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PEI

学名:聚醚醯亚胺
英文名:Polyetherimide
缩写:PEI
外观:透明琥珀色

聚醚醯亚胺树脂是一种无定形热塑性塑胶,从化学结构式可知,它是一种芳香族高分子聚合物。无毒、无味、比重1.27g/cm3、23?24小时吸水率为0.25%,它具有杰出的耐高温、高强度、高模量及广泛的耐化学剂性。性能与可加工性的良好平衡,为设计工程师进行创新提供了异乎寻常的灵活性和自由度。

制备方法

美国通用电气(GE)经过10年的研究开发,於1982年以特种工程塑料的新成员-聚醚醯亚胺正式投产。定名ULTEM。

自GE公司PEI树脂问世以来,美国LNP、RTP、ICI、Thermofil公司,欧洲AKZO、CibaGaigy、Lengning公司,日本工程塑料公司、MitsuiChemicals、中国上海合成树脂研究所、长春应用化学研究所,相继以不同的工艺路线线和技术开发类似的PEI聚合物。目前全世界PEI年需求量约为10000吨左右。随着品种的增强改性以及合金塑胶的出现,如PEI/PPS、PEI/PC、PEI/PA等其年产量将俱增。

性能特点

机械性能
PEI具有很好的强度和模量,屈服拉伸强度1500 lb/in2,在190℃仍保持在6000lb/in2,弯曲模量达48000 lb/in2,20%玻纤增强PEI的弯曲模量可高达1700000 lb/in2,远远高於其他高性能工程塑料。

PEI的冲击强度很好320lb/in,但对缺口也有敏感性,在设计产品时避免锐角减少应力集中,就可保持最大的冲击性。此外PEI有较非凡的韧性,断裂伸长率较高约为60%~80%,能为制件的勾扣结构提供设计的自由度。

PEI的耐蠕变性和耐疲劳性很突出,在长期 定低的应力负荷下,表观模量变化微小,可忽略不计,只是在高温和应力下才会发生变化。PEI制件在受到反复的负荷和振动的情况下所产生的疲劳应予以考虑。

热性能
PEI的玻璃转化点温度是215C,热变形温度(HDT)200C(264lb/in2负重下),连续使用温度170C(UL Buletin 746B),虽然它的耐温性在聚醯亚胺塑胶中是最低的,但是PEI的熔件热稳定性极佳,在正常加工温度下滞留1小时也不会出现分解碳化现象,在高温下仍能保持良好的性能。PEI热膨胀系数(5.6×10-5m/mC和收缩率(0.5~0.7%)较小,因此可生产对尺寸稳定要求精确,容易和金属制件、嵌件相匹配。

电性能
PEI有优异的电性能,其介电常数是3.15×103Hz,体积电阻率6.7×1017ohm.cm,介电损耗角正切13×103Hz,耐电弧性128秒,超过带电部件支持基板UL最低要求120秒。更为重要的是PEI的电性能在温度、频率等环境条件变化情况下,仍能保持基本稳定。

阻燃性
PEI具有阻燃性和低烟性,在不添加任何阻燃剂的情况下,氧指数为47,阻燃等级达UL94 V-0和5V。PEI燃烧时放出的CO、CO2、H2O与木材相近;用NBS法测定的发烟量分别是0.7~30(0.7约4分钟後发烟量;30约20分钟後发烟量)

化学性
和其他无定形塑胶不同,PEI对各种化学品显示特别的耐受性.不受大多数碳氢化合物的影响,能耐无机酸、盐溶液以及稀 (PH9)的腐蚀。虽然溶於卤化烃如叁氯甲烷,但对以氟里昂为基础的清洗剂、致冷剂和气相焊接介质耐受性良好。

当在120水中浸泡1000小时,仍能保持良好的拉伸强度;另外,虽然蒸气压至真空乾燥的反复回圈试验,PEI的物理机械性能也基本不变。

耐候性
PEI的耐气候性优异,即使在不加任何稳定剂条件下也能受紫外线的曝晒,在氙灯试验耐候箱内曝晒1000小时,测试其拉伸强度变化极微。

耐辐射性
PEI有良好的耐伽马辐射性,在用钴60以第小时1拉德的速率经累计暴露5000拉德之後,拉伸强度只损失60%,此外PEI也能透过微波。

成型加工性
和热固性聚醯亚胺不同,它能以传统的热塑胶塑胶成型方法成型,加上完美的机械切削和後装饰特性,可制成各种各样的零部件。

主要应用

PEI具有优异的综合性能,性能高易加工使其在众多工业领域中得到广泛的应用,成为不可或缺的特种工程塑料。

飞机/航太工业内部件
PEI的强度和刚性、耐热性、阻燃性、低烟性、高流动性是PEI用於飞机/航太工业的重要因素。
飞机:机头仪表板、内饰板、舷窗、行李箱架、座椅支架、舱门

汽车:高温连接器、空调感测器、汽车发动机罩、高温照明聚光圈、反射镜、能够替代汽车部件中的铝和热固性塑胶,以及水泵中的铜做的压力部件

电气/电子
高温下的尺寸稳定性,在广泛的温度和频率 围内有 定的电气性能,使之成为电气工业的优选材料。
接线柱、继电器外壳、开关、电路板、线圈骨架、印刷线路板、光纤连接器、积体电路底座、

机械工业
高强度、高刚性、耐高温、耐磨、耐腐蚀、密封性,被应用於机械工业泵、叶轮、阀门、齿轮、轴承、垫片、紧固件

医疗器材
坚韧性、耐高温、耐蒸气消毒性(130蒸气反复消毒4000次)被应用於医疗行业。托盘、牙科用具、外科手术器械手柄、夹具、

食品工业
无毒、无味、无迁移、耐高温、可消毒,可通过FDA认定,使其被应用於食品工业中产品包装、吐司炉、餐具、微波炉、公共炊具、饮食服务(可烘烤)。

 注射成型

PEI能以大多数热塑胶性塑胶成开型加工方法如注射、挤出、吹塑、热成型、模压加工等,但最为广泛应用的是注射成型约95%以上。

PEI属於非牛顿型流体,流动性对温度较敏感。随剪切速率和熔融温度的提高,它的熔体粘度会下降。在成型时应选用较高的熔体温度以及较快的注射速率,如加工壁薄、流程长、结构复杂、内应力高以及性能不随流动方向变化的制件。

选用注塑机时,因选用产品总注射量占机器最大注射量的20~80%,此时产品易达到最佳效果。而在大容量注塑机上加工非常小的制件时,会产生不必要的长期的树脂停留在高温下的时间。

PEI注塑件的壁厚通常选用0.75~5mm之间,特殊情况下,也可模塑0.25~12.5mm的制件。

选用注塑机螺杆时复式单螺杆好过柱塞式螺杆,因它能提供较高的注射压力、缩短成型周期、快速均匀的加热以及产生较低内应力的制件。

螺杆和料筒推荐选用长径比16~24:1,压缩比1.5~3.1的通用螺杆(压缩比高达4:1的螺杆也可使用),对於玻纤增强PEI,通常要求使用双金属料筒和螺杆,以减少机械磨损。

喷嘴选用均匀直径的通用喷嘴就可以,最小直径为4.5mm,平直部份长度为4~5mm。喷嘴尽可能短些,有单独的加热器,以维持均匀的温度在PEI熔融 围内,防止熔体冷胶。