聚醚酰亞胺聚醚酰亞胺,簡稱PEI聚醚酰亞胺,是由4,4’-二氨基二苯醚或間(或對)苯二胺和2,2’-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加熱,然後縮聚、粉末化、亞胺化制得。在上述方法中,可分為多硝基取代法和多環縮聚法。前者先經過環化反應生成酰亞胺環,再經過芳香親核硝基取代反應形成柔性醚“鉸鏈”。後者是先環化反應,再環化反應,聚合物形成過程是多環縮聚過程。PEI可以通過熔融縮聚來制備。從經濟、生態和技術角度來看,這種方法是有前途的。由於該方法不使用溶劑,聚合物中不會含有溶劑,對加工和使用具有重要意義。PEI也可以通過連續工藝在擠出機中直接制造。該方法操作步驟如下:起始化合物的混合物順序通過擠出機中具有不同溫度的區域,並從混合單體的低溫區域移動到最終產品熔融的高溫區域。環化反應產生的水通過合適的孔從擠出機中連續排出,通常在擠出機的最後區域通過真空減壓提取。聚合物粒料或片材可以從擠出機的出料口獲得。PEI也可以直接與各種填料在擠出機中混合以制備PEI基復合物。在這些方法中,溶液聚合是目前的工業生產方法。而擠出機連續擠出聚合方法已由上海合成樹脂研究所在小型裝置上開發成功,可推向工業化生產。1、全芳香族聚酰亞胺的理化性質,根據熱重分析,其起始分解溫度壹般在500℃左右。由聯苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺的熱分解溫度為600℃,是迄今為止熱穩定性最好的聚合物之壹。2.聚酰亞胺可以承受極低的溫度,比如在-269℃的液氦中不會變脆。3.聚酰亞胺具有優異的機械性能。無填料塑料的拉伸強度在100 MPa以上,均聚酰亞胺薄膜(Kapton)的拉伸強度在170 MPa以上,而聯苯聚酰亞胺(Upilex S)的拉伸強度達到400Mpa。作為工程塑料,彈性膜含量通常為3-4 GPA,纖維可達200Gpa。根據理論計算,由均苯四甲酸二酐和對苯二胺合成的纖維可達500Gpa,僅次於碳纖維。4.壹些聚酰亞胺品種不溶於有機溶劑,對稀酸穩定,壹般不耐水解。但這個看似不足的地方,讓聚酰亞胺不同於其他高性能聚合物的地方在於,它可以通過堿水解回收原料二酐和二胺。比如對於Kapton薄膜,回收率可以達到80%-90%。通過改變結構,我們還可以得到壹個相當耐水解的品種,比如能承受120℃,在水中煮沸500小時。5.聚酰亞胺的熱膨脹系數為2× 10-5-3×10-5℃,鄭光熱塑性聚酰亞胺為3×10-5℃,聯苯型可達10-6℃,個別品種可達10-7。6.聚酰亞胺具有很高的抗輻射性能,其薄膜經5×109rad快電子輻照後強度保持率為90%。7.聚酰亞胺具有良好的介電性能,介電常數約為3.4。當氟被引入或者空氣納米尺寸被分散在聚酰亞胺中時,介電常數可以被降低到大約2.5。介電損耗為10-3,介電強度為100-300KV/mm,體電阻為1017ω/cm。這些性能在很寬的溫度範圍和頻率範圍內仍能保持在高水平。8.聚酰亞胺是壹種自熄性聚合物,發煙率低。9.聚酰亞胺在極高真空下釋放的氣體非常少。10,聚酰亞胺無毒,可用於制作餐具和醫療器械,可承受數千次消毒。有些聚酰亞胺還具有良好的生物相容性,如血液相容性試驗無溶血性,體外細胞毒性試驗無毒性。註射成型工藝聚醚酰亞胺可以通過註射成型和擠出成型,易於後處理,通過膠粘劑和各種焊接方式與其他材料粘接。由於良好的熔體流動性,可以通過註射成型制造具有復雜形狀的零件。加工前必須在150℃充分幹燥4小時,註射溫度337~427℃,模具溫度65~117℃。