特種工程塑料
介紹:特種工程塑料也叫高性能工程塑料是指綜合性能更高,長期使用溫度在150℃以上的工程塑料,主要用于高科技,軍事和宇航,、航空等工業(yè),。
特種工程塑料主要包括聚苯硫醚(PPS),,聚砜(PSF),聚酰亞胺(PI), 聚芳酯(PAR),液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮(PEEK),,含氟聚合物等,,特種工程塑料種類多,性能優(yōu)異價格昂貴,。
聚苯硫醚(PPS)
聚苯硫醚全稱為聚苯基硫醚,,是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂,英文名為polyphenylene snlfide(簡稱PPS),。
PPS是結(jié)晶型(結(jié)晶度55%-65%)的高剛性白色粉末聚合物,,耐熱性高(連續(xù)使用溫度達240℃)、機械強度,、剛性,、難燃性、耐化學(xué)藥品性,,電氣特性,、尺寸穩(wěn)定性都優(yōu)良的樹脂,耐磨,、抗蠕變性優(yōu),,阻燃性優(yōu)。有自熄性,。達UL94V-0級,,高溫、高濕下仍保持良好的電性能。流動性好,,易成型,,成型時幾乎沒有縮孔凹斑。與各種無機填料有良好的親和性,。增強改性后可提高其物理機械機械性能和耐熱性(熱變形溫度),,增強材料有玻璃纖維、碳纖維,、聚芳酰胺纖維,、金屬纖維等,以玻璃纖維為主,。無機填充料有滑石,、高嶺土、碳酸鈣,、二氧化硅,、二硫化鉬等。
PPS/PTFE,、PPS/PA,、PPS/PPO等合金已商品化,PPS/PTFE合金改進了PPS的脆性,,潤滑性和耐腐蝕性,,PPS/PA合金為高韌性合金。
玻纖增強PPS具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,、耐磨性,、抗蠕變性、在寬范圍(溫度,、濕度,、頻率)內(nèi)有極佳的機械性能和電性能,介電量數(shù)小,、介電損耗低,。作為耐高溫,防腐涂料,,涂層可以在180℃ 下長期使用,;電子電器工業(yè)上作連接器,絕緣隔板,,端子,,開關(guān);機械和粘密機械在做泵,、齒輪,、活塞環(huán)貯槽、葉片閥件,鐘表零部件,,照相機部件,;汽車工業(yè)上汽化器。分配器部件,,電子電氣組等零件,,批氣閥氣,傳感器部伯件,;家電部件有磁帶錄相機結(jié)構(gòu)部件,、品體二極管、各種零件,;另個還用于宇航,、航空工業(yè), PPS/PTFE可做防粘,、耐磨部件及傳動件,,如軸泵。
聚砜類樹脂是20世紀60年代中期以后出現(xiàn)的一類熱塑性工程塑料,,是一類主鏈上含有砜荃和芳核的非結(jié)晶性熱塑性工程塑料,。
按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為脂族聚砜和芳族聚砜。脂族聚砜不耐堿,,不耐熱,無實用價值,,而芳族聚砜中的雙酚A聚砜及其改性產(chǎn)品--非雙酚A的聚芳砜,,以及聚醚砜,則有較廣泛的用途,,是業(yè)已商業(yè)化生產(chǎn)的高分子量聚砜樹脂,。
雙酚A聚砜樹脂是美國聯(lián)碳公司(UCC)于1965年開發(fā)成功的,商品名為Udel polysuifone,;
聚芳砜是美國3M公司在1967年開發(fā)成功的,,商品名為Astrel;
聚醚砜由英國卜內(nèi)門公司(ICI)于1972年開發(fā)成功的,,商品名為Victrex,。
聚砜類樹脂結(jié)構(gòu)中的氧都具有高度共振二芳基砜集團,硫原子處于完全氧化狀態(tài),,砜基的高共振使聚砜類樹脂具有極其出色的耐氧化性能和耐熱性能,,具有出色的熔融穩(wěn)定性,這些都是高溫模塑和擠出成型必須具備的加工性能,。
聚砜
