聚醚酰亚胺

化学物质

聚醚酰亚胺（Polyetherimide，简称PEI）是无定形聚醚酰亚胺所制造的超级工程塑料，具有最佳之耐高温及尺寸稳定性，以及抗化学性、阻燃、电气性、高强度、高刚性等等，PEI树脂可广泛应用耐高温端子，IC底座、照明设备、FPCB（软性线路板）、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备和家用电器等。

简介

颜色琥珀色（透明深黄色）PEI板名称：中文聚醚酰亚胺板英文名称 Polyetherimide　PEI板属于非结晶性塑料。是一种无定形的高性能聚合物，是用无定形PEI(聚醚酰亚胺)所制造的工程塑料经过挤出机高温挤出而成。常用的PEI板是采用美国GE的原料（商品名Ultem）

特性

（1）PEI的特点是在高温下具有高的强度、高的刚性、耐磨性和尺寸稳定性。（2）PEI是琥珀色透明固体，不添加任何添加剂就有固有的阻燃性和低烟度，氧指数为47%，燃烧等级为UL94-V-0级。（3）PEI的密度为1.28~1.42g/cm3，玻璃化温度为215℃,热变形温度198~208℃,可在160~180℃下长期使用,允许间歇最高使用温度为200℃。（4）PEI具有优良的机械强度、电绝缘性能、耐辐射性、耐高低温及耐疲劳性能和成型加工性；加入玻璃纤维、碳纤维或其他填料可达到增强改性目的。

性能

主要特性： 1.耐高温(HDT超过200℃，UL连续应用温度超过170℃) 2.优异的阻燃性(氧指数大于4.7，低发烟量和UL94V-0/5V) 3.不需要添加阻燃剂 4.杰出的电气性能(在宽广的频率和温度范围中有稳定的介电常数和介电损耗及极高的介电强度) 5.极佳的耐化学品和耐辐射性能 6.独特的强度和刚性 7.透明性

聚醚酰亚胺具有很宽范围的耐化学性，包括耐多数碳氢化合物、醇类和所有卤化溶剂；也可耐无机酸和短期耐弱碱。对部分卤化溶剂，聚醚酰亚胺是良好的选材。它的水解稳定性很好，在沸水中浸泡 10 000小时后拉伸强度保持85%以上，在 270F温度下，蒸汽热压循环 2000次后拉伸强度保持在 100%。聚醚酰亚胺具有很好的抗紫外线、Y射线性能，在400兆拉德的钴射线辐射下加工，拉伸强度保持 94%。

美国保险商实验室规定聚醚亚胺树脂的长期使用温度是338T和356T（根据等级），燃烧等级达到UL94V—0（10密耳厚度。）氧指数达47，聚醚酰亚胺符合飞机内件要求的FAA阻燃性和热稀放性的材料标准。它的玻璃化转变温度为419F，并允许在392F下间断使用，在更高温度下，产生短期偏移。在356T下，拉伸温度和挠曲模量分别在41和2068MPa以上。用玻纤、碳纤维增强的材料在接近玻璃态转变温度下，具有更高的强度和刚度。

聚醚酰亚胺在高温和应力下的长期抗蠕变性允许其在许多结构设备中代替金属和其它材料。在可变温度、湿气和频率条件下表现出很好的电性能。在GHz频率下的低损耗因数使聚醚酰亚胺具有高的微波可穿性。它的离子型污染物低水准，在 250F100% R． H．和207kPa下120小时用水提取后的导电率，在20兆欧以上，它可用作电子传感器元件的绝缘材料。

发展史

1972年美国GE公司开始研究开发PEI，经过10年时间试制、试用，于1982年建成5000吨生产装置，并正式以商品Ultem在市场销售。全世界年需要量为10000吨左右。以后，为提高产品的耐热性，GE公司还开发了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有对苯二胺结构，致使玻璃化温度（tg）从215°提高到227°，因而适应电子零件超小型电子管表面粘贴技术（SMT）的需要。近年来，该公司以开发了耐化学药品品级CRS5000、电线被覆用品级有机硅共聚合体D9000。为了进一步提高耐热性、耐化学药品性和流动性，该公司还开发了特种式程塑料合金，如PEI/PPS合金JD8901、PEI/PC合金D8001、D8007和SPEI/PA合金等。

上海市合成树脂研究所对聚醚酰亚胺的研究开发工作始于20世纪80年代初，现有10t/aPEI装置一套，处于供不应求状态。该所正准备建设100t/a PEI生产装置，以满足国防军工的需要。该所的聚醚酰亚胺YS30，结构中含有二苯醚二胺，其产品耐水解性能更佳。

生产方法

聚醚酰亚胺是由4，4′-二氨基二苯醚或间（或对）苯二胺与2，2′-双[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐在二甲基乙酰胺溶剂中经加热缩聚、成粉、亚胺化而制得。

在上述方法中，又可分成多硝基取代法和多环缩聚过程。前者首先进行环化反应，生成酰亚胺环，然后进行芳族亲核硝基取代反应，形成柔性醚“铰链”。后者是先进行芳族亲核硝基取代反应，然后进行环化反应，聚合物的生成工序是多环缩聚过程。

PEI可用熔融缩聚法制备。这一方法从经济上，生态和技术的观点来看，都是有发展前途的。由于该法不使用溶剂，聚合物中不会含有溶剂，这对加工和使用都有重要意义。

PEI还可用连续法直接在挤出机制造。该法操作步骤是：起始化合物的混合物依次通过挤出机内具有不同温度的区域，由单体混合的低温区移向最终产品溶融的高温区。环化反应生成的水，经适当的口孔从挤出机中不断排出，通常在挤出机的最后区域借助真空减压抽出。从挤出机的出料口可得到聚合物粒料或片材。还可在挤出机内直接使PEI和各种填料混合，制得以PEI为主的配混料。

