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編者按

PEI材料能以大多數(shù)熱塑性塑料的成型方法進行加工，如注射、擠出、吹塑、熱成型、模壓等加工方法。PEI容易后處理，而且可以用膠粘劑和各種焊接方法同其它材料相接合。

目前，最廣泛應(yīng)用的成型加工方法是注射成型，大約95%以上的PEI材料是通過這一方法轉(zhuǎn)變成大小不一、形狀復(fù)雜、尺寸精確、性價比高的制件。

PEI熔融體屬于非牛頓型流體，隨著剪切速率和熔融溫度的提高，它的熔體粘度是逐步下降的。因此，在注射成型過程中，如果需要加工壁薄、流程長、內(nèi)應(yīng)力低以及性能不隨流動方向變化的制件，應(yīng)選用較高的熔體溫度以及較快的注射速率。

PEI可在標(biāo)準(zhǔn)的注射成型機上成型，而往復(fù)式單螺桿注射機要比柱塞式注射機效果更佳，因為它能提供較高的注射壓力、較短的成型周期、快速均勻的加熱以及產(chǎn)生較低內(nèi)應(yīng)力的制件。

在決定模制特定PEI制件，考慮選擇使用設(shè)備的規(guī)格時，需要重點考慮二個基本要素：總注射量和總投影面積。當(dāng)總注射量（各模穴和主、分流道中材料量之和）是等于注射機最大注射量的20-80%時能得到最佳的結(jié)果；而在大容量注射機上加工非常小的制件時，會產(chǎn)生樹脂長時間的停留在高溫下的情況，樹脂可能會受熱分解。

全部注射量的投影面積（承受注射壓力的所有模穴和分流道面積）一經(jīng)確定，對每平方英寸的投影面積必須提供4-6噸的鎖模力（薄壁長流程制件應(yīng)取上限，厚壁短流程制件可取下限），以防止制件發(fā)生溢料。

 螺桿和料筒：推薦選用長徑比為16-24:1，壓縮比為1.5-3:1的通用螺桿，然而壓縮比高達4:1的螺桿也已成功地使用。對于玻纖增強PEI通常要求使用雙金屬料筒和螺桿，以減少機械磨損。

 止回環(huán)：止回環(huán)應(yīng)是滑動型而非球型的，熔體流動槽的間隙每邊為3 毫米，滑動環(huán)的滑動距離為5 毫米，建議的止回環(huán)熔體流動區(qū)的截面積應(yīng)與螺桿均化區(qū)熔體流動區(qū)的截面積相等。

 噴嘴：盡管曾經(jīng)成功地使用特殊型的篩網(wǎng)過濾型噴嘴，但是為了獲得最大的模穴壓力，選用均勻直徑的通用噴嘴更為可取。提倡的噴嘴最小直徑為4.5毫米，平直部分長度為4-5毫米。噴嘴要盡可能短些，應(yīng)裝有單獨的加熱器，以保持均勻的噴嘴溫度在PEI熔融范圍之內(nèi)，防止熔體凝固。

 樹脂干燥：要獲得最佳性能和外觀質(zhì)量的制件，PEI 加工前必須徹底干燥（特別重要），將樹脂的含水量從0.25%降至0.05%以下（標(biāo)準(zhǔn)要求需要達到0.02%）。制件表面若出現(xiàn)霧霜狀斑塊和銀絲，表示樹脂的吸濕量太高。

圖1  PEI干燥效果

PEI可在循環(huán)熱空氣烘箱或除濕式料斗干燥器中干燥，使用烘箱時，樹脂置于盤內(nèi)的厚度不要超過2.5厘米，使用料斗干燥器時，必須有足夠的容量。干燥溫度為150℃，4-6小時。

 加熱控制：雖然PEI所要求的注塑溫度高達350℃-420℃，然而大多數(shù)常用注射機是能與之相適應(yīng)的。PEI寬廣的加工溫度以及超常的熱穩(wěn)定性，在模塑薄壁長流程復(fù)雜制件時，允許使用較高的熔體溫度。

溫度的選擇取決于成型機類型、模具和制件設(shè)計。在大多數(shù)情況下，為維持合適的料筒溫度，至少要有三個料筒加熱控制區(qū)。但是落料口的溫度要用冷卻水冷卻，控制在40℃-80℃之間，為的是防止聚合物粘結(jié)成塊或粘附螺桿上，影響正常落料。

