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聚醚酰亚胺:性能、应用与发展

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:聚醚酰亚胺又称聚双酚A四酰亚胺,简称PEI,是一种重要的热塑性(可熔性)PI品种。PEI品种有不同用途的未增强料、增强PEI、填充PEI及PEI合金等。6)在其他方面,PEI还可用作防辐射器材、渗透分离膜,薄膜及涂料可作强度及柔软性兼备的电子元件绝缘材料和涂层。

聚醚酰亚胺:性能、应用与发展

聚醚酰亚胺又称聚双酚A四酰亚胺,简称PEI,是一种重要的热塑性(可熔性)PI品种。它不仅力学性能、电性能、热性能、耐蚀性、耐磨性优良,而且加工性好,克服了一般PI塑料加工困难的缺点,成本价格低,还保留了PI的多种性能,是一种综合性能优良的特种热塑性塑料。

PEI的主要生产厂,国内的有中科院长春应用化学研究所、上海合成树脂研究所等;国外的有美国GE电气公司、美国复合材料公司、美国帝国化学公司、美国尔特普公司、日本GE塑料公司、日本大墁化学公司等。PEI品种有不同用途的未增强料、增强PEI、填充PEI及PEI合金等。

1.基本性能

(1)一般性能 PEI为无定形聚合物,外观呈琥珀色半透明或透明状,密度为1.27g/cm3。增强PEI的性能随增强材料的含量而变化(一般增强料含量为10%~30%,质量分数),密度为1.34~1.59g/cm3,吸水率为0.25%,成型收缩率为0.5%~0.7%。薄膜有透气性,可作气体分离富集膜。

(2)力学性能 PEI的拉伸强度、弯曲弹性模量、抗蠕变性好,优于PSF、PPS的,远高于未增强通用工程塑料的,但强度不及单醚型PI和双醚型PI的,更低于热固性PI的。

PEI高温力学性能也良好,在180℃时拉伸强度可达44MPa,弯曲强度为53~73MPa,弯曲弹性模量为2.0GPa。但对缺口很敏感,缺口可使冲击强度剧降。

PEI耐磨性优良,尤其是填充石墨、PTFE或MoS2改性后,极限pv值可达5.74MPa·m/s,可作耐热塑料轴承

(3)热性能 PEI耐热性不及单醚型PI、双醚型PI及均苯PI,但还属优良耐热品级,未增强PEI热变形温度(1.82MPa)为200~220℃,玻璃化温度为210~215℃,连续使用温度为170~180℃。其阻燃性良好,可达UL94V-0级,OI值为47%,仅次于F4,而且烟密度低,有毒气体含量少,安全性较好。其耐热老化性好,热分解温度为518℃,不易分解。

(4)电性能 PEI电性能优良,绝缘电阻达1017Ω等级,介电常数为3左右,介质损耗因数小,介电强度高,耐电弧性好,并且受温度及频率变化影响小,在150℃高温及高频下仍能维持较好的绝缘性和介电性能。

(5)耐蚀性 PEI耐蚀性能优良,对所有的脂肪烃、稀酸、稀碱和汽油都具有良好抵抗能力,对水稳定性好,且耐热老化,在热水中沸煮104h后还保持85%的拉伸强度,且不易应力开裂。

(6)耐候性 PEI具有良好的抗热氧化、抗紫外线、抗γ射线辐射、透微波及红外线的能力。其薄膜可用于孔径<0.1μm的高渗透性材料,耐候性好。

(7)尺寸稳定性 PEI成型收缩低,线胀系数小,抗蠕变性好,不易产生内应力,尺寸稳定性好。(www.xing528.com)

2.加工性

PEI具有典型的热塑性塑料成型特性,流动性好。如Ultem品种,在370℃、140MPa、模温为150℃的条件下流程比可达100~180。成型内应力小,热稳定性好,回用料可多次回用,可用注射、挤出、吹塑等工艺加工形状复杂、薄壁、精密制品,以及管材、棒材、片材、板材、薄膜等。

这里只简单介绍PEI的注射成型工艺。成型前原料必须充分干燥处理,含水量<0.05%。干燥工艺:180℃×4h或130℃×6h。未增强PEI注射工艺条件:螺杆长径比为16~24,压缩比为1.5~3.0;料筒温度为310~405℃;喷嘴温度为325~410℃;模具温度为65~175℃;注射压力为70~126MPa;背压为0.4~3.0MPa;保压压力为50~80MPa;螺杆转速为50~400r/min;保压时间为5~10s;冷却时间为5~10s。

3.制品应用

PEI塑料及其增强及填充石墨等的耐磨塑料已广泛用于电子电气、汽车机械、飞机及宇航、食品及医疗器材等领域

1)在电子电气方面,利用其强度高、电性能好、尺寸精度高等特点,常用作各种精密连接器、接插件、电路板、电器、开关、电器外壳、线圈骨架、软性电路、电线包覆、高精密光纤连接器等。

2)在汽车方面,常利用其力学性能好、耐油、耐热性等作热交换器元件、电气零件、化油器罩和盖、仪表及灯罩、空调温度传感器等。

3)在飞机及宇航方面,PEI挤出的型材及耐冲击板材,广泛用于航空工业中作各种零件、舷窗、内装板、座椅、门、电器外壳、绝热隔声及密封材料。

4)在机械设备中常用作齿轮、轴承、叶轮、阀门、汽缸座等需要高强度、刚性、耐磨、耐热、耐水、耐油、尺寸精度较高的各种机械零件

5)在食品及医疗方面,PEI耐水、耐热、卫生、强度高、耐磨,所以常用作食品工业容器、食品加工设备零件及要求,耐热、耐高压、耐放射线、耐水及耐热水的医疗消毒灭菌器械、外科手术工具、假肢、容器、医用反射镜、防射线器材等。

6)在其他方面,PEI还可用作防辐射器材、渗透分离膜,薄膜及涂料可作强度及柔软性兼备的电子元件绝缘材料和涂层。

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