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PEI聚醚酰亚胺简介(大飞机上的重要材料)

说明：美国联邦航空管理局（FAA）看来，增材制造技术(3D打印)正在快速发生进化，并且在航空零件的再设计、维修和售后备品备件领域发挥着越来越积极的作用。2015年STRATASYS的ULTEM材料以及飞机通风道3D打印工艺通过了FAA标准。这是一种什么材料能应用于恶劣环境？具有高强度重量比并能通过FST评级、以及现有认证而成为了航空航天、汽车与军队应用产品的理想之选？

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聚醚酰亚胺(Polyetherimide)，简称PEI，是琥珀色透明固体，相对于其他芳香族聚酰亚胺而言是一种成本较低，产量较大的热塑性聚酰亚胺。PEI现在还在专利保护期内（虽然已经过期，但是Sabic已经申请延长了保护期限），因此可以量产化供应的只有Sabic，随着近几年Sabic对于产品线的整合，PEI的供应一直处于缩减的状态，不过相信随着新加坡工厂的扩产，PEI的供应问题将会有所缓解。PEI的优点包括:透明（但是带有琥珀色）；优异的耐化学品能力，尤其为耐酸性；较高的耐温性，Tg点达到217℃；天然较高的弯曲模量，不填充的前提下和PC10%GF的弯曲模量接近；优异的防火性能，天然阻燃（可以V0以上），低烟密度；较好的加工性能（相比起其他的许多芳杂环聚合物）；除掉优点，PEI的缺点也还是有的，毕竟事物都是有两面性的，其中缺点包括:含有BPA（双酚A），这就限制了PEI的一定的婴幼儿相关产品的应用；缺口冲击敏感，这对于设计来讲是有挑战的；虽然耐酸的能力突出，但是耐碱的能力一般，尤其是在加热的条件下；价格还是很贵的…下面我们就正式拉开PEI的产品大幕！1聚醚酰亚胺的发展史1972年美国GE公司开始研究开发PEI，经过10年时间不断的努力，于1982年建成5000吨生产装置，并正式以商品ULTEM?在市场销售。为提高产品的耐热性，GE公司还开发了ULTEMGenⅡ。由于ULTEMGENII中含有对苯二胺结构，致使玻璃化转变温度从215℃提高到227℃，因而可以适应电子零件超小型电子管表面粘贴技术的需要。这种材料在高温下具有高强度、高刚度和长期耐热性。GE公司生产的聚醚酰亚胺Ultem是耐热性相对较高可注射成型的无定形树脂，可用作汽车头灯、透雾灯反射镜、灯泡座、食品盒、航空公司供应食品容器、印刷线路板、计算机元件、移动电话内部天线及半导体芯片托架。自从GE公司PEI树脂问世以来，美国LNP、RTP、ICI、Thermofil公司，欧洲AKZO、CibaGaigy、Lengning公司，日本工程塑料公司、MitsuiChemicals，中国上海合成树脂研究所，长春应用化学研究所，相继以不同的工艺路线和技术开发类似的PEI聚合物。注：美国GE公司2002年收购LNP公司；GE公司2007年5月将其塑料部分出售给了沙伯基础工业公司SABIC；阿克苏诺贝尔2007年6月收购ICI。2聚醚酰亚胺的合成PEI是由2,2一双[4(3,4一羧酸酐苯氧基)苯基]丙烷（双酚A二酐）（BPDEDA）与芳香族二元胺为原料添加适量的调节剂（苯胺、苯酐等）在极性溶剂中高温缩聚制得。由间位芳香二胺与双酚A二酐为原料制得的PEI是最成熟、最重要的产品，商品名称为ULTEM。

缩聚反应如图3：图3PEI的缩聚反应

2.1低温溶液缩聚低温溶液缩聚是将二元胺溶于二甲基乙酰胺等极性溶剂中，然后分批缓慢加入固体二元酐，在室温反应，到达要求粘度后，加入乙酸酐和催化剂进行化学脱水，成粉过滤，洗涤干燥后，再进一步加热完成酰亚胺化反应。2.2高温溶液缩聚高温溶液缩聚是将两种原料溶于极性溶剂，在高温下反应，并以甲苯蒸出环化生成的水份，反应完成后，成粉、干燥，再加热进一步酰亚胺化。2.3熔融缩聚PEI聚合物也可用熔融缩聚法制备。由于原料BPDEDA分子中含有柔顺性的醚键，加之其单体在高温下的高活性，为的PEI制备提供了新的方法，即双螺杆反应熔融挤出法，从而实现了制备过程的连续化，并简化了生产工序，降低了生产成本，实现了无溶剂环保生产。该法操作步骤：是采用减压脱水，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。

图4

PEI的熔融缩聚反应3聚醚酰亚胺的性能PEI是一种芳香族高分子聚合物，它所显示的杰出的理化、机械、电、热性能和典型的热塑性塑料成型加工适应性相结合的特性，使之成为特种工程塑料体系中最优秀的成员之一。物理性能：PEI是一种透明琥珀色的无定形热塑性塑料。无毒、无