廣東省江門市江海區(qū)新雄利塑料科技有限公司
XinXiongLi Industrial Co,Ltd.Of Jiangmen,Guangdong
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學(xué) 名 聚均苯四甲酰亞胺
英 文 名 Polypyromellitimide,簡(jiǎn)稱PMMI
1、發(fā)展史
1980年首次成功合成芳族聚酰亞胺,五十年代末期制備得到高分子量的芳族聚酰亞胺。1961年杜邦公司生產(chǎn)出聚均苯四甲酰亞胺薄膜(Kapton)。1964年開發(fā)生產(chǎn)聚均苯四甲酰亞胺膜塑料(Vespels)。1965年公開報(bào)道該聚合物的薄膜和模塑料,之后,粘合劑、涂料、泡沫和纖維相繼問世。六十年代中期,大量文獻(xiàn)涉及該聚合物的各有關(guān)方面。1977~1979年就有一千多篇有關(guān)稿件登載于美國(guó)化學(xué)文獻(xiàn)中,100多篇文獻(xiàn)向美國(guó)國(guó)家技術(shù)服務(wù)局登記。隨著電器、電子機(jī)器的小型化、輕量化,對(duì)耐熱性優(yōu)良的、電性能優(yōu)異的聚酰亞胺的需要量越來(lái)越多。1979年,美國(guó)消費(fèi)聚酰亞胺2200噸。就薄膜而言,東麗?杜邦公司的Kapton年生產(chǎn)能力為565噸,鐘淵化學(xué)公司在日本的Apical年生產(chǎn)能力為170噸,該公司與Allied-signal公司合作在美國(guó)有一年產(chǎn)150噸Apical生產(chǎn)裝置,還準(zhǔn)備在瑞士建設(shè)百噸級(jí)生產(chǎn)裝置。俄國(guó)報(bào)道不詳,從技術(shù)交流得悉,目前該國(guó)有一年產(chǎn)200多噸的生產(chǎn)裝置。美國(guó)年生產(chǎn)能力近2000噸。全世界擁有聚均苯四甲酰亞胺薄膜年生產(chǎn)能力近4000噸。日本對(duì)膜塑料的年需要量為20噸,估計(jì)美國(guó)年需要量200多噸。全世界總需要量為每年300多噸,預(yù)測(cè)今后將以每年10%的速度遞增。
我國(guó)對(duì)聚均苯四甲酰亞胺的研究始于1962年,1963年用于漆包線,1966年后薄膜、模塑料、粘合劑相繼問世,目前產(chǎn)量已達(dá)200多噸。
2、生產(chǎn)方法
加入一定量的二甲基乙酰胺到反應(yīng)釜內(nèi),然后再加入4,4′-二氨基聯(lián)苯醚,待基本溶解后,加入均苯四甲酸二酐,反應(yīng)溫度控制在50℃左右,得到透明的聚酰胺酸頂聚物溶液。預(yù)聚物脫除溶劑后,經(jīng)300高溫脫水環(huán)化或加醋酐(脫水劑)、三乙胺(中和劑)成鹽沉淀,分離得到聚酰亞胺。
3、理化性能
模塑粉和模壓塑料的性能如下:
3.1模塑粉
外觀:淡黃色粉末
細(xì)度:≤250μm
表觀密度:≥0.35(克/cm3)
(0.5%鄰甲酚溶液,溫度35℃時(shí)測(cè)定)
3.2模壓塑料
外觀:琥珀色半透明
表面電阻率:≥1015Ω
體積電阻率:≥1016Ω?cm
壓縮強(qiáng)度:≥160MPa
彎曲強(qiáng)度:≥180MPa
沖擊強(qiáng)度:≥100kJ/m2
介電損耗角正切(106赫茲)1×10-3~5×10-3
介電常數(shù)(106赫茲)3.0~3.5
4、加工成型
4.1薄膜
目前國(guó)內(nèi)有兩種成型方法,即連續(xù)浸漬法和流延法。先在二甲基乙酰胺溶液中,制得濃度為15%~16%、比濃粘度20~50秒的聚酰胺酸溶液。然后,以多程浸膠機(jī)進(jìn)行浸漬操作,用0.05mm厚的鋁箔作連續(xù)載體。每浸一次都經(jīng)過烘烤干燥(180℃以下),除去溶劑,浸漬速度為3.5~6.5m/min。然后,在350℃下處理30~60分鐘,使聚酰胺酸膜脫水環(huán)化。待冷卻后,將聚酰亞胺化的薄膜從鋁箔上剝下,即得成品。若將聚酰胺酸溶液流延在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的不銹鋼基帶上,通過烘烤和高溫脫水環(huán)化,即可制取聚酰亞胺薄膜。
