PEI 2310 注塑级

由芳香环、醚键和酰亚胺环组成的半结晶性高分子聚合物

聚醚酰亚胺（Polyetherimide，简称PEI）又称聚双酚A四酰亚胺， [9]是由双酚A二酐与各种芳香族二胺（如间苯二胺）及适量调聚剂（苯胺、苯酐等），在极性剂中，于高温下经缩聚而制得的。 [12]外观呈透明琥珀色，无毒，无味，密度1.27g/cm3，23℃ 24h吸水率为0.25%。 [5]1970年由美国GE公司研制成功，在1982年实现工业化生产。 [2] [5]PEI具有良好的耐高温、高强度、高模量及广泛的耐化学剂性， [8]PEI还具有优良的耐水性和耐沸水分解性能，但在150℃时能溶于、三氯乙烯和氢氧化胺等溶剂，耐碱性较差。 [3]

PEI生产工艺主要有单体制备、缩聚合成、加工成型三个过程。 [6] [10]PEI的单体包括二酐和二胺两种类型， [4]而PEI的缩聚主要通过三种方式实现：低温缩聚、高温缩聚以及熔融缩聚。 [6]

PEI应用广泛。在航空航天领域，PEI树脂及其复合材料可用于飞机机舱内的有效负载系统和电气零件；在工业机械领域，由于PEI耐高温且有较高的力学强度，可用作对温度及强度要求较高的精密机械零部件，如轴承、汽车换热器、汽化器外壳等；在电子、电气领域，PEI因其较高的强度和刚性，适用于制造光纤配线箱、防水插座等。 [4]

图谱

聚醚酰亚胺

高分子化合物

聚醚酰亚胺

塑料

聚醚醚酮

聚丙烯

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• 中文名

• 聚醚酰亚胺

• 外文名

• Polyetherimide [11]

• 别    名

• 聚双酚A四酰亚胺 [9]

• 简    称

• PEI [11]

• 应用领域

• 航空航天、工业机械、5G通信、汽车等 [4]

• 性    状

• 透明琥珀色，无毒，无味 [5]

• 密    度

• 1.27 kg/m³ [5]

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聚醚酰亚胺是什么材料

目录

1. 1发展简史

2. 2结构

3. 3性能特征

4. ▪热及电性能

5. ▪机械性能

6. ▪化学性能

7. ▪尺寸稳定性

8. ▪阻燃性能

9. ▪加工性能

10. 4生产方法

11. ▪单体制备

12. ▪缩聚合成

13. ▪加工成型

14. 5应用领域

15. ▪航空航天领域

16. ▪工业机械领域

17. ▪汽车工业领域

18. ▪电子、电气领域

19. ▪5G通信领域

发展简史

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聚醚酰亚胺是聚酰亚胺的一种。1908年，Bogert和Rebshaw通过4-氨基邻苯二甲酸酐的熔融自聚，实验室制备了聚酰亚胺。但当时并未引起重视。20世纪中叶，随着航空航天的发展，对于高耐温性能、高强度的树脂材料要求日益迫切，聚酰亚胺开始为人们所关注。1965年，杜邦公司推出了全球个聚酰亚胺薄膜及清漆产品，开启了聚酰亚胺走向商品化历程。20世纪70年代，美国国家航空航天局(NASA)研发出PMR热固性聚酰亚胺树脂，成功解决了聚酰亚胺加工困难的问题，并研发出热分解温度达600℃的聚苯并噁唑酰亚胺树脂。自此聚酰亚胺得到了快速的发展。 [1]

美国GE公司于1970年开始研制PEI，历经长达10年的研发，终于在1982年实现工业化生产，商品名称为Ultem。后来该公司采用增强和改进等方法，已使PEI发展成12个系列50多个品种，其中有通用、增强、耐磨、耐高温、低翘曲、高流动和塑料合金等适合各种用途的系列产品，可满足多种领域产品的特殊要求。世界上的PEI生产厂家主要是美国的GE公司，美国的LNP公司、RTP公司、Thermofit公司以及荷兰的Akzo工程塑料公司、日本工程塑料公司等也生产出了不同性能、牌号的PEI产品。 [2] [5]

中国科学院长春应用化学所和上海合成树脂所于1980年研制成功PEI 树脂及具有增强性能的塑料，并已小批量生产，基本上达到国外同类产品的性能。但当时PEI在中国还不能工业化生产，基本依赖进口。北京市化工研究院工程塑料合金实验室从1995年开始对PEI/PPS合金进行研究，1997年又对其它合金品种的加工工艺进行了探索，如PEI/PC合金、PEI/PET 合金及PEI/PBT合金等，并对其性能进行了表征，其小试产品已达到了GE公司Ultem2100的指标。 [2] [5]

结构

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聚醚酰亚胺（Polyetherimide，PEI）是一种热塑型的聚酰亚胺，通过在聚合物主链中引入醚键（-R-O-R-）来提高分子的热塑性。在保留酰亚胺环结构的还在分子链中引入了醚键，显著地改善了聚酰亚胺热塑性差、难以加工、成本高昂的问题。 [7]

性能特征

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PEI是一种透明琥珀色的无定形热塑性塑料，无毒，无味，密度1.27g/cm3，23℃ 24h吸水率为0.25%。 [5]

热及电性能

PEI长期热稳定性好，PEI的T2为215℃，连续使用温度170~180℃，短期使用温度可以达到200℃或更高。它的绝缘电阻较高，介质损耗因数较低，且其电气性能随温度升高变化很小，特别是高温下的介电常数较低，是较理想的电子电气绝缘材料。下表列出了PEI的热及电性能，从表中可以看出，PEI具有优良的耐热性和电绝缘性。 [3]

