Расширенное руководство по полимерам. Свойства термопластов. Полиэфиримид

Полиэфиримиды были разработаны для преодоления проблем, связанных с полиимидами, поскольку материалы этого семейство полимеров не поддавались обработке в расплавленном состоянии, и готовые детали, как правило, были довольно дорогими. PEI решают эти проблемы. Включение эфирных связей в полиимидную молекулярную цепь обеспечивает достаточную гибкость, чтобы обеспечить хорошую перерабатываемость в расплаве, но при этом сохраняются характеристики ароматического имида с превосходными механическими и термическими свойствами. Имидные группы обеспечивают материалам высокую температурную стойкость, а эфирные группы облегчают переработку расплава. Полиэфиримид был впервые разработан в 1982 году компанией General Electric под торговым наименованием ULTEM.

Полиэфиримид (PEI) является аморфным инженерным термопластом, который обладает высокой термостойкостью, отличными механическими и электрическими свойствами. Этот высокоэффективный полимер также обладает высокой прочностью на растяжение, хорошей огнестойкостью и низким уровнем выбросов дыма, что делает его идеальным материалом для автомобильной, электротехнической, медицинской промышленности и других промышленных применений. По термостойкости полиэфиримид конкурирует с поликетонами, полисульфонами и полифениленсульфидом.

По физическим свойствам PEI — это аморфная термопластичная прозрачная смола, по виду напоминающая янтарь. Смола характеризуется высокой температурой прогиба (+200 °C при давлении 18 бар), высокой прочностью на разрыв и модулем изгиба и очень хорошим сохранением механических свойств при повышенных температурах. Он обладает уникальным сочетанием высокой удельной прочности, жесткости, гибкости, исключительной размерной прочности. Кроме того, смола демонстрирует хорошие электрические свойства, которые остаются стабильными в широком диапазоне температур и частот. Полиэфиримид обладает хорошей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферостойкостью. Также PEI по своей природе является огнестойким, причём без использования добавок. Он имеет высокий предельный кислородный индекс 47, в сочетании с результатами испытаний в дымовой камере, которые показывают самую низкую удельную оптическую плотность среди любых незаполненных термопластов.

Полиэфиримид устойчив к спиртам, кислотам и углеводородным растворителям, но растворяется в частично галогенированных растворителях. PEI также показывает хорошую гидролитическую стабильность Большинство марок PEI имеет класс огнестойкости UL94 VTM-0, соответствует требованиям FDA, соответствует требованиям ЕС по контакту с пищевыми продуктами и соответствует стандарту ISO 10993 в натуральном цвете. Полиэфиримидная смола доступна в неармированном виде для методов обработки общего назначения как прозрачная смола в стандартных и пользовательских цветах. Армирование стеклом обеспечивает еще большую жесткость и стабильность размеров при сохранении многих полезных характеристик основного PEI. Армирование стеклом дает продукт с исключительным отношением прочности к весу и повышенной прочностью на растяжение.

Однако идеального материала не существует, и у PEI тоже есть свои ограничения. Во-первых, это очень высокая стоимость, поэтому данный материал применим для очень требовательных приложений. Кроме того, материал атакуется полярными хлорированными растворителями, что приводит к растрескиванию под напряжением. Также полиэфиримиду необходима длительная сушка перед обработкой, а также горячая форма во время литья под давлением. PEI используется в автомобильной промышленности, электронике, электрике, медицинских приложениях, а также служит отличной заменой металлу в промышленном применении и при производстве бытовой техники. Промышленное применение полиэфиримида в основном состоит из HVAC оборудования и систем обработки жидкости, а также он используется для производства специальной посуды для учреждений.

В отличие от большинства других полиимидов, PEI подходит для обработки типичными методами, такими как литье под давлением, экструзия, термоформование, компрессионное литье. Полиэфиримид может быть переработан в расплаве из-за эфирных связей, присутствующих в основной цепи полимера. Тем не менее, он по-прежнему сохраняет высокотемпературные свойства, подобные полиимидам. Полимер должен быть высушен при температуре +140...+150 °C в течение 4-6 часов перед обработкой до максимального содержания влаги от 0,01% до 0,02%. Температура обработки: от +370 до +400 °C. При смене материала необходима продувка ствола при такой же температуре, а температура пресс-формы составляет от +65 до +180 °C. Смола PEI подходит для впрыскивания очень мелких деталей с жесткими допусками на размеры.

Полимер может быть легко обработан с помощью обычных металлообрабатывающих инструментов, окрашен, подвергнут горячей штамповке, распечатан или металлизирован. Пленки из PEI изготавливаются посредством экструзии из расплава и литья в растворителе, а волокна из PEI изготавливаются посредством экструзии из расплава. Склеивание PEI обычно осуществляется ультразвуком, соединением с растворителем или склеиванием. В настоящее время PEI широко используется для создания функциональных прототипов и производственных деталей для высокопрочных, сертифицированных приложений с использованием 3D-печати.