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注塑知識(shí)
2019/12/13 9:06:03
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注塑知識(shí)
聚醚酰亞胺PEI的簡(jiǎn)介
聚醚酰亞胺(Polyetherimide)，簡(jiǎn)稱PEI，是琥珀色透明固體，相對(duì)于其他芳香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。
聚醚酰亞胺PEI的發(fā)展史：
PEI現(xiàn)在還在專利保護(hù)期內(nèi)（沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司SABIC已經(jīng)申請(qǐng)延長(zhǎng)了保護(hù)期限），因此可以量產(chǎn)化供應(yīng)的只有Sabic，隨著近幾年SABIC對(duì)于產(chǎn)品線的整合，PEI的供應(yīng)一直處于縮減的狀態(tài)，不過(guò)相信隨著新加坡工廠的擴(kuò)產(chǎn)，PEI的供應(yīng)問(wèn)題將會(huì)有所緩解。
1、1972年美國(guó)GE公司開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)PEI，經(jīng)過(guò)10年時(shí)間不斷的努力，于1982年建成5000噸生產(chǎn)裝置，并正式以商品ULTEM®在市場(chǎng)銷售。
2、為提高產(chǎn)品的耐熱性，GE公司還開(kāi)發(fā)了ULTEM GenⅡ。由于ULTEM GEN II中含有對(duì)苯二胺結(jié)構(gòu)，致使玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從215℃提高到227℃，因而可以適應(yīng)電子零件超小型電子管表面粘貼技術(shù)的需要。這種材料在高溫下具有高強(qiáng)度、高剛度和長(zhǎng)期耐熱性。
3、GE公司生產(chǎn)的聚醚酰亞胺Ultem是耐熱性相對(duì)較高可注射成型的無(wú)定形樹(shù)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(yīng)食品容器、印刷線路板、計(jì)算機(jī)元件、移動(dòng)電話內(nèi)部天線及半導(dǎo)體芯片托架。
4、自從GE公司PEI樹(shù)脂問(wèn)世以來(lái)，美國(guó)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(guó)上海合成樹(shù)脂研究所，長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所，相繼以不同的工藝路線和技術(shù)開(kāi)發(fā)類似的PEI聚合物。
（備注：美國(guó)GE公司2002年收購(gòu)LNP公司；GE公司2007年5月將其塑料部分出售給了沙伯基礎(chǔ)工業(yè)公司SABIC；阿克蘇諾貝爾2007年6月收購(gòu)ICI。）
聚醚酰亞胺PEI的優(yōu)點(diǎn)：
1、透明（但是帶有琥珀色）；
2、優(yōu)異的耐化學(xué)品能力，尤其為耐酸性；
3、較高的耐溫性，Tg點(diǎn)達(dá)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(yōu)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(huán)聚合物）；
聚醚酰亞胺PEI的缺點(diǎn)：
1、含有BPA（雙酚A），這就限制了PEI的一定的嬰幼兒相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用；
2、缺口沖擊敏感，這對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)講是有挑戰(zhàn)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(jià)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(wú)定形熱塑性塑料。無(wú)毒、無(wú)味、比重1.27，23℃24h吸水率為0.25%
聚醚酰亞胺PEI的機(jī)械性能：
非增強(qiáng)型PEI的拉伸強(qiáng)度為105Mpa，彎曲模量為3.3Gpa，斷裂伸長(zhǎng)率為60%，缺口沖擊強(qiáng)度僅為49J/m(3.2mm)，而無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度可以達(dá)到1270J/m。和ＰＰＳＵ相比，低沖擊強(qiáng)度是PEI一個(gè)劣勢(shì)，其對(duì)缺口及應(yīng)力敏感，在壁厚大于３.0mm時(shí)會(huì)有脆化傾向，因此在設(shè)計(jì)和加工工藝上需要小心處理，合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品的壁厚、Ｒ角及厚薄過(guò)度，加工上建議高模溫，盡量小的保壓及保壓時(shí)間；
聚醚酰亞胺PEI的熱性能：
