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聚醚酰亚胺树脂基复合材料

发布时间:2021-03-28 10:10:42

Ⅰ 谁那有聚合物基复合材料这本书

聚合物基复合材料的种类主要有:(1)玻璃纤维增强树脂基复合材料;(2)天然纤维增强树脂基复合材料;(3)碳纤维增强树脂基复合材料;(4)芳纶纤维增强树脂基复合材料;(5)金属纤维增强树脂基复合材料;(6)特种纤维增强聚合物基复合材料;(7)陶瓷颗粒树脂基复合材料;(8)热塑性树脂基复合材料;(聚乙烯,聚丙烯,尼龙,聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK),聚醚酮酮(PEKK))(9)热固性树脂基复合材料;(环氧树脂,聚酰亚胺,聚双马来酰亚胺(PBMI),不饱和聚酯等)(10)聚合物基纳米复合材料

Ⅱ 特种工程塑料的聚酰胺-酰亚胺

英 文 名 Poly(amide-Imide),简称PAI 1964年Amoco公司开发了电器绝缘用清漆(AI),1967年日立化成公司开发了HI-400系列清漆,1972年Amoco公司开发了模制材料(Torlon),1976年Torlon商品化。1979年美国聚酰胺-酰亚胺的消费量为1000吨,1988年美国的需要量为2000吨。世界有六家公司研制生产聚酰胺-酰亚胺。这些公司的商品:是美国Amoco公司的Torlon模塑料,日本东丽公司的TI-5000模塑料,TI-1000模塑料(热固性),Amoco/三菱化成公司的Torlon,Amoco/GE公司的AI线缆涂料,日立化成公司的HI-400系列线缆涂料,Amoco公司的AmocoA-I涂料,法国Rhone-Poulenc公司的Kermel纤维。
中国上海市合成树脂研究所、长春应用化学研究所、上海电磁线厂、哈尔滨油漆颜料总厂和天津绝缘材料厂,于70年代中期就开始对聚酰胺亚胺进行研究开发。薄膜、油漆均有产品销售。 (1)酰氯法
(2)异氰酸酯法
(3)直接聚合法
(4)亚胺二碳酸法
苯三酸酐的酰氯与芳族二胺反应制备聚酰胺-酰亚胺是一种重要的方法,其工艺如下:
反应釜内加入定量的4,4′-二氨基联苯醚、二甲基乙酰胺、二甲苯,启动搅拌。待物料全部溶解后,再加入1,2,4-偏苯三甲酸酰氯。反应温度控制在25~35℃。当粘度达最大值时,用二甲基乙酰胺和二甲苯稀释。然后,用环氧乙烷中和发应副产出盐酸,可得到可溶性的聚酰胺-酰胺酸预聚体。若将此预聚体在高温下脱水环化,即可制得不熔不溶的聚酰胺-酰亚胺。 聚酰胺-酰亚胺的强度是当今世界上任何工业未增强塑料不可比拟的,其拉伸强度超过172MPa,在1.8MPa负荷下热变形温度为274℃。
Torlon聚合物在制造后还可能进行固态聚合物,通过后固化增加分子量提供更优良的性能。后固化在260℃下发生,固化所需的时间和温度主要取决于零件的厚度和形状。
它可在220℃下长期使用,300℃下不失重,450℃左右开始分解。其粘接性、柔韧性及耐碱性更佳,可与环氧树脂互混交联固化,耐磨性良好。 (1)模塑
注射成型前应将料进行预干燥。干燥条件为150℃、8小时。料筒温度上限为360℃,模加工温度为200℃。注射压力尽量大,关闭增压泵后降至保压14~28MPa,背压为0.3MPa。后固化时间,在170~260℃条件下,约三天左右。
(2)薄膜
聚酰胺-酰亚胺薄膜采用连续浸渍法制备。用400mm宽、0.05mm厚的铝箔作连续载体。浸有预聚体溶液的铝箔进入立式烘炉,于190℃下烘干,以除去溶剂。然后,于200~210℃下处理2~4小时,使预聚体膜脱水环化。待冷却后,将薄膜由铝箔上剥下即可。
