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聚醚酰亞胺

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中文名稱；聚醚酰亞胺 外文名稱；Polyetherimide 簡稱；PEI 燃燒等級；UL94-V-0級 定義；無定形聚醚酰亞胺所製造的超級工程塑料 性能；耐高溫、尺寸穩定性、抗化學性等

是無定形聚醚酰亞胺所製造的超級工程塑料，具有最佳之耐高溫及尺寸穩定性，以及抗化學性、阻燃、電氣性、高強度、高剛性等等，PEI樹脂可廣泛應用耐高溫端子，IC底座、照明設備、FPCB(軟性線路板)、液體輸送設備、飛機內部零件、醫療設備和家用電器等。

簡介

顏色琥珀色(透明深黃色)PEI板名稱:中文聚醚酰亞胺板英文名稱 Polyetherimide PEI板屬於非結晶性塑料。是一種無定形的高性能聚合物，是用無定形PEI(聚醚酰亞胺)所製造的工程塑料經過擠出機高溫擠出而成。目前常用的PEI板是採用美國GE的原料(商品名Ultem)，1972年美國GE公司開始研究開發PEI。

特性

(1)PEI的特點是在高溫下具有高的強度、高的剛性、耐磨性和尺寸穩定性。(2)PEI是琥珀色透明固體，不添加任何添加劑就有固有的阻燃性和低煙度，氧指數為47%，燃燒等級為UL94-V-0級。(3)PEI的密度為1.28~1.42g/cm3，玻璃化溫度為215℃,熱變形溫度198~208℃,可在160~180℃下長期使用,允許間歇最高使用溫度為200℃。(4)PEI具有優良的機械強度、電絕緣性能、耐輻射性、耐高低溫及耐疲勞性能和成型加工性;加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強改性目的。

性能

主要特性: 1.耐高溫(HDT超過200℃，UL連續應用溫度超過170℃) 2.優異的阻燃性(氧指數大於4.7，低發煙量和UL94V-0/5V) 3.不需要添加阻燃劑 4.傑出的電氣性能(在寬廣的頻率和溫度範圍中有穩定的介電常數和介電損耗及極高的介電強度) 5.極佳的耐化學品和耐輻射性能 6.獨特的強度和剛性 7.透明性

聚醚酰亞胺具有很寬範圍的耐化學性，包括耐多數碳氫化合物、醇類和所有鹵化溶劑;也可耐無機酸和短期耐弱鹼。對部分鹵化溶劑，聚醚酰亞胺是良好的選材。它的水解穩定性很好，在沸水中浸泡 10 000小時後拉伸強度保持85%以上，在 270F溫度下，蒸汽熱壓循環 2000次後拉伸強度保持在 100%。聚醚酰亞胺具有很好的抗紫外線、Y射線性能，在400兆拉德的鈷射線輻射下加工，拉伸強度保持 94%。

美國保險商實驗室規定聚醚亞胺樹脂的長期使用溫度是338T和356T(根據等級)，燃燒等級達到UL94V-0(10密耳厚度。)氧指數達47，聚醚酰亞胺符合飛機內件要求的FAA阻燃性和熱稀放性的材料標準。它的玻璃化轉變溫度為419F，並允許在392F下間斷使用，在更高溫度下，產生短期偏移。在356T下，拉伸溫度和撓曲模量分別在41和2068MPa以上。用玻纖、碳纖維增強的材料在接近玻璃態轉變溫度下，具有更高的強度和剛度。

聚醚酰亞胺在高溫和應力下的長期抗蠕變性允許其在許多結構設備中代替金屬和其它材料。在可變溫度、濕氣和頻率條件下表現出很好的電性能。在GHz頻率下的低損耗因數使聚醚酰亞胺具有高的微波可穿性。它的離子型污染物低水準，在 250F100% R. H.和207kPa下120小時用水提取後的導電率，在20兆歐以上，它可用作電子傳感器元件的絕緣材料。

發展史

1972年美國GE公司開始研究開發PEI，經過10年時間試製、試用，於1982年建成5000噸生產裝置，並正式以商品Ultem在市場銷售。目前，全世界年需要量為10000噸左右。以後，為提高產品的耐熱性，GE公司還開發了ULtemⅡ。由於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工作始於20世紀80年代初，現有10t/aPEI裝置一套，目前處於供不應求狀態。該所正準備建設100t/a PEI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。

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、亞胺化而製得。

在上述方法中，又可分成多硝基取代法和多環縮聚過程。前者首先進行環化反應，生成酰亞胺環，然後進行芳族親核硝基取代反應，形成柔性醚"鉸鏈"。後者是先進行芳族親核硝基取代反應，然後進行環化反應，聚合物的生成工序是多環縮聚過程。