介紹:聚砜是分子主鏈中含有鏈節(jié)的熱塑性樹脂,,英文名Polysalfone(簡稱PSF或PSU)有普通雙酚A型PSF(即通常所說的PSF),聚芳砜和聚醚砜二種。
PSF是略帶琥珀色非晶型透明或半透明聚合物,,力學(xué)性能優(yōu)異,,剛性大,耐磨,、高強度,,即使在高溫下也保持優(yōu)良的機械性能是其突出的優(yōu)點,其范圍為為-100~150℃, 長期使用溫度為160℃,短期使用溫度為 190℃,熱穩(wěn)定性高,耐水解,尺寸穩(wěn)定性好,成型收縮率小, 無毒,耐輻射,耐燃,有熄性,。在寬廣的溫度和頻率范圍內(nèi)有優(yōu)良的電性能,。化學(xué)穩(wěn)定性好,,除濃硝酸,、濃硫酸、鹵代烴外,,能耐一般酸,、堿、鹽,、在酮,,酯中溶脹。耐紫外線和耐候性較差,。耐疲勞強度差是主要缺點,。PSF成型前要預(yù)干燥至水份含量小于0.05%。PSF可進行注塑,、模壓,、擠出、熱成型,、吹塑等成型加工,,熔體粘度高,控制粘度是加工關(guān)鍵,,加工后宜進行熱處理,,消除內(nèi)應(yīng)力??勺龀删艹叽缰破?。
PSF 主要用于電子電氣、食品和日用品,、汽車用,、航空、醫(yī)療和一般工業(yè)等部門,,制作各種接觸器,、接插件,、變壓器絕緣件、可控硅帽 ,,絕緣套管,、線圈骨架、接線柱 ,,印刷電路板,、軸套、罩,、電視系統(tǒng)零件,、電容器薄膜,電刷座,,堿性蓄電池盒,、電線電纜包覆。PSF還可做防護罩元件,、電動齒輪,、蓄電池蓋、飛機內(nèi)外部零配件,、宇航器外部防護罩,,照相器檔板,燈具部件,、傳感器,。代替玻璃和不銹鋼做蒸汽餐盤,咖啡盛器,,微波烹調(diào)器,、牛奶盛器、擠奶器部件,、飲料和食品分配器。衛(wèi)生及醫(yī)療器械方面有外科手術(shù)盤,、噴霧器,、加濕器、牙科器械,、流量控制器,、起槽器和實驗室器械,還可用于鑲牙,,粘接強度高,,還可做化工設(shè)備(泵外罩、塔外保護層,、耐酸噴嘴,、管道,、閥門容器)、食品加工設(shè)備,,奶制品加工設(shè)備,、環(huán)保控制傳染設(shè)備,。
聚芳砜(PASF)和聚醚砜(PES)耐熱性更好,,在高溫下仍保持優(yōu)良機械性能。
學(xué) 名:聚芳砜,,聚苯醚砜
英 文 名:Polyarylsulfone,簡稱PAS
1,、發(fā)展史
聚芳砜于1967年由美國3M公司開發(fā)并以Astrel360牌號出售,后將生產(chǎn)及銷售權(quán)轉(zhuǎn)讓給Carborundum公司,,目前由該公司在世界范圍內(nèi)仍以Astrel360牌號生產(chǎn)銷售,。
2、主要生產(chǎn)方法
Astrel 360聚芳砜是由4,、4′-二碳酰二氯二苯醚與聯(lián)苯的Friedel-Crafts聚合反應(yīng)來制備,。
3、理化性能
Astrel 360聚芳砜典型特性為耐熱,,能在空氣中溫度260℃條件下長期老化,。
4、加工成型
聚芳砜可采用注射,、擠出或壓縮成型技術(shù)加工成制品,。但聚芳砜具有高的熔融粘度,所以對加工設(shè)備有特殊的要求,,一般采用專用的加工設(shè)備以滿足加工溫度400~425℃,。壓力要求為140~210MPa(20300~30450psi),模具溫度為230~280℃,。
5,、應(yīng)用領(lǐng)域
聚芳砜主要應(yīng)用于電氣、電子工業(yè)領(lǐng)域,,多為軍工產(chǎn)品的多插頭的接觸器,、印刷電路板的基板及插座。這些制件要求具有良好的機械性能,、熱性能和耐化學(xué)性能,。
在美國市場上,除Astrel牌號外,,還有一種Radel型號的聚芳砜產(chǎn)品,,其性能指標如表(略)
學(xué) 名:聚醚砜、聚芳醚砜
英 文 名:polyethersulfone,簡稱PES
