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注塑知識
2019/12/13 9:06:03
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聚醚酰亞胺PEI的簡介
聚醚酰亞胺(Polyetherimide)，簡稱PEI，是琥珀色透明固體，相對于其他芳香族聚酰亞胺而言是一種成本較低，產量較大的熱塑性聚酰亞胺。
聚醚酰亞胺PEI的發展史：
PEI現在還在專利保護期內（沙特基礎工業公司SABIC已經申請延長了保護期限），因此可以量產化供應的只有Sabic，隨著近幾年SABIC對于產品線的整合，PEI的供應一直處于縮減的狀態，不過相信隨著新加坡工廠的擴產，PEI的供應問題將會有所緩解。
1、1972年美國GE公司開始研究開發PEI，經過10年時間不斷的努力，于1982年建成5000噸生產裝置，并正式以商品ULTEM®在市場銷售。
2、為提高產品的耐熱性，GE公司還開發了ULTEM GenⅡ。由于ULTEM GEN II中含有對苯二胺結構，致使玻璃化轉變溫度從215℃提高到227℃，因而可以適應電子零件超小型電子管表面粘貼技術的需要。這種材料在高溫下具有高強度、高剛度和長期耐熱性。
3、GE公司生產的聚醚酰亞胺Ultem是耐熱性相對較高可注射成型的無定形樹脂，可用作汽車頭燈、透霧燈反射鏡、燈泡座、食品盒、航空公司供應食品容器、印刷線路板、計算機元件、移動電話內部天線及半導體芯片托架。
4、自從GE公司PEI樹脂問世以來，美國LNP、RTP、ICI、Thermofil公司，歐洲AKZO、CibaGaigy、Lengning公司，日本工程塑料公司、Mitsui Chemicals，中國上海合成樹脂研究所，長春應用化學研究所，相繼以不同的工藝路線和技術開發類似的PEI聚合物。
（備注：美國GE公司2002年收購LNP公司；GE公司2007年5月將其塑料部分出售給了沙伯基礎工業公司SABIC；阿克蘇諾貝爾2007年6月收購ICI。）
聚醚酰亞胺PEI的優點：
1、透明（但是帶有琥珀色）；
2、優異的耐化學品能力，尤其為耐酸性；
3、較高的耐溫性，Tg點達到217 ℃；
4、天然較高的彎曲模量，不填充的前提下和PC+10%GF的彎曲模量接近；
5、優異的防火性能，天然阻燃（可以V0以上），低煙密度；
6、較好的加工性能（相比起其他的許多芳雜環聚合物）；
聚醚酰亞胺PEI的缺點：
1、含有BPA（雙酚A），這就限制了PEI的一定的嬰幼兒相關產品的應用；
2、缺口沖擊敏感，這對于設計來講是有挑戰的；
3、雖然耐酸的能力突出，但是耐堿的能力一般，尤其是在加熱的條件下；
4、價格不低；
聚醚酰亞胺PEI的物理性能：
PEI是一種透明琥珀色的無定形熱塑性塑料。無毒、無味、比重1.27，23℃24h吸水率為0.25%
聚醚酰亞胺PEI的機械性能：
非增強型PEI的拉伸強度為105Mpa，彎曲模量為3.3Gpa，斷裂伸長率為60%，缺口沖擊強度僅為49J/m(3.2mm)，而無缺口沖擊強度可以達到1270J/m。和ＰＰＳＵ相比，低沖擊強度是PEI一個劣勢，其對缺口及應力敏感，在壁厚大于３.0mm時會有脆化傾向，因此在設計和加工工藝上需要小心處理，合理設計產品的壁厚、Ｒ角及厚薄過度，加工上建議高模溫，盡量小的保壓及保壓時間；
聚醚酰亞胺PEI的熱性能：
PEI在高溫區具有高彎曲模量，玻璃化轉變溫度為215℃， 在1.8Mpa負荷下熱變形溫度高達200℃，在氮氣中的熱分解起始溫度為510℃。對于非結晶PEI來說，各種機械性能隨溫度的變化較小，是很好的耐熱材料。在應對醫療儀器，牙醫用具等需要高溫蒸汽消毒的產品，PEI能滿足134℃蒸汽消毒，同時有較好的耐水解性能，可提供高達250次以上的消毒次數。