YS30的註射成型條件為:預熱150℃,4小時筒溫:前300-320℃,後330-410℃,註射壓力60-100 MPa,保壓時間5-30秒,冷卻時間5-30秒。應用範圍聚酰亞胺的品種和形式很多,合成方法也很多,可以根據各種應用目的進行選擇。這種合成的靈活性對其他聚合物來說也是困難的。1.聚酰亞胺主要由二酐和二胺合成。與許多其他雜環聚合物相比,如聚苯並咪唑、聚苯並噁唑、聚苯並噻唑、聚喹喔啉和聚喹啉,這兩種單體的原料來源廣泛,更容易合成。二酐和二胺的種類很多,通過不同的組合可以得到不同性能的聚酰亞胺。2.聚酰亞胺可由二酐和二胺在極性溶劑如DMF、DMAC、NMP或/甲醇混合溶劑中低溫縮聚得到可溶性聚酰胺酸,經脫水成環,成膜或紡絲後轉化為聚酰亞胺。也可以在聚酰胺酸中加入乙酸酐和叔胺催化劑進行化學脫水環化,得到聚酰亞胺溶液和粉末。二胺和二酐也可以在高沸點溶劑如酚類溶劑中加熱和縮合,壹步得到聚酰亞胺。此外,聚酰亞胺也可以通過季銨酸的二元酯與二胺反應得到;也可以先將聚酰胺酸轉化為聚酰亞胺,然後再轉化為聚酰亞胺。這些方法便於加工。前者被稱為PMR法,可以獲得低粘度、高固溶,在加工過程中具有低熔體粘度的窗口,特別適用於復合材料的制造。後者增加了溶解度,並且在轉化過程中不釋放低分子化合物。3.只要二酐(或四羧酸)和二胺的純度合格,無論采用什麽縮聚方法,都很容易得到足夠高的分子量,而且分子量很容易通過加入單元酸酐或單元胺來調節。4.固體低分子量預聚物的分子量可以通過二酐(或四羧酸)與二胺縮聚,只要摩爾比相等,並在真空中熱處理而大大提高,從而給加工和粉碎帶來方便。5.容易在鏈端或鏈上引入反應性基團,形成活性低聚物,從而得到熱固性聚酰亞胺。6.將聚酰亞胺中的羧基酯化或成鹽,引入光敏基團或長鏈烷基,得到兩親性聚合物,可用於獲得光刻膠或制備LB膜。7.合成聚酰亞胺的壹般工藝不產生無機鹽,特別有利於絕緣材料的制備。8.二酐和二胺作為單體,在高真空下容易升華,所以很容易通過氣相沈積在工件上形成聚酰亞胺薄膜,尤其是表面不平整的器件。聚醚酰亞胺具有優異的綜合平衡性能,已有效應用於電子、電氣、航空等行業,並作為傳統產品和文化用品的金屬替代品。在電氣和電子工業中,由聚醚酰亞胺制成的部件已被廣泛使用,包括具有高強度和穩定尺寸的連接器、普通和微型繼電器外殼、電路板、線圈、柔性電路、鏡子和高精度密集光纖元件。特別引人註目的是,用它代替金屬制造光纖連接器,可以優化元件結構,簡化其制造和組裝步驟,保持更精確的尺寸,從而保證最終產品的成本降低40%左右。抗沖擊板Ultem1613用於制造飛機的各種部件,如舷窗、機頭部件、座椅靠背、內壁板、門蓋和各種乘客用品。由PEI和碳纖維組成的復合材料已用於最新型直升機的各個部件的結構中。PEI以其優異的機械性能、耐熱性和耐化學性應用於汽車領域,如制造高溫連接器、大功率燈和指示燈、控制汽車座艙外部溫度的傳感器(空調溫度傳感器)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還可用作耐高溫潤滑油侵蝕的真空泵的葉輪,工作溫度為180℃的蒸箱的磨砂玻璃接頭(插座),防霧燈的非照明反射器。聚醚酰亞胺泡沫用作運輸機械、飛機等的隔熱隔音材料。PEI具有優異的耐水解性,因此用作醫療手術器械的手柄、托盤、固定裝置、假體、醫用燈反射器和牙科器械。在食品工業中,它被用作產品包裝和微波爐的托盤。PEI具有優異的高溫力學性能和耐磨性,可用於制造輸水管道用轉向閥的閥件。由於PEI具有較高的強度、柔韌性和耐熱性,因此它是壹種優良的塗層和成膜材料,可以形成適合於電子工業的塗層和薄膜,並可用於制造孔徑
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