在这些方法中，溶液聚合是工业生产的方法。然而挤出机连续挤出聚合方法已由上海市合成树脂研究所在小型装置上开发成功，可以推向工业生产。

理化性能

聚醚酰亚胺具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能，并可透过微波。加入玻璃纤维、碳纤维或其他填料可达到增强改性的目的。也可和其它工程塑料组成耐热高分子合金，可在-160~180℃使用。上海市合成树脂研究所企业标准SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亚胺塑料》，主要性能指标见表3-47。

质量指标

外观琥珀色透明固体

起始热分解温度 518.7℃

密度 1.27g/cm3

玻璃化温度210～215℃

吸水性 ≤25%

热变形温度(1.82MPa) 200℃

拉伸强度≥110MPa

体积电阻率2×1015Ω·cm

断裂伸长率≥60%

阻燃性 UL 94 V-0级

弯曲强度106～131MPa

冲击强度 140(无缺口)kJ/m2

＞6(缺口)kJ/m2

国外牌号有GE Ultem 1000F(美国)。

加工成型

聚醚酰亚胺可用注塑和挤出成型，且易后处理和用胶粘剂与各种焊接法同其它材料接合。由于熔融流动性好，通过注塑成型可以制取形状复杂的零件。加工前须在150℃充分干燥4小时，注塑温度为337~427℃，模具温度为65~117℃。YS30的注塑条件如下：

预热 150℃，4小时

料筒温度：

前段 300~320℃

后段 330~410℃

注塑压力 60~100MPa

保压时间5~30秒

冷却时间 5~30秒。

应用领域

聚醚酰亚胺具有优良的综合平衡性能，卓有成效地应用于电子、电汽和航空等工业部门，并用作传统产品和文化生活用品的金属代用材料。

在电器、电子工业部门，聚醚酰亚胺材料制造的零部件获得了广泛的应用，包括强度高和尺寸稳定的连接件、普通和微型继电器外壳、电路板、线圈、软性电路、反射镜、高精度密光纤元件。特别引人注目的是，用它取代金属制造光纤连接器，可使元件结构最佳化，简化其制造和装配步骤，保持更精确的尺寸，从而保证最终产品的成本降低约40%。

耐冲击性板材Ultem1613用于制飞机的各种零部件，如舷窗、机头部部件、座件靠背、内壁板、门覆盖层以及供乘客使用的各种物件。PEI和碳纤维组成的复合材料已用于最新直升飞机各种部件的结构。

利用其优良的机械特性、耐热特性和耐化学药品特性，PEI被用于汽车领域，如用以制造高温连接件、高功率车灯和指示灯、控制汽车舱室外部温度的传感器（空调温度传感器）和控制空气和燃料混合物温度的传感器（有效燃烧温度传感器）。此外，PEI还可用作耐高温润滑油侵蚀的真空泵叶轮、在180℃操作的蒸镏器的磨口玻璃接头（承接口）、非照明的防雾灯的反射镜。

聚醚酰亚胺泡沫塑料，用作运输机械飞机等的绝热和隔音材料。

PEI耐水解性优良，因此用作医疗外科手术器械的手柄、托盘、夹具、假肢、医用灯反射镜和牙科用具。

在食品工业中，用作产品包装和微波炉的托盘。

PEI兼具优良的高温机械性能和耐磨性，故可用于制造输水管转向阀的阀件。由于具有很高的强度、柔韧性和耐热性，PEI是优良的涂层和成膜材料，能形成适用于电子工业的涂层和薄膜，并可用于制造孔径＜0.1μm、具有高渗透性的微孔隔膜。还可用作耐高温胶粘剂和高强度纤维等。

发展

国外聚醚酰亚胺主要是美国通用电器公司生产销售。发展趋势在于提高耐热性，为此引入对苯二胺结构和与其它特种工程塑料组成合金，为提高PEI机械强度，而采用PC、PA等工程塑料组成合金。聚合工艺方面正在开发双螺杆连续挤出聚合反应技术，预计不久将会实现工业化生产。

PEI（Polyethylenimine）聚乙烯亚胺是近年来国际上推出了一些阳离子聚合物基因转染技术，以其适用宿主范围广，操作简便，对细胞毒性小，转染效率高受到研究者们的喜爱。聚乙烯亚胺是一种具有较高的阳离子电荷密度的有机大分子，每相隔二个碳个原子，即每“第三个原子都是质子化的氨基氮原子，使得聚合物网络在任何pH下都能充当有效的“质子海绵”(proton sponge)体。这种聚阳离子能将各种报告基因转入各种种属细胞，其效果好于脂质聚酰胺，经进一步的改性后，其转染性能好于树枝状聚合物，而且它的细胞毒性低。大量实验证明，PEI是非常有希望的基因治疗载体。在设计更复杂的基因载体时，PEI经常做为核心组成成分。

线型PEI（Line PEI,LPEI）与其衍生物用作基因转染载体的研究比分枝状PEI（Branched PEI,BPEI）要早一些，过去的研究认为在不考虑具体条件，LPEI/DNA转染复合物的细胞毒性较低，有利于细胞定位，因此与BPEI相比应该转染效率高一些。但最近研究表明BPEI的分枝度高有利于形成小的转染复合物，从而提高转染效率，但同时细胞毒性也增大。超高分枝的、较柔性的PEI衍生物含有额外的仲胺基和叔胺基，在染实验中发现这种PEI的毒性低，但转染效率却较高。

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