1,、發(fā)展史
聚醚砜由卜內(nèi)門(ICI)公司于1972年開發(fā)并以Victrex商品牌號銷售于全世界,。德國巴斯夫(BASF)公司以Ultrason E商品牌號生產(chǎn)并銷售,。近幾年來,世界各國工程熱塑樹脂的生產(chǎn)和銷售一直處于低谷狀態(tài),,其中以聚醚砜尤為突出,。卜內(nèi)門公司已于1991年將其生產(chǎn)能力為5000噸/年的聚醚砜裝置關(guān)閉。目前最大生產(chǎn)商為巴斯夫公司,。國內(nèi)吉林大學(xué)中試化工廠,、長春應(yīng)用化學(xué)研究所和徐州工程塑料廠有少量試產(chǎn)品種。
2,、主要生產(chǎn)方法
PES的生產(chǎn)路線有兩條,,即雙酚路線和單酚路線。這兩條路線均為親核高溫置換反應(yīng),、聚合反應(yīng)過程中添加強堿,、采用高沸點惰性溶劑。
3,、理化性能
由于聚醚砜分子結(jié)構(gòu)中不存在任何酯類結(jié)構(gòu)的單元,,聚醚砜具有出色的熱性能和氧化穩(wěn)定性。經(jīng)UL確認聚醚砜連續(xù)使用溫度為180℃,,并滿足UL94V-0級阻燃要求,,(厚度為0.51mm)。聚醚砜耐應(yīng)力開裂,,不溶于極性溶劑如酮類和一些含鹵碳氫化合物,。耐水解,耐極大多數(shù)酸,、堿,、脂類碳氫化合物、醇,、油及脂類,。可以通過對其分子量的控制或添加各種增強材料,、各種纖維,,以提高聚合物的性能。該樹脂滿足美國FDA要求可使用于與食品接觸的制件,。
4、加工成型
聚醚砜雖然是一種高溫工程熱塑樹脂,,但仍可以按常規(guī)熱塑加工技術(shù)進行加工,。可采用注射成型,、擠出成型,、吹塑成型,、壓縮成型或真空成型。高模溫有助于成型和減小成型引起的應(yīng)力,。一般注射成型溫度為310~390℃,,模溫為140~180℃。PES是一種無定形樹脂,,模收縮率很小,,可加工成對容限要求高及薄壁的制品。
5,、改性產(chǎn)品
典型改性聚醚砜品種有玻璃纖維增強及碳纖維改性的導(dǎo)電型樹脂,。
6、應(yīng)用領(lǐng)域
聚醚砜具有特有的設(shè)計性能,,包括:寬溫度范圍內(nèi)(-100~200℃)高機械性能,;高熱變形溫度及良好耐熱老化性能;長期使用溫度達180℃,;制品耐侯性好,;阻燃及低煙密度性;良好電性能,;透明等,。因此PES制品大量應(yīng)用于電氣、電子,、機械,、醫(yī)療、食品及航空航天領(lǐng)域,。
電氣及電子工業(yè)中的應(yīng)用,,主要包括線圈骨架、接觸器,、二維及三維空間結(jié)構(gòu)的印刷電路板,、開關(guān)零件、燈架基座,、電池及蓄電池外罩,、電容器薄模等。由于PES制品長期使用溫度達180℃,,屬UL94V-0級材料,,具有高尺寸穩(wěn)定性能、良好的電絕緣性能,,因而使其成為電氣工程結(jié)構(gòu)材料的首選材料,。
機械工業(yè)中的應(yīng)用,主要選用玻璃纖維增強牌號,,制件具有耐蠕變,、堅硬,、尺寸穩(wěn)定等特性。適合制作軸承支架及機械件的外殼等,。
汽車制造工業(yè)中的應(yīng)用,,主要有照明燈的反光件,峰值溫度達200℃,,并且可制成鋁合金反光器件,。還有汽車的電器連接器、電子,、電-機械控制元件,、座架、窗,、面罩,、水泵及油泵等。
航空領(lǐng)域的應(yīng)用,,已通過聯(lián)邦航空規(guī)范條款25•853及客機技術(shù)標準條款1000•001,,用于飛機內(nèi)部裝飾件包括支架、門,、窗等,,以提高安全性。聚醚砜對雷達射線透過率極佳,,目前雷達天線罩已用其代替過去的環(huán)氧制件,。
醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用。聚醚砜制件耐水解,,耐消毒溶劑,。制品包括鉗、罩,、手術(shù)室照明組件離心泵外科手術(shù)器件的手柄,、熱水器、熱水管,、溫度計等,。
廚房用具的應(yīng)用,包括咖啡器,、煮蛋器,、微波器、熱水泵等,。
照明及光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,,包括反光器、信號燈。聚醚砜制件有著色透明,、對UV穩(wěn)定、可長期在室外環(huán)境下使用等特性,。
聚醚砜可通過溶劑技術(shù)制備成各種具有高機械強度的超濾膜,、滲透膜、反滲透膜及中孔纖維,。其制品用于節(jié)能,、水處理等領(lǐng)域。
由于聚醚砜屬于無定形樹脂范疇,,可以作為涂層材料應(yīng)用于金屬表面的涂覆,。
7、開發(fā)動向
聚醚砜開發(fā)以共聚改性為主,,其目的是提高其綜合性能和加工性能,,以滿足市場的需求。卜內(nèi)門公司開發(fā)出聚醚砜/聚砜的共聚物,,其組份百分含量不同,,樹脂性能也有不同的同性能產(chǎn)品。該共聚物具有比聚砜更高的熱變形溫度,,比聚醚砜更低的吸水性,,具有更佳的流動加工性能,并可以用GF增強,。
卜內(nèi)門公司最近開發(fā)出牌號為Super-Shield的聚醚砜涂料,。可與Fluon-one-Coat一起使用于廚房器具,,形成不粘復(fù)合涂層,。
巴斯夫公司最近開發(fā)出聚醚砜熱塑硬質(zhì)泡沫材料。該材料具有高熱變形溫度,、耐熱老化,、低煙揮發(fā)密度、低毒性,、耐水解,、耐酸和堿等特性。這種硬質(zhì)泡沫材料與聚醚砜樹脂的復(fù)合材料一起用于航空航天領(lǐng)域前途廣闊,。由于該材料具有堅硬,、質(zhì)輕的特性,還可以用于造船,、火車,、醫(yī)療及體育用品的制件。
芳族聚酰胺(Polyamide Aromatic,簡稱PARA)的纖維及其復(fù)合材料具有高拉伸強度高模量較低的伸長率,、耐燃燒,、耐高溫、耐有機溶劑和燃料,、潤滑劑等特性,,因此在工程方面有廣泛用途,目前已開發(fā)在工業(yè)上應(yīng)用的有PPTA,、MPIA,、PBA等。
一,、聚對苯酰胺
學(xué) 名 聚對苯甲酰胺
英 文 名 Poly(p-benzamide),,簡稱PBA
化學(xué)結(jié)構(gòu)
(一)發(fā)展史
美國杜邦公司于1916年首先介紹芳族聚酰胺-聚間苯二甲酰間苯二胺(Nomex)纖維,1970年介紹了聚對苯酰胺(Fibre B或PRD-49),,1972年又介紹了較韌性的聚1,,4-苯撐對苯二酰胺(Kevlar 49)纖維,分析表明Kevlar纖維為代表,。
1977年我國開始研制聚對苯酰胺,,1990年上海市合成樹脂研究所完成年產(chǎn)3噸中試鑒定。
(二)主要生產(chǎn)方法
1.樹脂生產(chǎn)
以對氨基苯甲酸為單位,、N-甲基吡咯烷酮為溶劑,,在催化劑、助催化劑存在和80~90℃的條件下,,反應(yīng)3小時,。然后,將物料沉析到酒精中,,用水洗滌樹脂,,干燥,即可得到紡絲用樹脂,。樹脂的特性粘度控制在1.8~2.2范圍內(nèi),。
2.液晶漿液的制備
將芳綸-I樹脂溶解在含有4~6%助溶劑的有機溶劑(二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮)中,聚合物濃度控制在9~10%左右,,即可得到光學(xué)上各向異性的液晶漿液,。
3.濕法紡絲
將上述液晶漿液過濾,置于貯料筒中脫泡24小時,,紡絲液經(jīng)紡絲計量泵計量后,,再經(jīng)過濾器送至噴絲頭,通過Φ0.05~0.08×500~1000孔紡絲帽,,以每分鐘10~20米的速度從噴絲孔噴入到凝固浴中,。凝固浴為20~40%的有機溶劑水溶液,,溫度為40~50℃。從凝固出來的纖維經(jīng)水充分洗凈,,干燥后,,即得芳綸-I原絲。原絲在惰性氣體中(3~5升/分,,500~550℃)熱處理3~5秒,,即得到芳綸-I纖維。