PEI可用熔融縮聚法製備。這一方法從經濟上，生態和技術的觀點來看，都是有發展前途的。由於該法不使用溶劑，聚合物中不會含有溶劑，這對加工和使用都有重要意義。

PEI還可用連續法直接在擠出機製造。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域，由單體混合的低溫區移向最終產品溶融的高溫區。環化反應生成的水，經適當的口孔從擠出機中不斷排出，通常在擠出機的最後區域藉助真空減壓抽出。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，製得以PEI為主的配混料。

在這些方法中，溶液聚合是目前工業生產的方法。然而擠出機連續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成功，可以推向工業生產。

理化性能

聚醚酰亞胺具有優良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能，並可透過微波。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標準SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亞胺塑料》。

質量指標

外觀琥珀色透明固體

起始熱分解溫度 518.7℃

密度 1.27g/cm3

玻璃化溫度210~215℃

吸水性 ≤25%

熱變形溫度(1.82MPa) 200℃

拉伸強度≥110MPa

體積電阻率2×1015Ω·cm

斷裂伸長率≥60%

阻燃性 UL 94 V-0級

彎曲強度106~131MPa

衝擊強度 140(無缺口)kJ/m2

>6(缺口)kJ/m2

國外牌號有GE Ultem 1000F(美國)。

加工成型

聚醚酰亞胺可用注塑和擠出成型，且易後處理和用膠粘劑與各種焊接法同其它材料接合。由於熔融流動性好，通過注塑成型可以製取形狀複雜的零件。加工前須在150℃充分乾燥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℃

後段 330~410℃

注塑壓力 60~100MPa

保壓時間5~30秒

冷卻時間 5~30秒。

應用領域

聚醚酰亞胺具有優良的綜合平衡性能，卓有成效地應用於電子、電機和航空等工來部門，並用作傳統產品和文化生活用品的金屬代用材料。

在電器、電子工業部門，聚醚酰亞胺材料製造的零部件獲得了廣泛的應用，包括強度高和尺寸穩定的連接件、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，用它取代金屬製造光纖連接器，可使元件結構最佳化，簡化其製造和裝配步驟，保持更精確的尺寸，從而保證最終產品的成本降低約40%。

耐衝擊性板材Ultem1613用於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和碳纖維組成的複合材料已用於最新直升飛機各種部件的結構。

利用其優良的機械特性、耐熱特性和耐化學藥品特性，PEI被用於汽車領域，如用以製造高溫連接件、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耐水解性優良，因此用作醫療外科手術器械的手柄、托盤、夾具、假肢、醫用燈反射鏡和牙科用具。

在食品工業中，用作產品包裝和微波爐的托盤。

PEI兼具優良的高溫機械性能和耐磨性，故可用於製造輸水管轉向閥的閥件。由於具有很高的強度、柔韌性和耐熱性，PEI是優良的塗層和成膜材料，能形成適用於電子工業的塗層和薄膜，並可用於製造孔徑< 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。

發展

國外聚醚酰亞胺主要是美國通用電器公司生產銷售。目前發展趨勢在於提高耐熱性，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，而採用PC、PA等工程塑料組成合金。聚合工藝方面正在開發雙螺杆連續擠出聚合反應技術，預計不久將會實現工業化生產。

PEI(Polyethylenimine)聚乙烯亞胺是近年來國際上推出了一些陽離子聚合物基因轉染技術，以其適用宿主範圍廣，操作簡便，對細胞毒性小，轉染效率高受到研究者們的青睞。聚乙烯亞胺是一種具有較高的陽離子電荷密度的有機大分子，每相隔二個碳個原子，即每"第三個原子都是質子化的氨基氮原子，使得聚合物網絡在任何pH下都能充當有效的"質子海綿"(proton sponge)體。這種聚陽離子能將各種報告基因轉入各種種屬細胞，其效果好於脂質聚酰胺，經進一步的改性後，其轉染性能好於樹枝狀聚合物，而且它的細胞毒性低。大量實驗證明，PEI是非常有希望的基因治療載體。目前在設計更複雜的基因載體時，PEI經常做為核心組成成分。

線型PEI(Line PEI,LPEI)與其衍生物用作基因轉染載體的研究比分枝狀PEI(Branched PEI,BPEI)要早一些，過去的研究認為在不考慮具體條件，LPEI/DNA轉染複合物的細胞毒性較低，有利於細胞定位，因此與BPEI相比應該轉染效率高一些。但最近研究表明BPEI的分枝度高有利於形成小的轉染複合物，從而提高轉染效率，但同時細胞毒性也增大。超高分枝的、較柔性的PEI衍生物含有額外的仲胺基和叔胺基，在染實驗中發現這種PEI的毒性低，但轉染效率卻較高。