PEI在高溫區(qū)具有高彎曲模量，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為215℃， 在1.8Mpa負(fù)荷下熱變形溫度高達(dá)200℃，在氮?dú)庵械臒岱纸馄鹗紲囟葹?10℃。對(duì)于非結(jié)晶PEI來(lái)說(shuō)，各種機(jī)械性能隨溫度的變化較小，是很好的耐熱材料。在應(yīng)對(duì)醫(yī)療儀器，牙醫(yī)用具等需要高溫蒸汽消毒的產(chǎn)品，PEI能滿足134℃蒸汽消毒，同時(shí)有較好的耐水解性能，可提供高達(dá)250次以上的消毒次數(shù)。
PEI的熱膨脹系數(shù)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(wěn)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(zhǎng)期恒定低應(yīng)力負(fù)荷下，表觀模量變化可忽略不計(jì)，只是在高溫和應(yīng)力下才要考慮。PEI制件在受到反復(fù)的負(fù)荷和振動(dòng)的情況所產(chǎn)生的疲勞是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)問(wèn)題，在此情況下，需要利用應(yīng)力應(yīng)變曲線來(lái)判定制件的使用壽命。這些曲線可以用來(lái)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(huán)應(yīng)力。這樣的特性使得PEI非常適合生產(chǎn)彈簧
聚醚酰亞胺PEI的電性能：
PEI具有優(yōu)異的電性能，其介電常數(shù)是3.15，優(yōu)于聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)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(zhì)損耗角正切13 (103Hz)，耐電弧性 128 秒，超過(guò)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(huán)境條件變化情況下，仍能保持基本恒定。所以PEI在通訊領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，例如，利用其穩(wěn)定的介電常數(shù)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(shù)為47(氧指數(shù)＞27屬難燃材料)，阻燃等級(jí)達(dá)UL94-V-0（0.016inch），5V（0.075inch）。PEI燃燒時(shí)放出的CO、CO2和水與木材相近；用 NBS法測(cè)定的發(fā)煙量分別是0.7（4 分鐘后發(fā)煙量）到30（20 分鐘后發(fā)煙量）。PEI可制成薄壁制品，由于這種材料發(fā)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(jī)，高鐵等封閉性大型運(yùn)輸工具在選擇塑膠材料時(shí)的必須要求，PEI能滿足這些要求，并且在成本上較PPSU有優(yōu)勢(shì)，所以得到廣泛的應(yīng)用，作為飛機(jī)小桌板，座椅，內(nèi)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(xué)性：
PEI幾乎不為所有脂肪族烴類浸蝕，對(duì)硝酸、硫酸、磷酸等有良好的耐久性，但PEI對(duì)堿性溶劑的耐受性不好。也因?yàn)檫@點(diǎn)，PEI在經(jīng)過(guò)陽(yáng)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?yàn)槠淠蛪A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(shí)也使其抗沖擊性能更下降）。
它具有優(yōu)良的耐水性和耐沸水分解性能，在沸水中經(jīng)1000h后仍能保持的拉伸85%強(qiáng)度。室溫下在汽油中浸泡96h未見(jiàn)異常，但在150℃時(shí)能溶于甲苯、三氯乙烯和氫氧化胺等溶劑，耐堿性較差。對(duì)以氟里昂為基礎(chǔ)的清洗劑、致冷劑和氣相焊接介質(zhì)耐受性很好。另外，其對(duì)芳香烴，酯類，醚類，酮類等溶劑比較敏感，在使用環(huán)境中有與這些物質(zhì)接觸時(shí)要特別留意。
正因?yàn)檫@樣優(yōu)異的耐化學(xué)品的能力，所以PEI用過(guò)試驗(yàn)用的白鼠籠是再合適不過(guò)了。
聚醚酰亞胺PEI的耐候性：
PEI的耐氣候性優(yōu)秀，在不加任何穩(wěn)定劑條件下，能經(jīng)受紫外線的曝曬，經(jīng)在氙燈耐候試驗(yàn)箱內(nèi)曝曬1000小時(shí)，拉伸強(qiáng)度變化極微。在β射線下的耐輻射也優(yōu)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(shí)1 兆拉德的速率經(jīng)累積暴露5000兆拉德之后，拉伸強(qiáng)度僅損失6%。此外，PEI對(duì)可見(jiàn)光、紅外和微波是透過(guò)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(tǒng)的熱塑性塑料成型方法進(jìn)行加工，加上完美的機(jī)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(yōu)秀的機(jī)械性能，電性能，耐化性，天然阻燃，低煙無(wú)毒。但對(duì)某些化學(xué)品敏感，抗沖擊性能一般，流動(dòng)性較普通工程塑料差，需要高料溫，模溫成型，這些在設(shè)計(jì)產(chǎn)品，模具和加工時(shí)都要特別注意。