(3)漆包线
一般大规格的漆包圆线与漆包扁线均在立式漆包机上涂制,而细线则在卧式漆包机上涂制,均采用毛毡涂线法。炉温与浸渍速度随漆包线的规格不同而变化。如1mm漆包线,炉温控制在200~300℃,浸渍速度为每分钟4~6米。 聚氨基双马来酰亚胺的生产方法有两种:一是以顺丁烯二酸酐与芳族二元胺反应合成双马来酰亚胺中间体,然后与芳族二胺反应制备而成,此种方法一般称为间接合成法;二是以顺丁烯二酸酐与芳族二胺一步反应制备而成,一般称为直接法制备聚氨基双马来酰亚胺。
间接法制备聚氨基双马来酰亚胺的过程如下:
马来酸与4,4′-二氨基二苯基甲烷(MDA)在氯仿和二甲基甲酰胺(DMF)存在下,反应生成双马来酰亚胺,经加热或化学转换,脱水或脱醋酸环化,制取双马来酰亚胺(MBI)。然后,MBI和MDA加成反应制备而成聚氨基双马来酰亚胺。
1970年以来用直接法合成聚氨基双马来酰亚胺逐渐增多。西德、日本相继发表了不少这方面的文献。归纳起来大致有三种方法。
(1)氨基酰胺酸法:
顺丁烯二酸酐与芳族二胺作用生成聚氨基双马来酰亚酸,再用聚氨基双马来酰亚酸分子上的羧基和酰胺基反应,在加热情况下,通过与氨基的氢离子移位加成反应,制得聚氨基酰胺酸,然后,加热脱水闭环生成聚氨基双马来酰亚胺。
(2)酯胺盐法:
顺丁烯二酸酐与甲醇反应制取顺丁烯二酸单甲酯,接着与芳族二胺作用生成氨基酯铵盐,经加热脱水生成单甲酯酰铵盐,然后,氢离子位移加成反应,生成聚单甲酯酰胺,脱醋酸闭环化,最后制得聚氨基双马来酰亚胺。
(3)醋酸催化法:
此法是以醋酸作催化剂和反应介质,让顺丁烯二酸酐与芳族二胺直接反应,制备聚氨基双马来酰亚胺。 Kinel成型材料大致可分成构造用共混料和滑动零件用混料两类。前者掺混了不同长度的玻璃纤维;后者掺混了石墨或石墨和二硫化钼或聚四氟乙烯粉末。
构造用混料的成型加工性和成型条件如下:
Kinel5504含有长度为6mm的玻璃纤维,其体积因素高达8.3(密度0.25g/cm3),通过压缩成型可以得到力学性能优良的成型品。造粒条件为120~130℃和20~40MPa,成型条件是加工温度230~250℃,压力10~30MPa,固化时间1mm厚/2分钟,成型时预热温度为200℃左右,成型品放在干燥炉中于250℃后固化24小时。
为了改善其脱模性,可用硅油或聚四氟乙烯气溶胶仔细涂布模子,模型表面要求镀铬。
Kinel5514所含玻璃纤维量稍低,且玻纤长度为3mm,体积因素为4.7(密度0.25g/cm3 ),可压缩成型制小型精密零件。成型条件同Kinel5504一样。
Kinel5515流动性好,固化速度快,用传递成型加工制品。造粒和预热条件和前述品种一样。传递模塑的成型温度、固化时间和注入压力分别为200℃,1mm厚/1分钟,30~60MPa。后固化条件以200℃,24小时为适宜。
滑动零件用共混料的成型条件,虽因品种而异,但大体相同。
Kinel5505、Kinel5508,前者含25%粉状石墨,后者含40%粉状石墨均系压缩成型材料。体积因素分别为4.0(密度0.36g/cm3 )和4.6(密度0.34g/cm3 )。造粒和预热条件和其它品种相同,但在造粒时可利用冷压缩或造粒机,造粒压力为10~40MPa。成型温度、成型压力和固化时间分别为220~260℃,10~30MPa,1mm厚/2~4分钟,后固化条件是250℃,24hr。
Kinel5518是含聚四氟乙烯粉末的微粉状压缩成型用材料,可用于泡沫薄片。成型条件和加石墨的品种相同。唯后固化温度采用200℃为好。