机械性能

PEI具有很高的机械强度和模量，其室温拉伸强度是未增强塑料中高的一种，并有优良的抗蠕变性。用玻纤增强后，其拉伸强度、冲击强度和弹性模量等性能均大幅度提高。 [3]

化学性能

由于PEI大分子中薄弱的碳-氮键在亚胺环中受到五元环的保护，键能提高，使其耐化学腐蚀性得到提高。PEI具有优良的耐油和有机溶剂性，几乎不被所有的脂肪族碳氢化合物侵蚀。PEI具有优良的耐水性和耐沸水分解性能，在沸水中经104h后仍能保持85%的拉伸强度。室温下在汽油中浸泡96h未见异常，但在150℃时能溶于、三氯乙烯和氢氧化胺等溶剂，耐碱性较差。 [3]

尺寸稳定性

成型收缩率小而稳定。未增强PEI的成型收缩率为0.5%~0.7%，用玻纤增强后可降至0.1%~0.3%，吸水率仅为0.16%，环境温度对尺寸影响甚微。线膨胀系数小，接近金属，适合做精密制件。 [3]

阻燃性能

PEI的阻燃性能突出，极限氧指数高达47%。燃烧发烟量低，有毒气体少。厚度0.41mm的PEI其UL94为V-0级(P5V)，是理想的阻燃材料。 [3]

加工性能

PEI在很宽的加工温度范围内具有良好的加工性能，但不同品种流动性相差很大。标准级流动性差，而流动性改进型和高流动级加工性能优良。 [3]

PEI具有透明性、耐辐射、耐磨等性能。PEI具有优良的耐磨性、耐热老化性。 [3]

生产方法

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PEI生产工艺主要包括：单体制备、缩聚合成、加工成型。 [6]

单体制备

PEI聚合所需单体包括二酐和二胺两种类型。 其主链单元主要是以双酚A二酐（BPADA）及4,4′-二胺基二苯醚（ODA）构成。 [4]双酚A二酐的合成一般以苯酐为原料，先经亚胺化、混酸硝化后，在极性溶剂中与双酚A缩合，再经水解、脱水成酐而得。反应方程式如下： [6]

缩聚合成

PEI的缩聚主要通过三种方式实现：低温缩聚、高温缩聚以及熔融缩聚。 [6]

低温缩聚：低温缩聚是在室温条件下进行的。 在含有羟基或羰基的溶剂中将二元胺溶解，将二元酐分批次缓缓加入，直到溶液黏度满足要求，再加入催化剂和进行反应，实现环化脱水。 后进行成粉、过滤、洗涤等步骤。 [6]

高温缩聚：将BPADA与芳香族溶于二胺中，加入定量调节剂（如苯胺），在高温条件下发生聚合反应。 反应生成的水用蒸出后，再进行成粉、干燥、再热等步骤。 [6]

熔融缩聚：熔融缩聚采用的是连续反应的方法，可以在挤塑机中进行。 其基本原理是高温环化、减压脱水。 当原料在挤塑机中持续反应并挤出时，混合物从单体混合的低温区域转移到产品熔融的高温区域，并从挤出机排水口中连续排出环化反应生成的水。 熔融缩聚法无需添加任何溶剂，反应过程无三废产生，是一种绿色高效的PEI聚合工艺。 [6]

加工成型

聚醚酰亚胺可用注射和挤出成型，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，通过注射成型可以制取形状复杂的零件。 [10]

应用领域

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航空航天领域

PEI树脂及其复合材料可用于飞机机舱内的有效负载系统和电气零件，以及商用客机上的托盘、座椅、机翼等。 聚酰亚胺用于制作座椅扶手及行李架，不易燃烧，且产生的气体较少且毒性低；用于制成飞机内部装饰板时，在相同条件下可以减轻30%，并提升15%的强度。 [4]

工业机械领域

由于PEI耐高温且有较高的力学强度，可用作对温度及强度要求较高的精密机械零部件，如轴承、汽车换热器、汽化器外壳等。 PEI树脂塑料可以填充石墨、PTFE、二硫化钼，或者其他合适的材料来制造具有自润滑特性的零件，适合石油、化工、医药领域中要求无油润滑、耐热、耐化学腐蚀的零部件。 [4]

汽车工业领域

PEI具有良好的尺寸稳定性及抗冲击性能，能很好地满足汽车发动机零件对材料的要求。 其坚固性足以在一些场合取代钢材，而其质轻性也足以在某些场合取代铝材。 [4]

电子、电气领域

电子器件中可以用作接插件、连接端子、支座等零部件。 PEI因其较高的强度和刚性，适用于制造光纤配线箱、防水插座等，可达到IP67级的防水标准，保证了产品的密封性和稳定性。 [4]

5G通信领域

光模块：PEI具备优良的红外穿透能力，在850～1550nm的光通信内，其透射率超过88%。 它能够替代金属来制造光纤接头、适配器以及其他构件。 也可以替代玻璃制成接收和发送模组中的镜头，从而实现零部件设计的优化，并降低生产及安装流程的复杂度。 [4]

射频连接器：射频绝缘子的设计要求，既要考虑绝缘材料的介电性能，又要考虑其形状和尺寸的匹配性，以保证电场的均匀分布和绝缘性能的稳定。PEI材料在上述各方面均能满足应用要求。 PEI材料也广泛用于制作射频同轴连接器的绝缘子和外壳。 [4]

滤波器：PEI塑料具有较高的玻璃化转变温度和非晶态特性，可以有效减轻5G基站天线腔体的过滤器组件质量，高可达30％。通过注射成型技术，能保持批次零部件的尺寸一致性，还可以满足零部件的批产化生产需求。 早在3G和4G时代，PEI就已被大量用于滤波器相关的零部件制造，如调谐螺杆、飞轮支架及锁紧螺钉等。 [4]

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