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发表于 2007-4-20
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学 名 聚醚酰亚胺
英文名 Polyetherimide,简称PEI
1、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。
2、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最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,通常在挤出机的最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。
3、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。
4、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。
5、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,可使元件结构最佳化,简化其制造和装配步骤,保持更精确的尺寸,从而保证最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最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。
6、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。聚合工艺方面正在开发双螺杆连续挤出聚合反应技术,预计不久将会实现工业化生产。
SUPERIO-UT PEI是三菱樹脂開發的超耐熱 工程塑料薄膜,特點如下:
機械特性:優異
電氣性質:頻率依賴性及溫度依賴性小,具有穩定的電氣特性。
耐熱性:加熱到210度尺寸變化小,在高溫下保持長時間延伸。
耐藥品性:對脂肪烴,酸,稀鹹良好抗藥品性。F型抗極性溶劑極佳。
耐氣候性:良好
耐燃性:UL-94-VTM-0,燃燒時冒煙量與樹脂的平均值極為少。
熱成型性:可熱成型。
用途:揚聲器振動板,絕緣,耐熱標簽,隔板開關等。
項目
E型
F型
測試方法
玻璃化溫度
216度
226度
DSC
線膨脹系數
4.9*10-5
5.2*10-5
ASTM-746B
熱收縮率
0.20%
0.20%
200度*30 Min
抗拉強度
117.7MPa
122.6MPa
JIS C-2318
斷裂點伸長
120%
100%
JIS C-2318
拉伸彈性模量
3138MPa
2844MPa
ASTM D-638
介電擊穿電壓
10KV
10.5KV
JIS C-2318
體積電阻系數
1017
1017
JIS C-2318
介電常數
3.5
3
JIS C-2318
密度
1.27
1.27
ASTM D-1505
吸水率
0.40%
0.60%
ASTM D-570
燃燒性
VTM-0
VTM-0
UL-94
特种工程塑料
介绍:特种工程塑料也叫高性能工程塑料是指综合性能更高,长期使用温度在150℃以上的工程塑料,主要用于高科技,军事和宇航、航空等工业。
特种工程塑料主要包括聚苯硫醚(PPS),聚砜(PSF),聚酰亚胺(PI), 聚芳酯(PAR),液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮(PEEK),含氟聚合物等,特种工程塑料种类多,性能优异价格昂贵
四.聚芳酯(PAR)振膜
聚芳酯简称为PAR,它是透明的可着色可做表面处理的无定行热塑性工程塑料.具有优良的耐热性阻燃性和无毒性.在1.86MPa的负荷下其热变形温度为175摄氏度,软化温度为188~193摄氏度,分解温度为443摄氏度.其吸湿性为室温下0.1%~0.3%.但注塑时会引起聚芳酯分解,所以材料成型前必须干燥处理,使其含水量小于0.2%,干燥条件为100~120摄氏度.PAR机械强度高,耐冲击,不容易断裂,可用于小型扬声器振膜。
PAR(聚芳酯)薄膜是一种专门为扬声器用振膜而研发的新型薄膜,其各项特性均优于PEI,PET,PEN,PI等传统制膜材质,是制造高品质扬声器的必选材料。PAR材料的粘接不用普通的胶水,要使用光敏胶,用专门的紫外线机器固化。
聚芳酯(PAR)
又称为芳香族聚酯或聚酚酯,它为分子主链上由芳香环和酯键构成的热塑性塑料,英文简称PAR。PAR的合成单体不同,可得到上百个品种,其中以双酚A和对苯二甲酰氯及间苯二甲酰氯合成的双酚A型PAR最为常用。
PAR的耐热性优异,可在-70~180℃温度范围内使用。机械性能好,价格与通用工程塑料接近,是一种很有发展前途的耐热塑料。
2、结构性能
(1)PAR为线性无定型聚合物,分子间相互作用的综合结果,使PAR呈现极大的刚性,一定的极性,又具有一定的柔性。
(2)透明性能 透光率可达87%,折射率为1.61,比PC、PMMA都高,只比PES稍低一点。
(3)机械性能 PAR具有良好的抗蠕变性、耐磨性、抗冲击性及弹性恢复性,在很宽的温度范围内,机械强度保持性好。
(4)热性能 玻璃化温度为193℃,负荷热变形温度为175℃,热分解温度为443℃。阻燃性好,氧指数为36.8。线膨胀系数小,耐焊锡性好。
(5)电性能 由于PAR的极性,使其在高频下的绝缘性受到影响,但在中、低频范围内具有优良的绝缘性能。PAR耐电弧性能好,电性能受温度和湿度的影响小。
(6)环境性能 耐紫外线性好,耐大部分溶剂;不耐卤代烃、丙酮、香蕉水、芳香烃、氨水、热水、碱及浓硫酸。
3、成型加工
(1)加工特性 PAR的熔体粘度高,比PC高10倍之多;流动特性接近牛顿流体,粘度受温度的影响大于受剪切速率的影响。
PAR的加工温度与分解温度十分接近,熔融加工温度范围窄,这给加工带来一定困难,一般需要加入热稳定剂。在加工前需进行干燥处理。成型收缩率小,仅为0.05%,制品的加工精度高。
PAR可用传统的加工方法成型,如注塑和挤出等。
4、应用范围
(1)电子电器 可用作H级耐热绝缘材料,具体有:开关类操作键盘、旋钮等,电器轴、罩壳等,插座、绕线管、继电器、发光二极管及照明零件等。
(2)汽车配件 主要用于汽车透明配件,如透镜、反射镜、灯罩等。
(3)机械零件 塑料泵的叶轮、壳体,机器壳罩,各种滑动摩擦部件如齿轮、轴承及皮带轮等。
(4)其他 医疗器械、生活用品等。 |
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