Kinel5517是含石墨和二硫化钼的品种,可用于减摩擦零件.可进行压缩成型和烧结成型.体积因素为5.0(密度0.3g/cm3 )。压缩成型条件和其它化滑动零件用材料相同。
在烧结成型时,首先将粉末成型材料加入冷模具内,以100~200MPa的压力进行高压成型。打开模具取出成型物移入加热炉中,以程序控制于180~250℃加热制品(例如180~185℃,30min,185~200℃/1hr,200℃,4hr,200~250℃,1hr,250℃,4hr,共约11小时)。将成型品冷却到室温,从炉中取出成型品。没有必要进行后固化。 聚氨基双马来酰亚胺(PAMB)的力学性能、耐热性、电绝缘性、耐辐照特性和热碱水溶液性良好,作为构造材料应用适用于电机、航空机、汽车零件和耐辐照材料等。滑动零件用Kinel材料的主要用途是止推轴承,轴颈轴承、活塞环、止推垫圈、导向器、套管和阀片等。
在汽车领域,可用于发动机零件、齿轮箱、车轮、发动机部件、悬架干轴衬、轴杆、液力循环路线和电器零件等。
在电器领域,可用于电子计算机印刷基板、耐热仪表板、二极管、半导体开关元件外壳、底板和接插件等。
在航空航天领域,可用于喷气发动机的管套、导弹壳体等。
在机械领域,可用以制作齿轮、轴承、轴承保持架、插口、推进器、压缩环和垫片等。
在其它领域,可用以制作原子能机器零件、砂轮粘合剂等。 1972年美国GE公司开始研究开发PEI,经过10年时间试制、试用,于1982年建成5000吨生产装置,并正式以商品Ultem在市场销售。全世界年需要量为10000吨左右。以后,为提高产品的耐热性,GE公司还开发了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有对苯二胺结构,致使玻璃化温度(tg)从215°提高到227°,因而适应电子零件超小型电子管表面粘贴技术(SMT)的需要。该公司以开发了耐化学药品品级CRS5000、电线被覆用品级有机硅共聚合体D9000。为了进一步提高耐热性、耐化学药品性和流动性,该公司还开发了特种式程塑料合金,如PEI/PPS合金JD8901、PEI/PC合金D8001、D8007和SPEI/PA合金等。
上海市合成树脂研究所对聚醚酰亚胺的研究开发工作始于20世纪80年代初,现有10t/aPEI装置一套,目前处于供不应求状态。该所正准备建设100t/a PEI生产装置,以满足国防军工的需要。该所的聚醚酰亚胺YS30,结构中含有二苯醚二胺,其产品耐水解性能更佳。 聚醚酰亚胺是由4,4′-二氨基二苯醚或间(或对)苯二胺与2,2′-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐在二甲基乙酰胺溶剂中经加热缩聚、成粉、亚胺化而制得。
在上述方法中,又可分成多硝基取代法和多环缩聚过程。前者首先进行环化反应,生成酰亚胺环,然后进行芳族亲核硝基取代反应,形成柔性醚铰链。后者是先进行环化反应,然后进行环化反应,聚合物的生成工序是多环缩聚过程。
PEI可用熔融缩聚法制备。这一方法从经济上,生态和技术的观点来看,都是有发展前途的。由于该法不使用溶剂,聚合物中不会含有溶剂,这对加工和使用都有重要意义。
PEI还可用连续法直接在挤出机制造。该法操作步骤是: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。
