聚醚酰亚胺 (PEI)概述

聚醚酰亚胺 (PEI) 是聚酰亚胺系列高性能材料中的一员,该系列还包括聚酰胺酰亚胺 (PAI) 。 一种无定形热塑性塑料,PEI 的聚合物结构包括与聚酰亚胺 (PI) 分子结构的醚 (E) 键。 这种改性使 PEI 可以通过注塑和挤出进行熔融加工,这是 Vespel ® PI 等传统聚酰亚胺材料的限制。

在其基本形式中,聚醚酰亚胺是透明的琥珀色。 其性能的特点是强度重量比高,强度保持率高达 390°F (200°C),长期抗热氧化,良好的电气性能以及固有的耐化学性和阻燃性。 PEI 还因其在长时间暴露于蒸汽和热水后仍能保持性能而受到认可,这对于需要强力清洁或灭菌的食品加工设备和医疗应用来说是一个好处。

自推出以来,PEI 等级的激增包括几种具有不同玻璃纤维增强水平的玻璃纤维,可提高高性能热塑性塑料的结构强度。

通用电气公司的塑料部门于 1982 年开发并商业化了Ultem TM PEI商品名下的聚醚酰亚胺。 塑料业务拥有广泛的聚合物清单,包括通用电气独有的材料 Ultem PEI,后来被 SABIC Plastics 收购。

PEI 树脂等级,供应商

SABIC 仍然是 Ultem PEI 树脂的唯一生产商,并通过美国和西班牙的工厂供应全球市场。

从最初的透明材料开始,Ultem PEI 产品线迅速扩展,以满足多个行业不断增长的应用需求。 添加了广泛的标准和定制颜色,用于飞机、医疗和食品相关应用。 不同形式的 Ultem PEI 包括可模压和可挤出的颗粒和涂料粉末,以适应最常见的材料生产方法和应用。 一些粒状模塑和挤出等级还含有添加剂以提高加工性能。

在性能改良等级中,玻璃增强配方在恶劣环境中的结构应用中得到了特别广泛的应用,在这些环境中,PEI 对高温、加压蒸汽和许多腐蚀性化学品的固有耐受性也具有优势。

几种未填充和改性等级的 Ultem PEI 可作为可加工棒材和板材在库存型材行业中轻松获得。 Drake 还应要求提供这些产品。

使用最广泛的超高性能纤维增强 PEI 等级之一是 30% 玻璃增强 Ultem 2300 PEI。 它也是 Drake Plastics 的主要 PEI 材料,产品以Seamless Tube ®以及机加工和注塑件的形式提供。 可根据要求提供其他 Ultem PEI 形状和等级,通常最低要求适中。

由 Drake 开发的独特的可加工配置,Ultem 2300 无缝管实现了更高水平的性能,这在由杆和板加工的零件中是可能的。 其无缝配置消除了与厚壁挤压热塑性塑料管中常见的焊接线相关的问题。 它还为组件提供了令人信服的经济性,这些组件的配置适合从管材而不是棒材进行加工。

Ultem 2300 PEI 性能特点

添加 30% 的研磨玻璃纤维增强材料使 Ultem 2300 PEI 在极端温度下的刚性和尺寸稳定性比未填充等级显着提高,同时保持聚合物的固有性能优势。

Ultem 2300 PEI 在负载下的热性能使其在相对较小的超高性能材料系列中占据了适当的位置。 它的玻璃化转变温度 (Tg) 为 419°F (215°C)。 30% 的玻璃纤维增强材料将其热变形温度提高到 410°F (210°C),比未增强等级大约高 10%。 在剧烈温度变化下的尺寸稳定性方面,其 1.1 E -5 /°F (1.98 E –5 /°C) 的流入线性热膨胀系数 (CLTE) 可与航空级铝材相媲美。

结构强度和稳定性

未增强的 Ultem PEI 等级在负载下的高温下提供固有的刚性和稳定性。 添加 30% 的玻璃纤维增强材料使 Ultem 2300 在结构性能上迈出了一大步。 其 1,300,000 psi (8,960 MPa) 的弯曲模量是未增强的 Ultem PEI 的两倍半以上,因此 2300 牌号的规格经常适用于经历接近其玻璃化转变的高物理负载的化学处理应用温度。

水解稳定性

与所有 Ultem PEI 等级一样,Ultem 2300 PEI 在长时间暴露于蒸汽和水中时能够抵抗物理性能退化。 其低吸湿性(饱和时按重量计 0.90%)和由此产生的尺寸稳定性使其成为需要耐温、耐化学性和高强度以及在潮湿条件下保持精确尺寸的泵组件和电气连接器的理想选择。