4.2模壓塑料
苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基聯(lián)苯醚等摩爾反應(yīng)制備的15~20%高粘度聚酰胺酸溶液,再加入叔胺催化劑,加熱沉淀,除去溶劑,再經(jīng)300℃高溫處理,制成高比表面的模塑粉。最后,采用類似粉末冶金法,聚酰亞胺粉末加入模子中于300℃維持10分鐘,再加壓(275MPa)2分鐘,在保持壓力的條件下吹風(fēng)冷卻,至溫度低于200℃后,解除壓力,出模即可。
4.3纖維
聚均苯四甲酰亞胺纖維是由它的先母料聚酰胺酸的DMAC(二甲基乙酰胺)溶液,在氣態(tài)環(huán)境中干紡成聚酰胺酸纖維,在充分拉伸的情況下轉(zhuǎn)化成聚酰亞胺纖維,熱轉(zhuǎn)化后于550℃完成纖維拉伸。這樣制成的纖維其拉伸強(qiáng)度為0.45GPa,伸長(zhǎng)率為11.7%,模量為6.4GPa。
4.4涂料
聚酰胺酸可用作涂料材料。將其涂布到電線上,熱轉(zhuǎn)化成聚酰亞胺,即可產(chǎn)生一種重要的線纜涂料。前述的Pyre ML和Pyralin均屬此類聚均苯四甲酰亞胺涂料。
5、應(yīng)用領(lǐng)域
聚均苯四甲酰亞胺薄膜可用于電動(dòng)機(jī)、變壓器線圈的絕緣層和絕緣槽襯。與氟樹脂復(fù)合的薄膜,可用于航空電纜、扁平軟性電纜和電導(dǎo)體的包封材料。與銅箔復(fù)合的復(fù)銅板,可用作撓性印刷電纜、單層板和多層板、計(jì)算機(jī)打印頭上的軟帶、應(yīng)變片上的接線柱等。
模塑料可用于特種條件下的精密零件、耐高溫自潤(rùn)滑軸承、壓縮機(jī)活塞環(huán)、密封圈、鼓風(fēng)機(jī)葉輪等。還可用于液氨接觸的閥門零件、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料系統(tǒng)的零件。
聚酰亞胺粘合劑可用于火箭、噴氣機(jī)翼的粘接以及金剛砂磨輪的粘接。
輕質(zhì)耐燃彈性泡沫塑料可用于飛機(jī)座墊。
纖維可做中空纖維,用于分離混合氣體。
6、開發(fā)動(dòng)向
聚均苯四甲酰亞胺薄膜占其用途的75%。今后不僅用作絕緣薄膜,而且功能膜尤其是氣體分離膜將會(huì)有大的發(fā)展。復(fù)銅箔應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,應(yīng)用比例將逐漸增加。
膜塑料將進(jìn)一步提高高溫的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度,以滿足苛刻環(huán)境中的應(yīng)用要求。
學(xué) 名 聚酰胺-酰亞胺
英 文 名 Poly(amide-Imide),簡(jiǎn)稱PAI
1、發(fā)展史
1964年Amoco公司開發(fā)了電器絕緣用清漆(AI),1967年日立化成公司開發(fā)了HI-400系列清漆,1972年Amoco公司開發(fā)了模制材料(Torlon),1976年Torlon商品化。1979年美國(guó)聚酰胺-酰亞胺的消費(fèi)量為1000噸,1988年美國(guó)的需要量為2000噸。目前世界有六家公司研制生產(chǎn)聚酰胺-酰亞胺。這些公司的商品:是美國(guó)Amoco公司的Torlon模塑料,日本東麗公司的TI-5000模塑料,TI-1000模塑料(熱固性),Amoco/三菱化成公司的Torlon,Amoco/GE公司的AI線纜涂料,日立化成公司的HI-400系列線纜涂料,Amoco公司的AmocoA-I涂料,法國(guó)Rhone-Poulenc公司的Kermel纖維。
我國(guó)上海市合成樹脂研究所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、上海電磁線廠、哈爾濱油漆顏料總廠和天津絕緣材料廠,于70年代中期就開始對(duì)聚酰胺亞胺進(jìn)行研究開發(fā)。目前薄膜、油漆均有產(chǎn)品銷售。