PEI的熱膨脹系數和收縮率較小，前者為5.6×10-5米/米℃，后者為0.5-0.7%，因此PEI制件的尺寸比較精確穩定，容易和金屬制件、嵌件相匹配。
聚醚酰亞胺PEI的耐蠕變性和耐疲勞性：
PEI的耐蠕變性和耐疲勞性很突出，在遭受長期恒定低應力負荷下，表觀模量變化可忽略不計，只是在高溫和應力下才要考慮。PEI制件在受到反復的負荷和振動的情況所產生的疲勞是一個很重要的設計問題，在此情況下，需要利用應力應變曲線來判定制件的使用壽命。這些曲線可以用來決定耐疲勞性極限或材料在不破壞的情況下能耐受的最大循環應力。這樣的特性使得PEI非常適合生產彈簧
聚醚酰亞胺PEI的電性能：
PEI具有優異的電性能，其介電常數是3.15，優于聚酰胺、環氧樹脂，但是高于改性PPO和氟塑料。體積電阻6.7×1017歐姆-厘米，介質損耗角正切13 (103Hz)，耐電弧性 128 秒，超過帶電部件支持基板UL最低要求120秒，更重要的是PEI的電性能在溫度、頻率等環境條件變化情況下，仍能保持基本恒定。所以PEI在通訊領域被廣泛應用，例如，利用其穩定的介電常數和低損耗正切值作為天線移相塊，移相桿等。
聚醚酰亞胺PEI的阻燃性：
PEI具有阻燃性和低煙性，在不加任何阻燃劑的情況下，氧指數為47(氧指數＞27屬難燃材料)，阻燃等級達UL94-V-0（0.016inch），5V（0.075inch）。PEI燃燒時放出的CO、CO2和水與木材相近；用 NBS法測定的發煙量分別是0.7（4 分鐘后發煙量）到30（20 分鐘后發煙量）。PEI可制成薄壁制品，由于這種材料發煙量少，而且不必添加鹵素阻燃劑，因此不生成有毒的鹵化物氣體。低煙低毒也是飛機，高鐵等封閉性大型運輸工具在選擇塑膠材料時的必須要求，PEI能滿足這些要求，并且在成本上較PPSU有優勢，所以得到廣泛的應用，作為飛機小桌板，座椅，內飾裝飾板，燈具外殼，救生衣盒等首選材料；
聚醚酰亞胺PEI的耐化學性：
PEI幾乎不為所有脂肪族烴類浸蝕，對硝酸、硫酸、磷酸等有良好的耐久性，但PEI對堿性溶劑的耐受性不好。也因為這點，PEI在經過陽極處理后而比變色，被水果公司作為ＩＰ４雙色隔斷條的二射材料，但也因為其耐堿性差，在IP5以后被PPSU所取代（本身的抗沖擊性不是特別好，加之堿性溶液同時也使其抗沖擊性能更下降）。
它具有優良的耐水性和耐沸水分解性能，在沸水中經1000h后仍能保持的拉伸85%強度。室溫下在汽油中浸泡96h未見異常，但在150℃時能溶于甲苯、三氯乙烯和氫氧化胺等溶劑，耐堿性較差。對以氟里昂為基礎的清洗劑、致冷劑和氣相焊接介質耐受性很好。另外，其對芳香烴，酯類，醚類，酮類等溶劑比較敏感，在使用環境中有與這些物質接觸時要特別留意。
正因為這樣優異的耐化學品的能力，所以PEI用過試驗用的白鼠籠是再合適不過了。
聚醚酰亞胺PEI的耐候性：
PEI的耐氣候性優秀，在不加任何穩定劑條件下，能經受紫外線的曝曬，經在氙燈耐候試驗箱內曝曬1000小時，拉伸強度變化極微。在β射線下的耐輻射也優于PSF、PES等。
聚醚酰亞胺PEI的耐輻射性：
PEI還顯示出良好的耐伽馬輻射性，在用鈷60以每小時1 兆拉德的速率經累積暴露5000兆拉德之后，拉伸強度僅損失6%。此外，PEI對可見光、紅外和微波是透過的，不吸收。
聚醚酰亞胺PEI的成型加工性：
和熱固性聚酰亞胺不同，PEI能以傳統的熱塑性塑料成型方法進行加工，加上完美的機械切削和二次裝飾特性，可以制造各種各樣的零部件。
總體而言，聚醚酰亞胺PEI是一款具有高耐熱，優秀的機械性能，電性能，耐化性，天然阻燃，低煙無毒。但對某些化學品敏感，抗沖擊性能一般，流動性較普通工程塑料差，需要高料溫，模溫成型，這些在設計產品，模具和加工時都要特別注意。