在这些方法中,溶液聚合是工业生产的方法。然而挤出机连续挤出聚合方法已由上海市合成树脂研究所在小型装置上开发成功,可以推向工业生产。 聚醚酰亚胺可用注塑和挤出成型,且易后处理和用胶粘剂与各种焊接法同其它材料接合。由于熔融流动性好,通过注塑成型可以制取形状复杂的零件。加工前须在150℃充分干燥4小时,注塑温度为337~427℃,模具温度为65~117℃。YS30的注塑条件如下:
预热 150℃,4小时
料筒温度:
前段 300~320℃
后段 330~410℃
注塑压力 60~100MPa
保压时间 5~30秒
冷却时间 5~30秒。 聚醚酰亚胺具有优良的综合平衡性能,卓有成效地应用于电子、电机和航空等工来部门,并用作传统产品和文化生活用品的金属代用材料。
在电器、电子工业部门,聚醚酰亚胺材料制造的零部件获得了广泛的应用,包括强度高和尺寸稳定的连接件、普通和微型继电器外壳、电路板、线圈、软性电路、反射镜、高精度密光纤元件。特别引人注目的是,用它取代金属制造光纤连接器,可使元件结构最佳化,简化其制造和装配步骤,保持更精确的尺寸,从而保证最终产品的成本降低约40%。
耐冲击性板材Ultem1613用于制飞机的各种零部件,如舷窗、机头部部件、座件靠背、内壁板、门覆盖层以及供乘客使用的各种物件。PEI和碳纤维组成的复合材料已用于最新直升飞机各种部件的结构。
利用其优良的机械特性、耐热特性和耐化学药品特性,PEI被用于汽车领域,如用以制造高温连接件、高功率车灯和指示灯、控制汽车舱室外部温度的传感器(空调温度传感器)和控制空气和燃料混合物温度的传感器(有效燃烧温度传感器)。此外,PEI还可用作耐高温润滑油侵蚀的真空泵叶轮、在180℃操作的蒸镏器的磨口玻璃接头(承接口)、非照明的防雾灯的反射镜。
聚醚酰亚胺泡沫塑料,用作运输机械飞机等的绝热和隔音材料。
PEI耐水解性优良,因此用作医疗外科手术器械的手柄、托盘、夹具、假肢、医用灯反射镜和牙科用具。
在食品工业中,用作产品包装和微波炉的托盘。
PEI兼具优良的高温机械性能和耐磨性,故可用于制造输水管转向阀的阀件。由于具有很高的强度、柔韧性和耐热性,PEI是优良的涂层和成膜材料,能形成适用于电子工业的涂层和薄膜,并可用于制造孔径< 0.1μm、具有高渗透性的微孔隔膜。还可用作耐高温胶粘剂和高强度纤维等。 以PEEK 为基体的先进热塑性复合材料已成为航空航天领域最具实用价值的复合材料之一。碳纤维/聚醚醚酮复合材料已成功应用到F117A 飞机全自动尾翼、C-130 飞机机身腹部壁板、阵风飞机机身蒙皮及V-22 飞机前起落架等产品的制造。特殊碳纤维增强的PEEK 吸波复合材料具有极好的吸波性能,能使频率为0.1MHZ-50GHZ 的脉冲大幅度衰减,型号为APC 的此类复合材料已经应用于先进战机的机身和机翼。另外,ICI 公司开发的APC-2 型PEEK 复合材料是CelionG40-700 碳纤维与PEEK 复丝混杂纱单向增强复合材料,特别适合制造直升机旋翼和导弹壳体,美国隐身直升机LHX 已经采用此种复合材料。C L Ong 等研制了PEEK/石墨纤维复合材料,并将其固化成战斗机头部的着陆装置,具有较短的制造周期及优良的耐环境适应性等特点。由于其具有优异的阻燃性,也常用于制备飞机内部零件,降低飞机发生火灾的危害程度。
利用PEEK 具有阻燃、包覆加工性好(可熔融挤出,而不用溶剂)、耐剥离性好、耐磨耗性好及耐辐照性强等特点,已经用作电缆、电线的绝缘或保护层,广泛应用于原子能、飞机、船舶等领域。PEEK 还可以用于制造原子能发电站用接插件和阀门零件,火箭用电池槽以及火箭发动机的零部件等。用吹塑成型法还可做成核废料的容器。