2、主要生產(chǎn)方法
(1)酰氯法
(2)異氰酸酯法
(3)直接聚合法
(4)亞胺二碳酸法
苯三酸酐的酰氯與芳族二胺反應(yīng)制備聚酰胺-酰亞胺是一種重要的方法,其工藝如下:
反應(yīng)釜內(nèi)加入定量的4,4′-二氨基聯(lián)苯醚、二甲基乙酰胺、二甲苯,啟動(dòng)攪拌。待物料全部溶解后,再加入1,2,4-偏苯三甲酸酰氯。反應(yīng)溫度控制在25~35℃。當(dāng)粘度達(dá)最大值時(shí),用二甲基乙酰胺和二甲苯稀釋。然后,用環(huán)氧乙烷中和發(fā)應(yīng)副產(chǎn)出鹽酸,可得到可溶性的聚酰胺-酰胺酸預(yù)聚體。若將此預(yù)聚體在高溫下脫水環(huán)化,即可制得不熔不溶的聚酰胺-酰亞胺。
3、理化性能
聚酰胺-酰亞胺的強(qiáng)度是當(dāng)今世界上任何工業(yè)未增強(qiáng)塑料不可比擬的,其拉伸強(qiáng)度超過172MPa,在1.8MPa負(fù)荷下熱變形溫度為274℃。
Torlon聚合物在制造后還可能進(jìn)行固態(tài)聚合物,通過后固化增加分子量提供更優(yōu)良的性能。后固化在260℃下發(fā)生,固化所需的時(shí)間和溫度主要取決于零件的厚度和形狀。
它可在220℃下長(zhǎng)期使用,300℃下不失重,450℃左右開始分解。其粘接性、柔韌性及耐堿性更佳,可與環(huán)氧樹脂互混交聯(lián)固化,耐磨性良好。
4、加工成型
(1)模塑
注射成型前應(yīng)將料進(jìn)行預(yù)干燥。干燥條件為150℃、8小時(shí)。料筒溫度上限為360℃,模加工溫度為200℃。注射壓力盡量大,關(guān)閉增壓泵后降至保壓14~28MPa,背壓為0.3MPa。后固化時(shí)間,在170~260℃條件下,約三天左右。
(2)薄膜
聚酰胺-酰亞胺薄膜采用連續(xù)浸漬法制備。用400mm寬、0.05mm厚的鋁箔作連續(xù)載體。浸有預(yù)聚體溶液的鋁箔進(jìn)入立式烘爐,于190℃下烘干,以除去溶劑。然后,于200~210℃下處理2~4小時(shí),使預(yù)聚體膜脫水環(huán)化。待冷卻后,將薄膜由鋁箔上剝下即可。
(3)漆包線
一般大規(guī)格的漆包圓線與漆包扁線均在立式漆包機(jī)上涂制,而細(xì)線則在臥式漆包機(jī)上涂制,均采用毛氈涂線法。爐溫與浸漬速度隨漆包線的規(guī)格不同而變化。如1mm漆包線,爐溫控制在200~300℃,浸漬速度為每分鐘4~6米。
5、應(yīng)用領(lǐng)域
聚酰胺-酰亞胺具有優(yōu)良的機(jī)械性能,本色料拉伸強(qiáng)度為190MPa。模制塑料主要用于齒輪、輥?zhàn)?、軸承和復(fù)印機(jī)分離爪等。它具有良好的耐燒蝕性能和高溫、高頻下的電磁性,可作飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結(jié)構(gòu)材料。它對(duì)金屬和其它材料有很好的粘接性能,適用作漆包線漆、浸漬漆、薄膜、層壓板材、涂層和粘合劑。例如:用它制作的漆包線已用于H級(jí)深水潛水電機(jī)上;層壓板用于印刷線路板和插座;薄膜作絕緣包扎材料。
6、開發(fā)動(dòng)向
取酰胺-酰亞胺與聚均苯四甲酰亞胺比較,有較低的軟化點(diǎn)和熱變形溫度,有較高的吸水率、相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切性能。今后發(fā)展方向是增強(qiáng)改性,同其它塑料進(jìn)行合金化,以改善其不利的性能,滿足更多用途的需要。學(xué) 名 聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺
英 文 名 Polyamino-bis-mieimide,簡(jiǎn)稱PABM
1、發(fā)展史