 熔體溫度：PEI的熱穩(wěn)定性極好，熔體溫度通?？煽刂圃?40℃-425℃范圍，而在多數(shù)情況下，代表性的熔體溫度是360℃。

 模具溫度：PEI常在控制溫度的模具內(nèi)成型，模具的表面溫度一般在65℃-175℃，要獲得最佳性能的制件和成型周期，模溫設(shè)定在95℃較為理想；如欲增加熔體流動性、改善熔接縫強度、提高耐熱性和耐化學(xué)性、減少制件內(nèi)應(yīng)力，則應(yīng)采用較高的模具溫度（一般的建議>150℃）。

 注射壓力：60~100MPa。實際注射壓力和保壓壓力，根據(jù)各種變量如PEI品種、熔體溫度、模具溫度、制件幾何形狀、壁厚、流動長度和其他模具設(shè)備因素而定。

 螺桿背壓：為保證熔體的塑化均勻性和注射量的一致性，螺桿背壓建議維持在0.345 到0.689MPa，加工玻纖增強PEI時宜取下限，避免玻纖破損；加工用著色母粒染色的PEI時應(yīng)取上限，確保色澤均勻。

 注射速度：最快的注射速度可為熔體提供較大的流動長度，充滿較薄的制件以及獲取較好的外觀質(zhì)量，慢速注射推薦用于主流道澆口和邊緣澆口的制件，為的是防止溢料和蛇形噴射現(xiàn)象，在加工厚壁制件時，慢速注射也有助于減少制件凹痕和空洞。

 螺桿轉(zhuǎn)速：加料預(yù)塑時，螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)節(jié)至讓螺桿在整個冷卻過程內(nèi)轉(zhuǎn)動而又不延長總的周期。在注塑純PEI時，螺桿轉(zhuǎn)速快有利于提高熔體流動性；而在加工玻纖增強PEI時，螺桿轉(zhuǎn)速慢有助于減少玻纖破損。

 成型周期：在調(diào)節(jié)成型周期時，盡可能使用快速注射，以最短的時間完成鑄口封閉并縮短冷卻時間。PEI與其他熱塑性和熱固性塑料相比，往往能顯著縮短成型周期時間。

 料筒清洗：在注射機從PEI轉(zhuǎn)換成其他塑料或從其他塑料轉(zhuǎn)換成PEI時，徹底清洗料筒是必要的。為便于以后開機，在停機以前，必須用熔融指數(shù)為0.3-0.35克/10分鐘的HDPE或中低粘度的PC在PEI正常加工溫度下進行對空注射，直至料筒溫度下降至250℃-260℃為止。

無論用HDPE或PC清洗料筒，在注射機開始注塑時，可能會在制件上出現(xiàn)少量殘留物或黑斑。如果這種情況持續(xù)存在，建議在料筒溫度260℃下，用40%玻纖增強PC注射清洗4-5次，然后再用HDPE將玻纖增強PC清洗干凈。

在電器、電子工業(yè)部門，聚醚酰亞胺的結(jié)構(gòu)強度，在高溫下的尺寸穩(wěn)定性，在廣泛的溫度和頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定的電氣性能，使之成為電子電氣工業(yè)的優(yōu)選材料。包括連接件、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%。

獨有的電鍍能力使PEI樹脂成了電信和MID應(yīng)用的理想材料。PEI樹脂在電控裝置、計算機組件、手機內(nèi)置天線、射頻雙工機或微型濾波器和光纖連接器幾種應(yīng)用中將電學(xué)性能與注射模塑三維機械組件的優(yōu)點結(jié)合在了一起。

具有天然阻燃性的PEI樹脂產(chǎn)品廣泛用于飛機制造業(yè)，如空氣閥和燃油閥、餐盤容器、方向盤、內(nèi)部鍍層部件和結(jié)構(gòu)(半結(jié)構(gòu))配件。