(三)理化性能
1.物理性能
纖維色澤:淡黃色
相對密度:1.4655g/cm3
復(fù)絲旦度:1000~1500旦
細度:1.0~1.5旦
復(fù)絲強度:2337~2585Mpa
伸長率:1.5~2.5%
彈性模量:>147Gpa
芳綸-I性能接近Kevlar-149的性能,,兩者比較如表
2.熱性能
芳綸-I與Kevlar-49浸漬環(huán)氧樹脂后耐熱穩(wěn)定性相近,未涂環(huán)氧樹脂則芳綸-I的熱穩(wěn)定性優(yōu)于Kevlar-49,。
芳綸-I在280℃空氣中恒溫老化100小時,,性能基本沒有變化。
芳綸-I在320℃的恒溫?zé)崂匣阅芤姳?BR>(四)應(yīng)用領(lǐng)域
聚對苯酰胺纖維是一種高強度,、高模量,、低密度的芳核酰胺纖維。其纖維密度(1.42~1.46g/cm3為玻璃纖維的60%,,為碳纖維的80%,,拉伸強度3.4~4.1Gpa,拉伸模量82.7~137.9Gpa,,壓縮強度僅為拉伸強度的20%,,顯示出延展性,可以壓縮和彎曲,,能夠吸收能量,。它廣泛用于熱塑性塑料和熱固性塑料的增強,是尖端復(fù)合材料的高效增強劑,。典型應(yīng)用包括:
1.導(dǎo)彈,、核武器、宇航等軍用復(fù)合材料,??纱蠓葴p輕自重,提高射程和載荷能力,。
2.利用其超剛性,、低密度性能,用其復(fù)合材料作雷達罩及天線骨架,。
3.用其復(fù)合材料做飛機的地板材料,、整流罩、機體門窗,、內(nèi)裝飾等結(jié)構(gòu)材料,。
4.利用其高強度和低伸長率特性作光纜、電纜、海洋電纜等的增強骨架材料,。
5.體育器材,。成功地用以制作賽艇、槳,、羽毛球拍等,。
6.各種高溫、耐磨的盤根,、剎車片等,。
7.橡膠制品。用以制作超高壓管,、齒型帶,、三角帶等。
學(xué) 名 聚對苯二甲酰對苯二胺
英 文 名 Poly(P-Phenylene terephthalamide),,簡稱PPTA
化學(xué)結(jié)構(gòu)
(一)發(fā)展史
美國杜邦公司最早開發(fā)出聚間苯二甲酰間二胺(Nomex)纖維,,1972年又成功地開發(fā)了聚對苯酰胺(Kevlar-29)和聚對苯二甲酰對苯二胺(Kevlar-49)纖維。1979年美國消費芳族聚酰胺的數(shù)量7000噸,。目前,,美國杜邦公司擁有三大家Kevlar纖維生產(chǎn)廠家,即:美國里滿德工廠年產(chǎn)能力2萬噸,;英國梅唐工廠年產(chǎn)能力7000噸,;東麗•杜邦公司的日本東海工廠年產(chǎn)能力2.5萬噸。
荷蘭阿克蘇公司和杜邦公司的專利糾紛解決后,,阿克蘇公司積極開發(fā)芳族聚酰胺Twaron纖維,,建有5000噸生產(chǎn)裝置。計劃1992年擴大到7000噸,。該公司還打算和住友化學(xué)公司合作在日本建設(shè)芳族聚酰胺工廠,。日本帝人公司在松山工廠生產(chǎn)Technora芳酰胺纖維,該公司準備與德國赫斯特公司合作在德國生產(chǎn)芳酰胺纖維,。目前全世界聚對苯二甲酰對苯二胺纖維產(chǎn)量約6萬噸,。
(二)要生產(chǎn)方法
1.樹脂生產(chǎn)
在裝有N-甲基吡咯烷酮的聚合釜中,加入氯化鋁(為投料量的1.2~1.8%)及吡咯(吡咯/對苯二胺=0.6~1.2摩爾),然后加入對苯二胺,溶解后分兩步加入對苯二甲酰氯粉末(對苯二胺濃度為0.20~0.45摩爾/升,酰氯過量0.30~2.5%),在氮氣保護、常壓下進行攪拌反應(yīng),反應(yīng)溫度維持在-5℃~80℃,聚合物特性粘度為5.5~6.0.
