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PEI相對(duì)于其他芳族聚酰亞胺而言，是一種成本較低，產(chǎn)量較大的熱塑性聚酰亞胺，從綜合性能和性能／價(jià)格比方面考察，聚醚酰亞胺是芳族聚酰亞胺改性研究中最成功的一類產(chǎn)品。今天我們就從制備方法、發(fā)展史、性能特點(diǎn)以及應(yīng)用來了解一下PEI這款材料。

 

一、PEI的簡(jiǎn)介

 

聚醚酰亞胺是一種透明琥珀色的無定形熱塑性特種工程塑料，英文名：Polyetherimide，簡(jiǎn)稱PEI。其分子結(jié)構(gòu)如下：

圖  PEI分子結(jié)構(gòu)式

 

1、PEI的制備

 

PEI是由4，4’-二氨基二苯醚或間（或?qū)Γ┍蕉放c2，2’-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(jīng)加熱縮聚、成粉、亞胺化而制得，是一種高性能的無定形聚合物。

   

圖  PEI聚合反應(yīng)方程式

 

PEI聚合方法有：溶液聚合法、熔融縮聚法等，其中溶液聚合法為目前工業(yè)化生產(chǎn)方法，而擠出機(jī)連續(xù)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(fā)成功，并推向工業(yè)生產(chǎn)。

圖   PEI反應(yīng)擠出工藝流程

 

2、PEI的發(fā)展史

 

1972年——美國(guó)GE公司最早研制成功；

1982年——美國(guó)GE公司實(shí)現(xiàn)PEI工業(yè)化生產(chǎn)，商品名：ULTEM™；

20世紀(jì)80年代初——上海市合成樹脂研究所對(duì)聚醚酰亞胺研究開發(fā)，產(chǎn)品牌號(hào)：YS-30；

2007年——SABIC完成對(duì)GE塑料部門的收購(gòu)，生產(chǎn)ULTEM™  PEI樹脂；

2018年——SABIC在新加坡新建PEI產(chǎn)品線，產(chǎn)能增加50%；

2021年4月，優(yōu)巨新材年產(chǎn)2萬噸PEI生產(chǎn)線開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2022年8月投產(chǎn)，商品名：PARYLS®PEI。

 

目前，市面上的PEI樹脂由SABIC生產(chǎn)，具體產(chǎn)能未知，而國(guó)產(chǎn)PEI樹脂尚未見銷售。

 

3、PEI的性能

 

PEI分子結(jié)構(gòu)既含有芳香胺官能團(tuán)，又含有醚結(jié)構(gòu)，芳環(huán)和酰亞胺環(huán)賦予它剛硬的抗蠕變特性和高溫穩(wěn)定性能，而醚鍵則使其具有熱塑性成型所要求的柔順性能。每種材料都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

 

1）PEI的優(yōu)點(diǎn)：

 

熱穩(wěn)定性好，玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度為217℃，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)170℃；

極佳的尺寸穩(wěn)定性，在很寬的溫度范圍內(nèi)線性熱膨脹系數(shù)低且穩(wěn)定，因此環(huán)境溫度對(duì)尺寸影響甚微，在較高溫度和有負(fù)荷的情況下使用不變形，蠕變敏感度低；

卓越的機(jī)械強(qiáng)度和模量；

突出的電氣性能，在較寬的溫度(-40℃~150℃)和頻率范圍內(nèi)仍能保持基本恒定，具有穩(wěn)定的介電常數(shù)和介電損耗；

優(yōu)異的紅外透光性和較高的折射率；

天然阻燃且發(fā)煙量很低；

優(yōu)異的抗輻射性能和耐化學(xué)藥品性；

獨(dú)特的電鍍能力；

良好的成型加工性能，低熔融粘度和較高的流動(dòng)性，能以傳統(tǒng)的熱塑性塑料熔融加工工藝和設(shè)備成型。

 

2）PEI的缺點(diǎn)：

 

含有BPA（雙酚A），限制其在嬰幼兒相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用；

缺口沖擊敏感；

耐堿的能力一般，尤其是在加熱的條件下。

 

通過改性，如加入玻璃纖維、碳纖維或其它助劑填料，還可進(jìn)一步提升PEI的性能。

 

二、PEI的應(yīng)用

 

PEI性能優(yōu)異，在通信、汽車 、航天航空和醫(yī)療等行業(yè)中有著廣闊的市場(chǎng)。

 

1、通信領(lǐng)域

 

PEI材料用作光通信用光纖連接器，光收發(fā)模塊光學(xué)組件，射頻連接器絕緣子，基站腔體濾波器塑料腔體、濾波器調(diào)諧螺桿，天線內(nèi)部固定螺絲，環(huán)形移相器支架等，此外，發(fā)泡PEI材料在毫米波天線罩中也具有優(yōu)勢(shì)。

      

圖  PEI用于通信，圖源網(wǎng)絡(luò)

 

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2、航天航空

 

PEI可用于航空航天，如空氣閥和燃料閥、食品托盤容器、方向盤、內(nèi)部覆件和各種結(jié)構(gòu)部件等；PEI單向帶可用座椅框架和行李箱等。

 

3、汽車

 

PEI可用于汽車的控制閥、油泵、車燈、激光雷達(dá)、擋泥板等部件，PEI薄膜可用作電容器的高溫介質(zhì)薄膜。

 

圖  PEI用于汽車部件，圖源網(wǎng)絡(luò)

 

4、醫(yī)療領(lǐng)域

 

PEI可用于醫(yī)療設(shè)備中。如呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、消毒托盤、手術(shù)導(dǎo)板、移液管和實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物籠等。

 

圖  PEI用于實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物籠，圖源網(wǎng)絡(luò)

 

此外，PEI在家電、微波爐用餐盤、眼鏡框上也有所應(yīng)用。由此可見，PEI的確是一款功能強(qiáng)大、用途廣泛的材料，而這種尖端材料技術(shù)在我國(guó)仍有待發(fā)展，追趕國(guó)際先進(jìn)水平仍有很長(zhǎng)的路要走，讓我們拭目以待。