Ⅲ 聚醚酰亚胺的应用领域

聚醚酰亚胺具有优良的综合平衡性能,卓有成效地应用于电子、电机和航空等工来部门,并用作传统产品和文化生活用品的金属代用材料。
在电器、电子工业部门,聚醚酰亚胺材料制造的零部件获得了广泛的应用,包括强度高和尺寸稳定的连接件、普通和微型继电器外壳、电路板、线圈、软性电路、反射镜、高精度密光纤元件。特别引人注目的是,用它取代金属制造光纤连接器,可使元件结构最佳化,简化其制造和装配步骤,保持更精确的尺寸,从而保证最终产品的成本降低约40%。
耐冲击性板材Ultem1613用于制飞机的各种零部件,如舷窗、机头部部件、座件靠背、内壁板、门覆盖层以及供乘客使用的各种物件。PEI和碳纤维组成的复合材料已用于最新直升飞机各种部件的结构。
利用其优良的机械特性、耐热特性和耐化学药品特性,PEI被用于汽车领域,如用以制造高温连接件、高功率车灯和指示灯、控制汽车舱室外部温度的传感器(空调温度传感器)和控制空气和燃料混合物温度的传感器(有效燃烧温度传感器)。此外,PEI还可用作耐高温润滑油侵蚀的真空泵叶轮、在180℃操作的蒸镏器的磨口玻璃接头(承接口)、非照明的防雾灯的反射镜。
聚醚酰亚胺泡沫塑料,用作运输机械飞机等的绝热和隔音材料。
PEI耐水解性优良,因此用作医疗外科手术器械的手柄、托盘、夹具、假肢、医用灯反射镜和牙科用具。
在食品工业中,用作产品包装和微波炉的托盘。
PEI兼具优良的高温机械性能和耐磨性,故可用于制造输水管转向阀的阀件。由于具有很高的强度、柔韧性和耐热性,PEI是优良的涂层和成膜材料,能形成适用于电子工业的涂层和薄膜,并可用于制造孔径< 0.1μm、具有高渗透性的微孔隔膜。还可用作耐高温胶粘剂和高强度纤维等。

Ⅳ 氧化处理对c/c复合材料的力学性能有何影响

有哪些主要因素影响环氧树脂质量复合材料由于质量轻且具有比一般金属材料高的比强度、比模量,热固性树脂特别是环氧树脂通常用作复合材料基体树脂,对基体树脂进行增韧改性是提高复合材料的性能的关键措施之一。上世纪80年代初首次报道用Ulteml000R聚醚酰亚胺(PEI)改性环氧树脂的研究:李善君等合成了一系列与环氧树脂具有良好相容性的结构新颖的可溶性聚醚酰亚胺PEI,在EPOn-828和TGD-DM环氧树脂体系中取得了非常优异的增韧效果,材料断裂能提高5倍、模量和玻璃化温度维持不变。那么聚醚酰亚胺到底如何影响环氧树脂性能?专家从化学结构和使用数量2个方面进行了介绍。

Ⅳ 聚合物复合材料是如何分类的

聚合物基复合材料的种类主要有:

(1)玻璃纤维增强树脂基复合材料;
(2)天然纤维增强树脂基复合材料;
(3)碳纤维增强树脂基复合材料;
(4)芳纶纤维增强树脂基复合材料;
(5)金属纤维增强树脂基复合材料;
(6)特种纤维增强聚合物基复合材料;
(7)陶瓷颗粒树脂基复合材料;
(8)热塑性树脂基复合材料;(聚乙烯,聚丙烯,尼龙,聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK),聚醚酮酮(PEKK))
(9)热固性树脂基复合材料;(环氧树脂,聚酰亚胺,聚双马来酰亚胺(PBMI),不饱和聚酯等)
(10)聚合物基纳米复合材料

Ⅵ 制备陶瓷基,金属基及聚合物基纳米复合材料主要有哪些方法

聚合物基复合材料种类主要:

(1)玻璃纤维增强树脂基复合材料;
(2)纤维增强树脂基复合材料;
(3)碳纤维增强树脂基复合材料;
(4)芳纶纤维增强树脂基复合材料;
(5)金属纤维增强树脂基复合材料;
(6)特种纤维增强聚合物基复合材料;
(7)陶瓷颗粒树脂基复合材料;
(8)热塑性树脂基复合材料;(聚乙烯聚丙烯尼龙聚苯硫醚(PPS)聚醚醚酮(PEEK)聚醚酮酮(PEKK))
(9)热固性树脂基复合材料;(环氧树脂聚酰亚胺聚双马酰亚胺(PBMI)饱聚酯等)
(10)聚合物基纳米复合材料