高介电强度

Ultem PEI 聚合物的固有电气特性也适用于玻璃增强的 Ultem 2300。 Ultem 2300 的介电强度在油中测量为 770 V/mil,在空气中测量为 630 V/mil,导致电气绝缘和隔离组件中的高性能热塑性塑料的常见规格。 典型应用包括电连接器、设备外壳和主体、线圈骨架和接线端子。 Ultem PEI 的基础树脂提供市场上所有市售热塑性塑料中最高的介电强度(无论它是半结晶聚合物还是无定形聚合物)。

耐环境应力开裂

由于其基于聚酰亚胺的聚合物结构,Ultem PEI 在耐化学性方面优于许多其他无定形热塑性塑料。 这种高性能热塑性塑料可耐受大多数汽车和飞机液体、脂肪烃、醇、酸和弱水溶液。 由于化学浓度、温度和物理负载的可变性,Ultem PEI 和任何其他材料的所有应用都必须在实际条件下进行测试,以确定材料的适用性。

可燃性和烟雾产生

与大多数等级的 PEI 一样,Ultem 2300 PEI 具有固有的阻燃性,无需阻燃添加剂。 它的极限氧指数 (LOI) 为 50%,并在特定的 UL 测试厚度下具有 UL94 V-0 和 94 V5A 等级。 30% 玻璃增强 PEI 等级还产生低烟,使其成为飞机中某些结构和电气部件的候选材料。

性能和成本优势:Drake 的 Ultem 2300 PEI 无缝管®

Drake Plastics 开发了Seamless Tube® 工艺技术,以克服与厚壁挤压管中焊缝完整性相关的性能问题。 这种独特的坯料形状配置还在成品机加工零件和组件的性能和成本方面产生了其他几个优势。

更高的强度

与由棒材加工而成的管状结构相比,Drake 的 Ultem 2300 PEI 无缝管具有更高的环向强度。 独立的爆破测试表明,无缝管的抗爆裂能力是其两倍,这对于承受高内部或外部压力和负载的部件来说是一个重要因素。

由于无缝管在整个横截面上具有均匀的流动性,因此它消除了薄弱的“焊接”线并承受更大的内部或外部径向应力载荷。

提高尺寸稳定性

Drake 的 Ultem 2300 PEI 无缝管的外径和内径的线性热膨胀系数 (CLTE) 与树脂供应商的树脂数据表流入值非常接近。 这种一致性源于 Drake Plastics 在生产无缝管方面的专业知识,该无缝管在其整个圆周上具有均匀的纤维取向。

加工中更好的公差控制

Drake 的加工客户报告说,与棒材和板材相比,无缝管的圆度和同心度得到了更好的公差控制。

当用棒加工圆柱形零件时,它们的外径会在材料被取出以形成圆形结构时收缩。 这是因为在热塑性塑料棒的熔融挤出过程中,棒芯处的材料质量通常以缓慢的速度冷却,产生的内应力水平与冷却速度更快的外部不同。 核心还“绑定”了杆的外部区域。 加工时,芯部与杆周长的内应力差会导致加工零件变形并呈椭圆形。

Drake 的 Ultem 2300 PEI 无缝管消除了芯材,并在加工时在整个横截面上表现出一致的行为。

减少材料损失和加工时间

使用 Ultem 2300 PEI 无缝管,无需钻孔,可快速准确地加工内径尺寸和公差。 这显着减少了与通过取芯棒加工圆形配置相关的材料损失。 它还减少了钻孔时间和工具磨损,这对于像 Ultem 2300 PEI 这样的磨料纤维增强材料来说都非常重要。

快速周转的 OD/ID 组合

Ultem 2300 PEI 无缝管适用于石油和天然气以及其他行业的许多维护和维修作业,这些行业的快速周转对于维持运营至关重要。 Drake 生产大量 Ultem 2300 PEI 无缝管外径/内径组合,以实现快速周转。 尺寸范围还可以提高材料和加工效率,这些优势与 Drake 的精益制造理念完全一致。

典型的 Ultem 2300 PEI 无缝管® 应用

  • 石油和天然气以及化学加工设备中的结构部件、环、密封件。
  • 隔热材料;电绝缘体和隔离器。
  • 结构飞机部件、电气连接器、部件和照明外壳。
  • 电气连接器块、主体和线圈骨架。