1969年法國(guó)Rhone-Poulenc公司首先開發(fā)成功凱里末德(Kerimid 601)雙馬來(lái)酰亞胺預(yù)聚體。該聚合物在固化時(shí)不發(fā)生副產(chǎn)物氣體,容易成型加工,制品無(wú)氣孔。它是先進(jìn)復(fù)合材料的理想母體樹脂和層壓材料用樹脂(Kerimid)。該公司以這種樹脂為基礎(chǔ),制備了壓縮和傳遞模塑成型用材料(Kinel)。聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺具有良好的綜合平衡性能,其耐熱溫度高,在350℃下也不發(fā)生分解,加上原料來(lái)源廣泛,價(jià)格便宜,因此,近年來(lái)發(fā)展了許多品種。目前,正在開發(fā)交聯(lián)型材料,以丙烯型增韌劑改性提高機(jī)械強(qiáng)度,用雙馬來(lái)酰亞胺酸脫醇環(huán)化制備雙馬來(lái)酰亞胺單體,改善工藝,降低成本,加速聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺的發(fā)展。預(yù)測(cè)到20世紀(jì)末前,該樹脂要求將以每年15%的速度遞增。我國(guó)對(duì)聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺的研究開發(fā),從20世紀(jì)70年代中期開始,目前仍處于試制開發(fā)階段。
2、主要生產(chǎn)方法
聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺的生產(chǎn)方法有兩種:一是以順丁烯二酸酐與芳族二元胺反應(yīng)合成雙馬來(lái)酰亞胺中間體,然后與芳族二胺反應(yīng)制備而成,此種方法一般稱為間接合成法;二是以順丁烯二酸酐與芳族二胺一步反應(yīng)制備而成,一般稱為直接法制備聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺。
間接法制備聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺的過程如下:
馬來(lái)酸與4,4′-二氨基二苯基甲烷(MDA)在氯仿和二甲基甲酰胺(DMF)存在下,反應(yīng)生成雙馬來(lái)酰亞胺,經(jīng)加熱或化學(xué)轉(zhuǎn)換,脫水或脫醋酸環(huán)化,制取雙馬來(lái)酰亞胺(MBI)。然后,MBI和MDA加成反應(yīng)制備而成聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺。
1970年以來(lái)用直接法合成聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺逐漸增多。西德、日本相繼發(fā)表了不少這方面的文獻(xiàn)。歸納起來(lái)大致有三種方法。
(1)氨基酰胺酸法:
順丁烯二酸酐與芳族二胺作用生成聚氨基雙馬來(lái)酰亞酸,再用聚氨基雙馬來(lái)酰亞酸分子上的羧基和酰胺基反應(yīng),在加熱情況下,通過與氨基的氫離子移位加成反應(yīng),制得聚氨基酰胺酸,然后,加熱脫水閉環(huán)生成聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺。
(2)酯胺鹽法:
順丁烯二酸酐與甲醇反應(yīng)制取順丁烯二酸單甲酯,接著與芳族二胺作用生成氨基酯銨鹽,經(jīng)加熱脫水生成單甲酯酰銨鹽,然后,氫離子位移加成反應(yīng),生成聚單甲酯酰胺,脫醋酸閉環(huán)化,最后制得聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺。
(3)醋酸催化法:
此法是以醋酸作催化劑和反應(yīng)介質(zhì),讓順丁烯二酸酐與芳族二胺直接反應(yīng),制備聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺。
3、理化性能