之所以選擇PEI樹脂，是因為：

由于PEI樹脂是熱塑性復(fù)合材料，使得它在加工時，比傳統(tǒng)復(fù)合材料的產(chǎn)率更高

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)。

Ultem泡沫是一種以聚醚酰亞胺為基礎(chǔ)的輕質(zhì)、低火焰、煙霧和毒性的泡沫芯。它的特性：

這些特性使其成為當(dāng)今許多高性能復(fù)合材料系統(tǒng)的最佳選擇，包括但不限于航空航天/運輸內(nèi)部、軍用天線罩、復(fù)合工具和醫(yī)療成像設(shè)備。

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）。

PEI樹脂應(yīng)用在前燈反射鏡、霧燈反射鏡、聚光圈和電燈泡底座，因為其具有以下性能：

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。

PEI耐水解性優(yōu)良，能經(jīng)受反復(fù)多次高壓蒸氣滅菌及熱空氣、環(huán)氧乙烷、γ射線消毒，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。

PEI無毒、無味、無遷移，耐高溫、可消毒，經(jīng)FDA當(dāng)局認定，可用于食品工業(yè)機械部件、產(chǎn)品包裝、吐司爐、微波爐、餐具等等。

PEI高強度、高剛性、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、密封性，被應(yīng)用於機械工業(yè)泵、葉輪、閥門、齒輪、軸承、墊片、緊固件。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。還可用作耐高溫膠帶和高強度纖維等。

SABIC 是市場上唯一一家生產(chǎn)基礎(chǔ)PEI樹脂的廠家。由于目前客戶需求增加，尤其是在亞洲，這使得PEI出現(xiàn)短缺。從2014年開始，SABIC Ultem材料的交貨就出現(xiàn)延期。Unit Industries Group 使用Ultem材料達25年之久，每年用量為2萬磅。2014年12月他們訂購的Ultem材料，只能收到不到10%的訂單確認。

SABIC特種材料部門執(zhí)行副總裁Ernesto Occhiello說?！半m然Ultem樹脂的中間體產(chǎn)能都有所增加，但全球?qū)@種產(chǎn)品的需求卻顯著增加?！?/p>

SABIC目前在兩個地點生產(chǎn)Ultem樹脂。美國印第安納的弗農(nóng)和西班牙的卡塔赫納。新加坡改性工廠的業(yè)務(wù)規(guī)模將在2018年的基礎(chǔ)上增加50%，目前正等待政府的最終批準(zhǔn)。新的生產(chǎn)設(shè)施預(yù)計將于2021年上半年上線，將主要供應(yīng)亞洲客戶，減少周轉(zhuǎn)時間。

由于PEI的供應(yīng)收緊，模具和原始設(shè)備制造商不得不面對較長的交貨期和供應(yīng)中斷的風(fēng)險。他們開始尋找替代材料。

表1 聚醚酰亞胺與幾種高性能材料的物能比較

聚砜為琥珀透明固體材料，硬度和沖擊強度高，無毒、耐熱耐寒性耐老化性好，可在-100--175度下長期使用。

通過文中表1中的數(shù)據(jù)，可以看出作為同樣透明的材料，聚砜的密度，吸水率與PEI相當(dāng)，阻燃性也不錯。不過它的缺點是強度比PEI差些，流動性不好?？梢钥紤]在家用電器，電子電器的某些應(yīng)用上取代PEI。

此外，聚砜耐蒸氣、耐水解、無毒、耐高溫蒸氣消毒、高透明、尺寸穩(wěn)定性好等特點使得它可以通過美國醫(yī)藥、食品領(lǐng)域的有關(guān)規(guī)范。

非晶材料和半晶材料如PPA，PPS和PEEK，有多個樹脂生產(chǎn)基地。沒有短缺問題，這些樹脂進行增強和改性后，以滿足一些的應(yīng)用要求。

PEI是一種具有低收縮率和良好尺寸穩(wěn)定性的透明材料。那么基于砜的替代聚合物，如PES，PPSU和PSUL，進行改性、合金化和/或增強，是可以達到與PEI非常相似的物理性能。

PEI的阻燃性能很好，在1/32英寸厚度符合V-0 ，并表現(xiàn)出低煙和熱釋放燃燒。一些替代物，如PES和PPSU本身是阻燃劑，而其他如PPA和PSU可以進行改性，以達到類似的火焰性能。應(yīng)用要求低煙度和熱釋放，其他耐溫稍微低一些的阻燃化合物例如基于聚丙烯，PA和PC可能也是可行的選擇。

下面是RTP公司提出的一些解決方案。

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