聚酰胺-酰亚胺：性能优异的热固性聚合物

聚酰胺-酰亚胺是重要的热固性PI改性聚合物，简称PAI，其性能与均苯型PI相比，除连续使用温度较低（220℃）外，其他柔韧性、耐磨性、耐碱性、加工性、粘结性均优于均苯PI，且成本较低，为高强度、耐高温、耐辐射PI品种。

PAI的主要生产单位国外的有美国阿莫科公司、美国西屋电气公司、美国GE电气公司、日本日立化成工业公司、日本东丽公司。国内的有哈尔滨油漆颜料总厂、中科院长春应用化学研究所、上海电磁线一厂、上海合成树脂研究所、天津大新漆包线厂等。

PAI可与玻璃纤维组成增强塑料，与环氧树脂组成改性PAI，有供层压、流延、模塑、浇注、注射成型用的各类品种。

1.基本性能

1）力学性能优异。PAI的力学性能优于大多数工程塑料，无论在室温还是高温下都有较高的强度及模量，抗蠕变性好，尺寸稳定，其室温下的拉伸强度大于190MPa；弯曲强度为240MPa；弹性模量为4.8～5GPa；冲击强度优于均苯PI、PPS，缺口冲击强度高达144J/m，是均苯PI的2倍。在250℃高温以下均能保持十分优良的性能，但超过250℃以后，则性能会迅速下降。

PAI的摩擦因数低。填充石墨的改性品种的耐摩擦磨损性能及弯曲弹性模量更好（但冲击强度下降），且在高温下也具有良好的耐磨性，是耐高温耐磨的理想材料。

2）耐热性不及均苯型PI，但仍为高耐热性材料，其热变形温度（1.82MPa）为278℃；玻璃化温度为280～290℃；长期使用温度为-200～220℃；分解温度为450℃；耐热老化性优良，即使在200℃下经1500h热老化后，拉伸强度仍达到158MPa。耐热老化性排序：PAI>GFPPS>GF均苯PI>GFPA66>GFPES，GFF4>GFPBT。

阻燃性好，OI值为45%，阻燃性达UL94V-0级。

3）PAI介电强度高；电绝缘性优良（体积电阻率为10¹⁷Ω·cm）；介电性能良好（>20kV/mm），但略低于PEI的。

4）耐化学药品性优良，可耐脂肪烃、芳香烃、氯代烃及大多数酸，不耐浓碱、饱和水蒸气、浓硫酸、浓硝酸组成的混酸。此外，耐辐射性优良，在10⁷Gyγ线照射下拉伸强度仅下降7%，但耐辐射性不及聚醚酰亚胺（PEI）。

5）PAI易吸水，成型加工前必须预干燥。其成型收缩率小，未增强料的成型收缩率为0.6%；加无机填料的成型收缩率为0.5%；加石墨料的成型收缩率为0.5%；玻璃纤维增强料的成型收缩率为0.1～0.2%。

6）PAI的主要缺点熔体粘度高，而且在高温下相对分子质量会增大，粘度也随之变大，因此对注射设备及工艺要求较高。此外，因PAI制品的相对分子质量也会随温度升高而变大，会直接影响制品使用性能，所以通常还需进行后固化处理。

2.成型加工

PAI的熔体粘度高，流动性差，且随着温度的升高相对分子质量会增大，粘度会增高。环氧改性PAI可降低粘度，成型温度为80℃左右，改善了加工性，但力学性能、耐热性会下降。(www.xing528.com)

PAI易吸湿成型前应预干燥，干燥温度为121℃，干燥时间为24h。另外，为了保证制品性能，层压板及注射制品成型后应后固化处理。

PAI的主要成型工艺有层压、注射、模压、浇注、浸渍或流延成型薄膜等。

（1）层压成型 先将玻璃布浸渍PAI预聚体溶液。浸渍体在（160±5）℃×0.5h或（260±10）℃×0.5～1h条件下热处理后进行层压。层压温度为330～350℃；压力为7～14MPa；加压时间按3～4min/mm厚确定。然后降温冷却到90℃取出固化。后固化条件是分别在200℃、230℃、260℃、290℃、320℃温度下各保持2h。

（2）注射成型 注射料先预干燥处理。由于熔体粘度高，流动性差，且随温度升高而下降，所以采用高压、高速注射工艺，必须使熔体快速填充型腔。

注射机应选用成型温度>380℃，注射压力>140MPa，具有高速注射能力的设备。螺杆不带止逆装置，压缩比为1.25～1.50，长径比为18～24，螺槽深度>5.08mm，大直径螺杆，槽深为螺杆直径的10%，螺距等于螺杆直径。成型工艺条件：料筒温度为304～343℃；喷嘴温度为371℃；模具温度为204～208℃；注射压力>140MPa；螺杆转速为40～60r/min；成型收缩率一般为0.7%。后固化条件随制品的厚度而变化，如壁厚为10mm的制品，固化工艺为160～170℃×24h+240～245℃×24h+250～260℃×24h。制品固化处理后拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、伸长率都有明显的提高。

（3）薄膜制作工艺PAI薄膜可用浸渍法或流延法制成，浸渍工艺条件：去溶剂烘干温度为190℃；脱水环化温度为200～210℃，时间为2～4h。

3.制品应用

PAI可制成层压板、薄膜、模塑料、浇注料、玻璃纤维增强料、漆、涂料和粘结剂等。利用其优异的力学性能、耐热性和电绝缘性，作为金属的代用品，获得了广泛的应用。

1）在机械行业中利用PAI强度及pv值高的特点，常用作阀座及液压系统密封垫、活塞环、轴承保持架、滚筒、凸轮、齿轮、轴承、止推垫圈、轴衬等耐磨、耐热、高强度零件，可代替黄铜等金属材料。

2）在电子电气中利用PAI耐高温（220℃），高温电绝缘性、耐磨、阻燃性和尺寸稳定等特点，常用作开关、继电器、连接器、集成电路底板、插座、电磁屏蔽板及F、H级绝缘零件。PAI漆可作耐高温、耐辐射漆包线，薄膜可作耐高温绝缘材料。

3）在汽车及车辆上主要用于取代金属件，其耐热性、耐磨性、拉伸强度、冲击强度、抗蠕变性、耐水性、弯曲模量、介电强度等性能都优于或接近均苯PI、POM、PA等工程塑料，是最能满足汽车使用要求的塑料品种之一，广泛用作发动机活塞、活塞环、连杆、调速齿轮、阀座、推进杆等。

4）在航空航天工业中可作飞机发动机的轴衬、垫圈、衬垫、螺母等零件；离合器、轴承、油压零件；天线、雷达罩的耐烧蚀件；燃料系统零件等。