和燃料混合物溫度的傳感器（有效燃燒溫度傳感器）。此外，PEI還可用作耐高溫潤滑油侵蝕的真空泵葉輪、在180℃操作的蒸鎦器的磨口玻璃接頭（承接口）、非照明的防霧燈的反射鏡。
聚醚酰亞胺泡沫塑料，用作運輸機械飛機等的絕熱和隔音材料。
PEI耐水解性優(yōu)良，因此用作醫(yī)療外科手術器械的手柄、托盤、夾具、假肢、醫(yī)用燈反射鏡和牙科用具。
在食品工業(yè)中，用作產品包裝和微波爐的托盤。
PEI兼具優(yōu)良的高溫機械性能和耐磨性，故可用于制造輸水管轉向閥的閥件。由于具有很高的強度、柔韌性和耐熱性，PEI是優(yōu)良的涂層和成膜材料，能形成適用于電子工業(yè)的涂層和薄膜，并可用于制造孔徑<0.1μm、具有高滲透性的微孔隔膜。還可用作耐高溫膠粘劑和高強度纖維等。
6、開發(fā)動向
國外聚醚酰亞胺主要是美國通用電器公司生產銷售。目前發(fā)展趨勢在于提高耐熱性，為此引入對苯二胺結構和與其它特種工程塑料組成合金，為提高PEI機械強度，而采用PC、PA等工程塑料組成合金。聚合工藝方面正在開發(fā)雙螺桿連續(xù)擠出聚合反應技術，預計不久將會實現(xiàn)工業(yè)化生產。四川太乙高新材料有限公司