用這種聚合物制備的混料和層壓制品,耐熱性高,能在200℃下長(zhǎng)期使用,在200℃老化一年仍保持過半的力學(xué)性能,的確是良好的H級(jí)絕緣材料。它的電性能良好,在寬溫度范圍內(nèi)和各種頻率下其介質(zhì)損耗角正切沒有變化。磨耗和摩擦系數(shù)小,摩擦系數(shù)為0.1~0.25,磨耗量為0.002~0.04mm(低PV值情況)。它的耐化學(xué)藥品性和輻射性能優(yōu)良,可耐108戈瑞輻照,燃燒性能可達(dá)UL94 V-0級(jí)。
4、加工成型
Kinel成型材料大致可分成構(gòu)造用共混料和滑動(dòng)零件用混料兩類。前者摻混了不同長(zhǎng)度的玻璃纖維;后者摻混了石墨或石墨和二硫化鉬或聚四氟乙烯粉末。
構(gòu)造用混料的成型加工性和成型條件如下:
Kinel5504含有長(zhǎng)度為6mm的玻璃纖維,其體積因素高達(dá)8.3(密度0.25g/cm3),通過壓縮成型可以得到力學(xué)性能優(yōu)良的成型品。造粒條件為120~130℃和20~40MPa,成型條件是加工溫度230~250℃,壓力10~30MPa,固化時(shí)間1mm厚/2分鐘,成型時(shí)預(yù)熱溫度為200℃左右,成型品放在干燥爐中于250℃后固化24小時(shí)。
為了改善其脫模性,可用硅油或聚四氟乙烯氣溶膠仔細(xì)涂布模子,模型表面要求鍍鉻。
Kinel5514所含玻璃纖維量稍低,且玻纖長(zhǎng)度為3mm,體積因素為4.7(密度0.25g/cm3 ),可壓縮成型制小型精密零件。成型條件同Kinel5504一樣。
Kinel5515流動(dòng)性好,固化速度快,用傳遞成型加工制品。造粒和預(yù)熱條件和前述品種一樣。傳遞模塑的成型溫度、固化時(shí)間和注入壓力分別為200℃,1mm厚/1分鐘,30~60MPa。后固化條件以200℃,24小時(shí)為適宜。
滑動(dòng)零件用共混料的成型條件,雖因品種而異,但大體相同。
Kinel5505、Kinel5508,前者含25%粉狀石墨,后者含40%粉狀石墨均系壓縮成型材料。體積因素分別為4.0(密度0.36g/cm3 )和4.6(密度0.34g/cm3 )。造粒和預(yù)熱條件和其它品種相同,但在造粒時(shí)可利用冷壓縮或造粒機(jī),造粒壓力為10~40MPa。成型溫度、成型壓力和固化時(shí)間分別為220~260℃,10~30MPa,1mm厚/2~4分鐘,后固化條件是250℃,24hr。
Kinel5518是含聚四氟乙烯粉末的微粉狀壓縮成型用材料,可用于泡沫薄片。成型條件和加石墨的品種相同。唯后固化溫度采用200℃為好。
Kinel5517是含石墨和二硫化鉬的品種,可用于減摩擦零件.可進(jìn)行壓縮成型和燒結(jié)成型.體積因素為5.0(密度0.3g/cm3 )。壓縮成型條件和其它化滑動(dòng)零件用材料相同。
在燒結(jié)成型時(shí),首先將粉末成型材料加入冷模具內(nèi),以100~200MPa的壓力進(jìn)行高壓成型。打開模具取出成型物移入加熱爐中,以程序控制于180~250℃加熱制品(例如180~185℃,30min,185~200℃/1hr,200℃,4hr,200~250℃,1hr,250℃,4hr,共約11小時(shí))。將成型品冷卻到室溫,從爐中取出成型品。沒有必要進(jìn)行后固化。
5、應(yīng)用領(lǐng)域
聚氨基雙馬來(lái)酰亞胺(PAMB)的力學(xué)性能、耐熱性、電絕緣性、耐輻照特性和熱堿水溶液性良好,作為構(gòu)造材料應(yīng)用適用于電機(jī)、航空機(jī)、汽車零件和耐輻照材料等?;瑒?dòng)零件用Kinel材料的主要用途是止推軸承,軸頸軸承、活塞環(huán)、止推墊圈、導(dǎo)向器、套管和閥片等。
在汽車領(lǐng)域,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件、齒輪箱、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、懸架干軸襯、軸桿、液力循環(huán)路線和電器零件等。
在電器領(lǐng)域,可用于電子計(jì)算機(jī)印刷基板、耐熱儀表板、二極管、半導(dǎo)體開關(guān)元件外殼、底板和接插件等。