2.紡絲
Kevlar纖維是采用聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)漆制備而成,。PPTA是對-苯二酰胺和-苯二酰氯縮合反應(yīng)的產(chǎn)品,。將PPTA溶解于熱濃硫酸中,直到液晶固體濃度打20重量%止,。PPTA-硫酸溶液通過干噴絲醉噴到混凝浴中(干噴-濕紡),。然后,用氫氧化鈉水溶液中和纖維,,繼之水洗,,干燥,,制成Kevlar纖維。
(三)理化性能
1.樹脂性能
特性粘度≥4.5
灰分 ≤500ppm
色澤 淡黃
2.纖維性能
原 絲 熱處理絲
拉伸強度 2.8Gpa 2.8GPa
伸長率 5.76% 3.5%
彈性模量 51~64Gpa ≥96GPa
相對密度 1.44 1.45
3.熱性能
聚對苯二甲酰對苯二胺具有超高強度,、超高模量,、耐高溫和低密度等特性。其原絲及熱處理絲的熱失重情況見表
(四)應(yīng)用領(lǐng)域
聚對苯二甲酰對苯二胺纖維可用作船舶和氣球的系留繩,、漁具和采集資源用的牽引繩,、游艇帆布、滑翔回收飛船,、防彈西裝背心和賽馬服等防護服,。還可用于復(fù)合材料的增強纖維,如用作輪胎簾布和皮帶簾布等,。此外,,還可用于飛機、汽車,、體育用品等。我國生產(chǎn)的聚對苯二甲酰對苯二胺纖維已成功地用于導(dǎo)彈,、飛機,、汽車、光纜加強件,、賽艇,、弓箭、羽毛球等體育器材,。
(五)開發(fā)動向
高強度,、高模量、低密度芳酰胺纖維,,今后仍將繼續(xù)向超高強度,、超高模量、低密度的方向發(fā)展,。就聚合體制備而言,,連續(xù)擠出聚合是發(fā)展方向,但需要解決分子量控制問題,。如何做得分子量分布均勻的聚合體仍是需要努力解決的問題,。此外,降低原料成本,,降低纖維價格,,也是當(dāng)務(wù)之急。只有降低價格,,提高質(zhì)量,,才更具有競爭能力,。
我國的芳綸-Ⅱ型、美國杜邦公司的Kevlar,、荷蘭阿克蘇公司的Twaron和日本帝人公司的Technora,,產(chǎn)品性能的比較見表
聚酰亞胺
介紹:聚酰亞胺是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物,英文名Polyimide(簡稱PI),,可分為均苯型PI,,可溶性PI,聚酰胺-酰亞胺(PAI)和聚醚亞胺(PEI)四類,。
PI是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一,,有的品種可長期承受290℃ 高溫短時間承受490℃的高溫,另外力學(xué)性能,、耐疲勞性能,、難燃性、尺寸穩(wěn)定性,、電性能都好,,成型收縮率小,耐油,、一般酸和有機溶劑,,不耐堿,有優(yōu)良的耐摩擦,,磨耗性能.