Ⅶ 什么是聚合物基复合材料

聚合物基复合材料的种类主要有:

(1)玻璃纤维增强树脂基复合材料;专
(2)天然纤维增强树脂基复属合材料;
(3)碳纤维增强树脂基复合材料;
(4)芳纶纤维增强树脂基复合材料;
(5)金属纤维增强树脂基复合材料;
(6)特种纤维增强聚合物基复合材料;
(7)陶瓷颗粒树脂基复合材料;
(8)热塑性树脂基复合材料;(聚乙烯,聚丙烯,尼龙,聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK),聚醚酮酮(PEKK))
(9)热固性树脂基复合材料;(环氧树脂,聚酰亚胺,聚双马来酰亚胺(PBMI),不饱和聚酯等)
(10)聚合物基纳米复合材料

Ⅷ 我想要一份国产聚酰亚胺与杜邦聚酰亚胺薄膜的的性能比较资料.

深圳的麦克斯泰也有生产聚酰亚胺泡沫,聚酰亚胺板材,棒材,粉体

Ⅸ 复合材料的力学性能的主要影响因素都有哪些,如纤

有哪些主要因素影响环氧树脂质量复合材料由于质量轻且具有比一般金属材料内高的比强度、比模量,热固性树脂容特别是环氧树脂通常用作复合材料基体树脂,对基体树脂进行增韧改性是提高复合材料的性能的关键措施之一。上世纪80年代初首次报道用Ulteml000R聚醚酰亚胺(PEI)改性环氧树脂的研究:李善君等合成了一系列与环氧树脂具有良好相容性的结构新颖的可溶性聚醚酰亚胺PEI,在EPOn-828和TGD-DM环氧树脂体系中取得了非常优异的增韧效果,材料断裂能提高5倍、模量和玻璃化温度维持不变。那么聚醚酰亚胺到底如何影响环氧树脂性能?专家从化学结构和使用数量2个方面进行了介绍。

Ⅹ 国内外聚酰亚胺薄膜比较

聚酰亚胺的市场及技术分析

2007年,全球聚酰亚胺(PI)的年消费量为6万吨左右,美国、日本、欧洲是世界上聚酰亚胺最主要的消费市场。2007年,美国、日本、欧洲聚酰亚胺的消费量分别约为1.8万吨、1.6万吨和0.7万吨。专家预测,世界对聚酰亚胺的需要将以每年6%的速度递增,到2012年总消费量将达到约8万吨。
2007年,全球聚酰亚胺(PI)的年消费量为6万吨左右,美国、欧洲、日本是世界上聚酰亚胺最主要的消费市场。2007年,美国、欧洲、日本聚酰亚胺的消费量分别约为1.8万吨、1.6万吨和0.7万吨。

专家预测,世界对聚酰亚胺的需要将以每年6%的速度递增,到2012年总消费量将达到约8万吨。

PI是综合性能最佳的有机高分子材料之一,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点,其应用也十分广泛,聚酰亚胺有包括工程塑料、纤维、薄膜、先进复合材料、泡沫塑料、胶粘剂、分离膜、液晶显示用的取向排列剂等数十种。

目前,聚酰亚胺在各个国家和地区消费构成有所不同,美国主要消费领域是塑料,占消费量的80%左右;欧洲主要消费领域是漆包线漆,占消费量的70%~80%;日本主要消费领域是薄膜和塑料,合计占消费量的95%左右。

高端纤维市场潜力大

在种类众多的特种工程塑料中,由于聚酰亚胺的耐高温性能、抗拉强度均优于同类产品,因此价格也相对较贵。但对性能要求不高的领域,如果使用PI替代其他材料,依然存在一定的困难。