在航空航天領(lǐng)域,可用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的管套、導(dǎo)彈殼體等。
在機(jī)械領(lǐng)域,可用以制作齒輪、軸承、軸承保持架、插口、推進(jìn)器、壓縮環(huán)和墊片等。
在其它領(lǐng)域,可用以制作原子能機(jī)器零件、砂輪粘合劑等。
6、開發(fā)動(dòng)向
Kinel成型材料和其它聚酰亞胺樹脂材料相比,成型加工較容易,而性能相當(dāng)。然而其成型加工性比一般熱固性樹脂差些。今后應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)成型性能更好的品種,以滿足用戶的需要。
學(xué) 名 聚醚酰亞胺
英文名 Polyetherimide,簡(jiǎn)稱PEI
1、發(fā)展史
1972年美國(guó)GE公司開始研究開發(fā)PEI,經(jīng)過10年時(shí)間試制、試用,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。目前,全世界年需要量為10000噸左右。以后,為提高產(chǎn)品的耐熱性,GE公司還開發(fā)了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有對(duì)苯二胺結(jié)構(gòu),致使玻璃化溫度(tg)從215°提高到227°,因而適應(yīng)電子零件超小型電子管表面粘貼技術(shù)(SMT)的需要。近年來(lái),該公司以開發(fā)了耐化學(xué)藥品品級(jí)CRS5000、電線被覆用品級(jí)有機(jī)硅共聚合體D9000。為了進(jìn)一步提高耐熱性、耐化學(xué)藥品性和流動(dòng)性,該公司還開發(fā)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(duì)聚醚酰亞胺的研究開發(fā)工作始于20世紀(jì)80年代初,現(xiàn)有10t/aPEI裝置一套,目前處于供不應(yīng)求狀態(tài)。該所正準(zhǔn)備建設(shè)100t/a PEI生產(chǎn)裝置,以滿足國(guó)防軍工的需要。該所的聚醚酰亞胺YS30,結(jié)構(gòu)中含有二苯醚二胺,其產(chǎn)品耐水解性能更佳。
2、主要生產(chǎn)方法
聚醚酰亞胺是由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。
在上述方法中,又可分成多硝基取代法和多環(huán)縮聚過程。前者首先進(jìn)行環(huán)化反應(yīng),生成酰亞胺環(huán),然后進(jìn)行芳族親核硝基取代反應(yīng),形成柔性醚"鉸鏈"。后者是先進(jìn)行環(huán)化反應(yīng),然后進(jìn)行環(huán)化反應(yīng),聚合物的生成工序是多環(huán)縮聚過程。
PEI可用熔融縮聚法制備。這一方法從經(jīng)濟(jì)上,生態(tài)和技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看,都是有發(fā)展前途的。由于該法不使用溶劑,聚合物中不會(huì)含有溶劑,這對(duì)加工和使用都有重要意義。
PEI還可用連續(xù)法直接在擠出機(jī)制造。該法操作步驟是:起始化合物的混合物依次通過擠出機(jī)內(nèi)具有不同溫度的區(qū)域,由單體混合的低溫區(qū)移向最終產(chǎn)品溶融的高溫區(qū)。環(huán)化反應(yīng)生成的水,經(jīng)適當(dāng)?shù)目诳讖臄D出機(jī)中不斷排出,通常在擠出機(jī)的最后區(qū)域借助真空減壓抽出。從擠出機(jī)的出料口可得到聚合物粒料或片材。還可在擠出機(jī)內(nèi)直接使PEI和各種填料混合,制得以PEI為主的配混料。