PI成型方法包括壓縮模塑,、浸漬、注塑,、擠出,、壓鑄、涂覆,、流延,、層合、發(fā)泡,、傳遞模塑,。
PI在航空、汽車,、電子電器,、工業(yè)機械等方面均有應(yīng)用,可作發(fā)動機供燃系統(tǒng)零件,、噴氣發(fā)動機元件,、壓縮機和發(fā)電機零件、扣件,、花鍵接頭和電子聯(lián)絡(luò)器,,還可做汽車發(fā)動機部件,、軸承、活塞套,、定時齒輪,,電子工業(yè)上做印刷線路板、絕緣材料,、耐熱性電纜,、接線柱、插座,、機械工業(yè)上做耐高溫自潤滑軸承,、壓縮機葉片和活塞機、密封圈,、設(shè)備隔熱罩,、止推墊圈、軸襯等,。
學(xué) 名 聚均苯四甲酰亞胺
英 文 名 Polypyromellitimide,簡稱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)稿件登載于美國化學(xué)文獻中,100多篇文獻向美國國家技術(shù)服務(wù)局登記,。隨著電器,、電子機器的小型化、輕量化,,對耐熱性優(yōu)良的,、電性能優(yōu)異的聚酰亞胺的需要量越來越多。1979年,,美國消費聚酰亞胺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公司合作在美國有一年產(chǎn)150噸Apical生產(chǎn)裝置,,還準備在瑞士建設(shè)百噸級生產(chǎn)裝置。俄國報道不詳,,從技術(shù)交流得悉,,目前該國有一年產(chǎn)200多噸的生產(chǎn)裝置。美國年生產(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,。日本對膜塑料的年需要量為20噸,估計美國年需要量200多噸,。全世界總需要量為每年300多噸,,預(yù)測今后將以每年10%的速度遞增。
我國對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
細度:≤250μm
表觀密度:≥0.35(克/cm3)
?。?.5%鄰甲酚溶液,溫度35℃時測定)
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
壓縮強度:≥160MPa
彎曲強度:≥180MPa
沖擊強度:≥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,,以多程浸膠機進行浸漬操作,,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度為0.45GPa,,伸長率為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機,、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,、計算機打印頭上的軟帶、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,、耐高溫自潤滑軸承、壓縮機活塞環(huán),、密封圈,、鼓風(fēng)機葉輪等。還可用于液氨接觸的閥門零件,、噴氣發(fā)動機供應(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座墊,。
纖維可做中空纖維,,用于分離混合氣體。
6、開發(fā)動向
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有大的發(fā)展,。復(fù)銅箔應(yīng)用也越來越廣泛,,應(yīng)用比例將逐漸增加。
膜塑料將進一步提高高溫的強度,、伸長率和沖擊強度,,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年美國聚酰胺-酰亞胺的消費量為1000噸,,1988年美國的需要量為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Rhone-Poulenc公司的Kermel纖維,。
我國上海市合成樹脂研究所,、長春應(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年代中期就開始對聚酰胺亞胺進行研究開發(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)亞胺二炭酸法
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)粘度達最大值時,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-酰亞胺的強度是當(dāng)今世界上任何工業(yè)未增強塑料不可比擬的,其拉伸強度超過172MPa,,在1.8MPa負荷下熱變形溫度為274℃,。
Torlon聚合物在制造后還可能進行固態(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,,固化所需的時間和溫度主要取決于零件的厚度和形狀,。
它可在220℃下長期使用,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)將料進行預(yù)干燥,。干燥條件為150℃、8小時,。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,,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上涂制,而細線則在臥式漆包機上涂制,,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)良的機械性能,,本色料拉伸強度為190MPa,。模制塑料主要用于齒輪、輥子,、軸承和復(fù)印機分離爪等,。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級深水潛水電機上,;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,,有較低的軟化點和熱變形溫度,有較高的吸水率,、相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切性能,。今后發(fā)展方向是增強改性,同其它塑料進行合金化,,以改善其不利的性能,,滿足更多用途的需要。學(xué) 名 聚氨基雙馬來酰亞胺
英 文 名 Polyamino-bis-mieimide,,簡稱PABM
1,、發(fā)展史
1969年法國Rhone-Poulenc公司首先開發(fā)成功凱里末德(Kerimid 601)雙馬來酰亞胺預(yù)聚體。該聚合物在固化時不發(fā)生副產(chǎn)物氣體,,容易成型加工,,制品無氣孔。它是先進復(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,,加上原料來源廣泛,價格便宜,,因此,近年來發(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械強度,,用雙馬來酰亞胺酸脫醇環(huán)化制備雙馬來酰亞胺單體,,改善工藝,降低成本,,加速聚氨基雙馬來酰亞胺的發(fā)展,。預(yù)測到20世紀末前,該樹脂要求將以每年15%的速度遞增,。我國對聚氨基雙馬來酰亞胺的研究開發(fā),,從20世紀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酰亞胺,。
