聚醚酰亚胺(Polyetherimide,简称PEI)是无定形聚醚酰亚胺所制造的超级
工程塑料,具有最佳之耐高温及
尺寸稳定性,以及抗化学性、阻燃、电气性、高强度、高刚性等等,PEI树脂可广泛应用耐高温
端子,
IC底座、
照明设备、
FPCB(
软性线路板)、
液体输送设备、飞机内部零件、
医疗设备和家用电器等。
简介
颜色琥珀色(透明深黄色)
PEI板名称:中文聚醚酰亚胺板英文名称 Polyetherimide PEI板属于非结晶性塑料。是一种无定形的高性能聚合物,是用无定形PEI(聚醚酰亚胺)所制造的工程塑料经过挤出机高温挤出而成。常用的PEI板是采用美国GE的原料(商品名Ultem)
特性
(1)PEI的特点是在高温下具有高的强度、高的刚性、
耐磨性和
尺寸稳定性。(2)PEI是
琥珀色透明固体,不添加任何添加剂就有固有的
阻燃性和低
烟度,
氧指数为47%,燃烧等级为
UL94-V-0级。(3)PEI的密度为1.28~1.42g/cm3,
玻璃化温度为215℃,
热变形温度198~208℃,可在160~180℃下长期使用,允许间歇最高使用温度为200℃。(4)PEI具有优良的
机械强度、电
绝缘性能、
耐辐射性、耐高低温及耐疲劳性能和成型
加工性;加入
玻璃纤维、
碳纤维或其他填料可达到增强改性目的。
性能
主要特性: 1.耐高温(
HDT超过200℃,UL连续应用温度超过170℃) 2.优异的阻燃性(氧指数大于4.7,低发烟量和UL94V-0/5V) 3.不需要添加
阻燃剂 4.杰出的
电气性能(在宽广的频率和温度范围中有稳定的
介电常数和
介电损耗及极高的
介电强度) 5.极佳的耐化学品和耐辐射性能 6.独特的强度和刚性 7.透明性
聚醚酰亚胺具有很宽范围的
耐化学性,包括耐多数
碳氢化合物、醇类和所有卤化溶剂;也
可耐无机酸和短期耐
弱碱。对部分卤化溶剂,聚醚酰亚胺是良好的选材。它的
水解稳定性很好,在沸水中浸泡 10 000小时后拉伸强度保持85%以上,在 270F温度下,蒸汽热压循环 2000次后拉伸强度保持在 100%。聚醚酰亚胺具有很好的抗
紫外线、Y射线性能,在400兆
拉德的钴射线辐射下加工,拉伸强度保持 94%。
美国保险商实验室规定聚醚亚胺树脂的长期使用温度是338T和356T(根据等级),燃烧等级达到UL94V—0(10
密耳厚度。)氧指数达47,聚醚酰亚胺符合飞机内件要求的FAA阻燃性和热稀放性的材料标准。它的
玻璃化转变温度为419F,并允许在392F下间断使用,在更高温度下,产生短期偏移。在356T下,拉伸温度和
挠曲模量分别在41和2068MPa以上。用玻纤、碳纤维增强的材料在接近
玻璃态转变温度下,具有更高的强度和刚度。
聚醚酰亚胺在高温和应力下的长期
抗蠕变性允许其在许多结构设备中代替金属和其它材料。在可变温度、湿气和频率条件下表现出很好的电性能。在
GHz频率下的低
损耗因数使聚醚酰亚胺具有高的微波可穿性。它的离子型污染物低水准,在 250F100% R. H.和207kPa下120小时用水提取后的
导电率,在20兆欧以上,它可用作电子
传感器元件的
绝缘材料。
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。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,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。
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”。后者是先进行芳族亲核硝基取代反应,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
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。
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。
质量指标
外观琥珀色透明固体
密度 1.27g/cm3
阻燃性 UL 94 V-0级
>6(缺口)kJ/m2
国外牌号有GE Ultem 1000F(美国)。
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
前段 300~320℃
后段 330~410℃
注塑压力 60~100MPa
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、电汽和航空等
工业部门,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。
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<0.1
μm、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。
发展
国外聚醚酰亚胺主要是美国通用电器公司生产销售。
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。
PEI(Polyethylenimine)
聚乙烯亚胺是近年来国际上推出了一些
阳离子聚合物
基因转染技术,以其适用
宿主范围广,操作简便,对
细胞毒性小,转染效率高受到研究者们的喜爱。聚乙烯亚胺是一种具有较高的阳离子
电荷密度的有机
大分子,每相隔二个碳个原子,即每“第三个原子都是质子化的氨基氮原子,使得聚合物网络在任何pH下都能充当有效的“
质子海绵”(proton
sponge)体。这种
聚阳离子能将各种
报告基因转入各种种属细胞,其效果好于
脂质聚酰胺,经进一步的改性后,其转染性能好于
树枝状聚合物,而且它的细胞毒性低。大量实验证明,PEI是非常有希望的
基因治疗载体。在设计更复杂的
基因载体时,PEI经常做为核心组成成分。
线型PEI(Line PEI,LPEI)与其衍生物用作
基因转染载体的研究比分枝状PEI(Branched PEI,BPEI)要早一些,过去的研究认为在不考虑具体条件,LPEI/
DNA转染复合物的细胞毒性较低,有利于细胞定位,因此与BPEI相比应该转染效率高一些。但最近研究表明BPEI的
分枝度高有利于形成小的转染复合物,从而提高转染效率,但同时细胞毒性也增大。超高分枝的、较柔性的PEI衍生物含有额外的
仲胺基和
叔胺基,在染实验中发现这种PEI的毒性低,但转染效率却较高。