据不完全统计,目前世界上聚酰亚胺的主要生产厂家约有50家,主要的生产厂家有美国杜邦公司、日本三井东亚公司以及日本宇部兴产公司等。

据了解,同聚酰亚胺纤维竞争的纤维品种主要有:PTFE(聚四氟乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、玻纤、Nomex(芳纶)。各纤维由于性能不同,应用领域及应用环境也不尽相同,但从相关性能来看PI纤维竞争优势明显。

高温滤料主要应用于环保行业的袋式除尘领域,主要与钢铁、冶金、水泥、化工行业以及电力和垃圾焚烧炉等有密切关系,而袋式除尘替代电除尘是大势所趋。

随着国家对环保的日益重视,政府和民间资本在这一领域的投入越来越大,环保产业因而呈现出了高速发展的态势。相比2008年,2009年高温过滤材料大幅增加,尤其是高端产品发展较快。2008年,我国滤料总产量中低端滤料约占40%,中端滤料约占40%,高端滤料约占20%,未来发展空间巨大。

薄膜市场仍将高速增长

在我国的PI产品中,90%以上是薄膜。截至2009年,Pl薄膜规模达到约4700吨/年,生产厂家在40家以上,年产量达到2000~3000吨。国内90%以上企业都采用普通流延法,产品低端,主要应用于绝缘材料和柔性覆铜板(FCCL)两大领域。

目前,我国90%以上的Pl薄膜应用于绝缘材料领域,年消费量2000~3000吨,应用领域包括机车、电机、核电设备绝缘、耐高温电线电缆、扬声器音圈骨架、电磁线、耐高温导线、耐高温压敏胶带、绝缘复合材料等,对PI薄膜质量要求不高。

柔性覆铜板是广泛应用于电子工业、汽车工业、信息产业和各种国防工业所用挠性印刷电路板(FPC)的主要材料。在该领域,PI薄膜主要用做绝缘基膜,此外还可用做FPC高温胶带。在家电下乡、3G通讯、信息家电及汽车电子等方面的高速增长,都成为了推动FCCL市场发展的动力。

然而,我国FCCL领域应用的PI薄膜85%以上依赖进口,年进口量为800~900吨。国内仅漂阳华晶、江阴天华科技、无锡高拓和山东万达微电子材料公司等厂家能生产。

以电子领域的12.5nmPI双向拉伸薄膜为例,我国企业最高报价是每千克1500元左右,一般报价只有几百元,而美国杜邦、日本宇部兴产公司报价在3000元以上。在绝缘材料领域,国产PI薄膜价格一般在每千克10~30元,而进口产品价格在1800~3000元。

随着中国电子工业的快速发展,预计未来几年我国PI薄膜市场将以年均12%以上的速率快速增长,2013年我国PI薄膜需求量将达5000吨左右。

产能不足成本高

聚酰亚胺品种繁多、形式多样,在合成上具有多种途径,因此可以根据各种应用目的进行选择,这种合成上的易变通性也是其他高分子材料所难以具备的。

从历史文献的研究中,由于各国对聚酰亚胺的详细情况披露有限,所以成本数据并不透明。从深圳惠程相关资料中可以看出,聚酰亚胺的原料构成主要有二酐、二胺、异构二酐、二甲基乙酰胺、去离子水等。

其中,目前国内二酐即均苯四甲酸二酐(PMDA)的生产方法多采用均四甲苯以钒钛氧化物为催化剂。国内PMDA生产厂家虽有几家,但产能不足万吨。市场缺口仍然需要进口,均酐生产主要集中在杜邦、赫司特等少数大公司。据了解,目前国内PMDA报价在5.2万~5.6万元/吨不等,而吨聚酰亚胺需原料为0.5吨左右。

二胺即二苯醚二胺(又称二氨基二苯醚,ODA),主要用作聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂的原料和交联剂。目前,国内ODA生产量不大,全年大约1000多吨,价格约为7.8万元/吨。

另外,异构二酐包括异构BP鄄DA、异构ODPA、异构TDPA等。而二甲基乙酰胺(DMAC)是无色透明的可燃液体,主要用于耐热合成纤维、塑料薄膜、涂料、医药、丙烯腈纺丝的溶剂,目前市场报价在1.08万元/吨。