間接法制備聚氨基雙馬來酰亞胺的過程如下:
馬來酸與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,制取雙馬來酰亞胺(MBI),。然后,,MBI和MDA加成反應(yīng)制備而成聚氨基雙馬來酰亞胺。
1970年以來用直接法合成聚氨基雙馬來酰亞胺逐漸增多,。西德,、日本相繼發(fā)表了不少這方面的文獻。歸納起來大致有三種方法,。
(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酰亞酸,,再用聚氨基雙馬來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UL94 V-0級,。
4、加工成型
Kinel成型材料大致可分成構(gòu)造用共混料和滑動零件用混料兩類,。前者摻混了不同長度的玻璃纖維,;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含有長度為6mm的玻璃纖維,,其體積因素高達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,固化時間1mm厚/2分鐘,,成型時預(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,。
為了改善其脫模性,可用硅油或聚四氟乙烯氣溶膠仔細涂布模子,,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小時為適宜。
滑動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,,但在造粒時可利用冷壓縮或造粒機,造粒壓力為10~40MPa,。成型溫度,、成型壓力和固化時間分別為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零件用材料相同。
在燒結(jié)成型時,,首先將粉末成型材料加入冷模具內(nèi),,以100~200MPa的壓力進行高壓成型。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),。將成型品冷卻到室溫,從爐中取出成型品,。沒有必要進行后固化,。
5、應(yīng)用領(lǐng)域
聚氨基雙馬來酰亞胺(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,、航空機、汽車零件和耐輻照材料等,?;瑒恿慵肒inel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)動機零件,、齒輪箱,、車輪、發(fā)動機部件、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,,可用于電子計算機印刷基板,、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)動機的管套,、導(dǎo)彈殼體等。
在機械領(lǐng)域,,可用以制作齒輪,、軸承、軸承保持架,、插口、推進器,、壓縮環(huán)和墊片等,。
在其它領(lǐng)域,可用以制作原子能機器零件,、砂輪粘合劑等,。
6、開發(fā)動向
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,簡稱PEI
1,、發(fā)展史
1972年美國GE公司開始研究開發(fā)PEI,,經(jīng)過10年時間試制、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,,該公司以開發(fā)了耐化學(xué)藥品品級CRS5000、電線被覆用品級有機硅共聚合體D9000,。為了進一步提高耐熱性,、耐化學(xué)藥品性和流動性,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聚醚酰亞胺的研究開發(fā)工作始于20世紀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),。該所正準備建設(shè)100t/a PEI生產(chǎn)裝置,,以滿足國防軍工的需要。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。前者首先進行環(huán)化反應(yīng),,生成酰亞胺環(huán),,然后進行芳族親核硝基取代反應(yīng),形成柔性醚"鉸鏈",。后者是先進行環(huán)化反應(yīng),,然后進行環(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)濟上,生態(tài)和技術(shù)的觀點來看,都是有發(fā)展前途的,。由于該法不使用溶劑,,聚合物中不會含有溶劑,這對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出機中不斷排出,通常在擠出機的最后區(qū)域借助真空減壓抽出,。從擠出機的出料口可得到聚合物粒料或片材,。還可在擠出機內(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到增強改性的目的,。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)標準SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亞胺塑料》,,主要性能指標見表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,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
料筒溫度:
前段 300~320℃
后段 330~410℃
注塑壓力 60~100MPa
保壓時間 5~30秒
冷卻時間 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、電機和航空等工來部門,,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)最佳化,簡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用于制飛機的各種零部件,,如舷窗,、機頭部部件、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)合材料已用于最新直升飛機各種部件的結(jié)構(gòu),。
利用其優(yōu)良的機械特性,、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,,用作運輸機械飛機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度纖維等,。
6、開發(fā)動向
國外聚醚酰亞胺主要是美國通用電器公司生產(chǎn)銷售,。目前發(fā)展趨勢在于提高耐熱性,,為此引入對苯二胺結(jié)構(gòu)和與其它特種工程塑料組成合金,為提高PEI機械強度,,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)計不久將會實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),。