簡述
聚醚酰亞胺（Polyetherimide，簡稱PEI）是無定形聚醚酰亞胺所制造的超級工程塑料，是用無定形PEI(聚醚酰亞胺)所制造的工程塑料經(jīng)過擠出機高溫擠出而成，呈現(xiàn)琥珀色（透明深黃色）固體。
作為在聚酰亞胺(PI)鏈上引入醚鍵形成的一類高聚物，聚醚酰亞胺具有耐高溫及尺寸穩(wěn)定性，以及抗化學性、阻燃、電氣性、高強度、高剛性等[1]。聚醚酰亞胺在室溫及高溫下的力學性能，長期耐熱性，尺寸穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性等方面與其它PI和芳雜環(huán)聚合物相似，但優(yōu)良的成型加工性能卻是后者無法相比的。聚醚酰亞胺的聚合包括單體雙酚A型二醚二酐(BPDEDA)的合成以及BPDEDA與芳族二胺的縮聚，其中熔融縮聚是發(fā)展的主要方向。此外，它還可進行熔融紡絲，所得纖維的性能優(yōu)良[2]。
聚醚酰亞胺不添加任何添加劑就有固有的阻燃性和低煙度，氧指數(shù)為47%，燃燒等級為UL94-V-0級。它的密度為1.28~1.42g/cm3，玻璃化溫度為215℃，熱變形溫度198~208℃，可在160~180℃下長期使用，允許間歇最高使用溫度為200℃。聚醚酰亞胺還具有優(yōu)良的機械強度、電絕緣性能、耐輻射性、耐高低溫及耐疲勞性能和成型加工性；向其中加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強改性目的。
發(fā)展
1972年美國GE公司開始研究開發(fā)聚醚酰亞胺，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，針對該物質(zhì)全世界年需要量為10000噸左右。此后，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。
而在我國，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。
應(yīng)用
聚醚酰亞胺樹脂可廣泛應(yīng)用耐高溫端子，IC底座、照明設(shè)備、FPCB（軟性線路板）、液體輸送設(shè)備、飛機內(nèi)部零件、醫(yī)療設(shè)備和家用電器等的生產(chǎn)制備。
采用聚醚酰亞胺可以提高雙酚 A 二氰酸酯 / 酚醛環(huán)氧樹脂共混物的斷裂韌性。實驗結(jié)果表明：聚醚酰亞胺是酸酯 / 酚醛環(huán)氧樹脂共混物的有效增韌劑 加入 15% 的聚醚酰亞胺可使斷裂韌性 (RI〇) 提高到 1.45 MPa.mO-5，彎曲強度也有所提高 ；用掃描電子顯微鏡和動態(tài)粘彈譜研究了改性共混物的微觀發(fā)現(xiàn)具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的共混物的耐溶劑性能大大下降[3]。
制備方法
聚醚酰亞胺的新制備方法包括在取代的鄰苯二甲酸酐或4-取代的四氫鄰苯二甲酸酐的存在下將相應(yīng)的雙酰亞胺進行酰亞胺交換，生成二酐，然后使二酐與二胺反應(yīng)，生成聚醚酰亞胺。制備過程中可以將副產(chǎn)品取代的N-烷基苯鄰二甲酰亞胺或4-取代的N-烷基四氫鄰苯二甲酸酐再循環(huán)或者轉(zhuǎn)化成4-取代的N-烷基苯鄰二甲酰亞胺，用于形成雙酰亞胺。值得一提的是，本發(fā)明不需要硝化步驟[4]。
相關(guān)研究
以富勒烯類小分子，聚醚酰亞胺，N-甲基吡咯烷酮溶液為原料可以制備富勒烯類改性的聚醚酰亞胺聚合物材料，具體制備步驟包括混合步驟，烘干步驟，剝離步驟。所述混合步驟、烘干步驟、剝離步驟依次進行，所述混合步驟制得復(fù)合懸濁液，所述烘干步驟利用復(fù)合懸濁液制得復(fù)合濕膜，再去除所述復(fù)合濕膜中的容積可以獲得復(fù)合薄膜，所述剝離步驟將復(fù)合薄膜剝離。其有益效果是：降低聚合物材料的電導(dǎo)損耗，得到的具有極高儲能密度的聚合物電介質(zhì)材料，消弱強電場下電子對聚合物分子鏈的沖擊，大幅提升聚合物材料的擊穿場強，易于實現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)[5]。
將聚醚酰亞胺超支化屬于有機高分子領(lǐng)域。以雙取代酞酰亞胺為A單體，以三官能度酚類化合物為B單體，制備出末端為酚羥基的超支化聚醚酰亞胺；將其與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制備出超支化聚醚酰亞胺環(huán)氧化合物。端酚羥基超支化聚醚酰亞胺和超支化聚醚酰亞胺環(huán)氧化合物均可作為添加劑用于環(huán)氧樹脂固化物的改性，且均能提高固化物的沖擊強度，拉伸強度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。當超支化聚醚酰亞胺環(huán)氧化合物含有半脂肪族半芳香族酰亞胺結(jié)構(gòu)時，通過其與聚乙烯醇共混可制備出具有光致發(fā)白光性質(zhì)的膜材料。其溶液具有光致發(fā)藍光的性質(zhì)，可用于Fe和Cu等金屬離子的檢測[6]。
利用共混溶液法制備得到共聚雙馬來酰亞胺/聚醚酰亞胺(PEI)樹脂體系。結(jié)果表明，聚醚酰亞胺是該體系的有效增韌劑。當加入不同含量的改性劑時，通過掃描電鏡，可觀察到固化物以富熱塑性球形顆粒為分散相，富雙馬樹脂相為連續(xù)相的兩相結(jié)構(gòu)及"韌性網(wǎng)絡(luò)-球狀顆粒"的相反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。當加入12.5 phr 聚醚酰亞胺時，體系為"韌性網(wǎng)絡(luò)-球狀顆粒"結(jié)構(gòu)，韌性達到最優(yōu)，斷裂韌性GIC達到805 J/m2，為未改性時的5倍，沖擊強度達到13.2 kJ/m2，比未改性時的提高20%[7]。
參考文獻
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[2]王新威,胡祖明,劉兆峰.聚醚酰亞胺的性能、聚合與紡絲研究[J].材料導(dǎo)報, 2007, 21(F05):5.DOI:10.3321/j.issn:1005-023X.2007.z1.124.
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[4]羅伊·R·奧德爾,托馬斯·L·古根海姆,威廉·J·斯沃托斯,等.聚醚酰亞胺的制備方法.2005.DOI:CN1615331 A.
[5]李琦,何金良,袁超,等.富勒烯類改性的聚醚酰亞胺聚合物材料的制備方法.CN202010790224.2.
[6]李效玉,興安,孟焱.一類超支化聚醚酰亞胺及其制備與應(yīng)用:CN201911007429.2[P].CN110951076A.
[7]劉剛,寧榮昌,葉保民.聚醚酰亞胺改性雙馬來酰亞胺樹脂體系的研究[J].塑料工業(yè), 2007, 35(B06):3.DOI:10.3321/j.issn:1005-5770.2007.z1.052.