根据上述各单项成本的估算,吨聚酰亚胺成本为8万元/吨左右。

生产新技术成功面世

聚酰亚胺产品可用于汽车和飞行器发动机、通讯仪器、建筑机械、工业机械、商用设备、电子电器和微电子、分析和医疗设备以及传输和纺织设备等领域。

由于其昂贵的价格,依然对部分应用领域具有挤出效应。长春应用化学研究所开发的聚酰亚胺及制品合成新工艺,改变了传统聚酰亚胺的合成方法,开辟了一条新的氯代苯酐合成聚酰亚胺反应途径。经综合测算,新加工工艺可使聚酰亚胺的生产成本降低30%以上。

目前,世界上只有美国通用电气(GE)公司采用以硝基酞酰亚胺为原料生产聚醚酰亚胺,其规模已经达到万吨级。但是,以硝基酞酰亚胺生产聚醚酰亚胺路线存在有大量废酸,提纯使用有机溶剂,难以用直接法合成聚酰亚胺,副产物是产生对反应不利并污染环境的亚硝酸钠,且存在不能生产联苯二酐等缺点。而采用氯代苯酐路线,这些缺点全部可以克服,因此可以认为氯代苯酐路线是目前世界上产生聚酰亚胺最先进和最经济的路线。

聚酰亚胺定义

聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),可分为均苯型PI、可溶性PI、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)四类。PI是综合性能最佳的有机高分子材料之一,耐高温达400℃以上,长期使用温度范围-200℃~300℃,无明显熔点,具有高绝缘性能。另外,PI作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。

聚酰亚胺性能

聚酰亚胺树脂的综合性能非常优秀,它具有抗腐蚀、抗疲劳、耐高温、耐磨损、耐冲击、密度小、噪音低、使用寿命长等特点。

聚酰亚胺类型

由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点,其应用也十分广泛,聚酰亚胺的形态也达数10种之众。但我们主要分析5种形态:工程塑料、纤维、薄膜、先进复合材料、泡沫塑料。其他形态包括泡沫塑料、胶粘剂、分离膜、液晶显示用的取向排列剂等。

主要产品

工程塑料:工程塑料分为热塑性和热固性树脂两大类。热塑性聚酰亚胺材料由于它的不熔性质,影响了这类高性能材料的广泛应用。而热固性工程塑料融优良的加工成型性能和高性能于一体。其中,聚酰亚胺特种工程塑料具有较高的玻璃化转变温度(243℃)和熔点(334℃),负载热变型温度高达316℃,可在250℃下长期使用;PI树脂不仅耐热性比其他耐高温塑料优异,而且具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性。

纤维:聚酰亚胺纤维又被称为芳酰亚胺纤维,分为普通耐热和高强度两类。前者用于高温介质的过滤材料、主要电缆护套、消防服等。后者的力学性能可达到碳纤维水平,是先进复合材料的增强剂,也可以用于防弹背心及其他防护盾甲。目前,用于制造高温过滤材料应用广泛且迫切。其中,国内市场广泛使用的袋式除尘装置的核心关键——耐高温滤料,普遍应用的是底端的PPS纤维,高端的聚酰亚胺纤维全部进口。

薄膜:1961年美国杜邦首次生产出PI薄膜,目前世界PI薄膜生产技术主要集中于三大生产商:美国杜邦、日本宇部兴产和日本钟渊化学。

先进复合材料:聚酰亚胺复合材料是目前最耐高温的树脂基复合材料,主要应用于航空航天等。

泡沫塑料:聚酰亚胺泡沫塑料是聚合物中热稳定性最好的泡沫材料之一,长期可耐250℃~300℃的温度,短时可耐400℃~500℃的高温。自从20世纪70年代开发成功以来,已有近40年的发展历史。聚酰亚胺泡沫塑料按结构可分为热固性聚酰亚胺泡沫、热塑性聚酰亚胺泡沫两类。

从全球范围来看,掌握聚酰亚胺核心技术并进行产业化的生产商只有奥地利Evonic公司,而且公司利用二酐和二胺合成聚酰亚胺的工艺相比Evonic成本更低,技术的排他性、市场的不充分竞争、一体化程度造就了公司的稀缺性。

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