在這些方法中,溶液聚合是目前工業(yè)生產(chǎn)的方法。然而擠出機(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,可以推向工業(yè)生產(chǎn)。
3、理化性能
聚醚酰亞胺具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能,并可透過微波。加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達(dá)到增強(qiáng)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亞胺塑料》,主要性能指標(biāo)見表3-47。
4、加工成型
聚醚酰亞胺可用注塑和擠出成型,且易后處理和用膠粘劑與各種焊接法同其它材料接合。由于熔融流動(dòng)性好,通過注塑成型可以制取形狀復(fù)雜的零件。加工前須在150℃充分干燥4小時(shí),注塑溫度為337~427℃,模具溫度為65~117℃。YS30的注塑條件如下:
預(yù)熱 150℃,4小時(shí)
料筒溫度:
前段 300~320℃
后段 330~410℃
注塑壓力 60~100MPa
保壓時(shí)間 5~30秒
冷卻時(shí)間 5~30秒。
5、應(yīng)用領(lǐng)域
聚醚酰亞胺具有優(yōu)良的綜合平衡性能,卓有成效地應(yīng)用于電子、電機(jī)和航空等工來(lái)部門,并用作傳統(tǒng)產(chǎn)品和文化生活用品的金屬代用材料。
在電器、電子工業(yè)部門,聚醚酰亞胺材料制造的零部件獲得了廣泛的應(yīng)用,包括強(qiáng)度高和尺寸穩(wěn)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,用它取代金屬制造光纖連接器,可使元件結(jié)構(gòu)較佳化,簡(jiǎn)化其制造和裝配步驟,保持更精確的尺寸,從而保證最終產(chǎn)品的成本降低約40%。
耐沖擊性板材Ultem1613用于制飛機(jī)的各種零部件,如舷窗、機(jī)頭部部件、座件靠背、內(nèi)壁板、門覆蓋層以及供乘客使用的各種物件。PEI和碳纖維組成的復(fù)合材料已用于新直升飛機(jī)各種部件的結(jié)構(gòu)。
利用其優(yōu)良的機(jī)械特性、耐熱特性和耐化學(xué)藥品特性,PEI被用于汽車領(lǐng)域,如用以制造高溫連接件、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(diào)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(rùn)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(yùn)輸機(jī)械飛機(jī)等的絕熱和隔音材料。
PEI耐水解性優(yōu)良,因此用作醫(yī)療外科手術(shù)器械的手柄、托盤、夾具、假肢、醫(yī)用燈反射鏡和牙科用具。
在食品工業(yè)中,用作產(chǎn)品包裝和微波爐的托盤。
PEI兼具優(yōu)良的高溫機(jī)械性能和耐磨性,故可用于制造輸水管轉(zhuǎn)向閥的閥件。由于具有很高的強(qiáng)度、柔韌性和耐熱性,PEI是優(yōu)良的涂層和成膜材料,能形成適用于電子工業(yè)的涂層和薄膜,并可用于制造孔徑< 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(qiáng)度纖維等。
6、開發(fā)動(dòng)向
國(guó)外聚醚酰亞胺主要是美國(guó)通用電器公司生產(chǎn)銷售。目前發(fā)展趨勢(shì)在于提高耐熱性,為此引入對(duì)苯二胺結(jié)構(gòu)和與其它特種工程塑料組成合金,為提高PEI機(jī)械強(qiáng)度,而采用PC、PA等工程塑料組成合金。聚合工藝方面正在開發(fā)雙螺桿連續(xù)擠出聚合反應(yīng)技術(shù),預(yù)計(jì)不久將會(huì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。