谁说高温下不能绝缘？在特种工程塑料界，PEI绝对是“六边形战士”般存在！

PEI聚醚酰亚胺

聚醚酰亚胺简称PEI，是琥珀色透明固体，相对于其他芳香族聚酰亚胺而言是一种成本较低，产量较大的热塑性聚酰亚胺。

PEI的优点

• 透明（但是带有琥珀色）；

• 优异的耐化学品能力，尤其为耐酸性；

• 较高的耐温性，Tg点达到217 ℃；

• 天然较高的弯曲模量，不填充的前提下和PC+10%GF的弯曲模量接近；

• 优异的防火性能，天然阻燃（可以V0以上），低烟密度；

• 较好的加工性能（相比起其他的许多芳杂环聚合物）。

除掉优点，PEI的缺点也还是有的，包括:

• 含有BPA（双酚A），这就限制了PEI的一定的婴幼儿相关产品的应用；

• 缺口冲击敏感，这对于设计来讲是有挑战的；

• 虽然耐酸的能力突出，但是耐碱的能力一般，尤其是在加热的条件下；

• 价格会偏贵一些。

聚醚酰亚胺的合成

聚醚酰亚胺的形成主要依赖于缩聚反应和亚胺化环化两个核心步骤。其基本原理是：

1. 单体选择：常用芳香族二酐（如双酚A二酐）和芳香族二胺（如间苯二胺）作为主要单体，同时可加入调聚剂（如苯胺、苯酐）以调控分子量和链端结构。

2. 缩聚反应：二酐与二胺在极性非质子溶剂（如N,N-二甲基乙酰胺DMAc或N-甲基吡咯烷酮NMP）中反应，生成聚酰胺酸前驱体。此过程可通过低温缩聚、高温缩聚或熔融缩聚实现，反应中分子链逐渐增长，溶液粘度升高。

3. 亚胺化环化：聚酰胺酸链上的酰胺基和羧基在脱水条件下闭环形成酰亚胺环，完成聚醚酰亚胺的结构构建。亚胺化可分为：

• 化学亚胺化：加入脱水剂（如乙酸酐）和催化剂（如吡啶或三乙胺），在较低温度下促使分子内脱水环化。

• 热亚胺化：通过逐步升高温度（通常200~350℃）使聚酰胺酸脱水闭环，形成稳定的酰亚胺结构。

聚醚酰亚胺的性能

PEI是一种芳香族高分子聚合物，它所显示的杰出的理化、机械、电、热性能和典型的热塑性塑料成型加工适应性相结合的特性，使之成为特种工程塑料体系中最优秀的成员之一。

• 物理性能：

  PEI是一种透明琥珀色的无定形热塑性塑料，无毒、无味、比重1.27，23℃24h吸水率为0.25%。

• 机械性能：

  PEI具有很高的机械强度和模量，其室温拉伸强度是未增强塑料中最高的一种，并有优良的抗蠕变性。用玻纤增强后，其拉伸强度、冲击强度和弹性模量等性能均大幅度提高。

• 热性能：

  PEI长期热稳定性好，PEI的T2为215°C，连续使用温度170~180°C，短期使用温度可以达到200°C或更高。它的绝缘电阻较高，介质损耗因数较低，且其电气性能随温度升高变化很小，特别是高温下的介电常数较低，是较理想的电子电气绝缘材料。下表列出了PEI的热及电性能，从表中可以看出，PEI具有优良的耐热性和电绝缘性。

• 化学性能

  由于PEI大分子中最薄弱的碳-氮键在亚胺环中受到五元环的保护，键能提高，使其耐化学腐蚀性得到提高。PEI具有优良的耐油和有机溶剂性，几乎不被所有的脂肪族碳氢化合物侵蚀。PEI具有优良的耐水性和耐沸水分解性能，在沸水中经104h后仍能保持85%的拉伸强度。室温下在汽油中浸泡96h未见异常，但在150°C时能溶于甲苯、三氯乙烯和氢氧化胺等溶剂，耐碱性较差。

• 尺寸稳定性

  成型收缩率小而稳定，未增强PEI的成型收缩率为0.5%~0.7%，用玻纤增强后可降至0.1%~0.3%，吸水率仅为0.16%，环境温度对尺寸影响甚微。线膨胀系数小，接近金属，因此适合做精密制件。

• 阻燃性能

  PEI的阻燃性能突出，极限氧指数高达47%。燃烧发烟量低，有毒气体少。厚度0.41mm的PEI其UL94为V-0级(P5V)，是理想的阻燃材料。

• 加工性能

  PEI在很宽的加工温度范围内具有良好的加工性能，但不同品种流动性相差很大。标准级流动性差，而流动性改进型和高流动级加工性能优良。

PEI主要应用领域

航空航天领域

PEI树脂及其复合材料可用于飞机机舱内的有效负载系统和电气零件，以及商用客机上的托盘、座椅、机翼等。聚酰亚胺用于制作座椅扶手及行李架，不易燃烧，且产生的气体较少且毒性低；用于制成飞机内部装饰板时，在相同条件下可以减轻30%，并提升15%的强度。

工业机械领域

由于PEI耐高温且有较高的力学强度，可用作对温度及强度要求较高的精密机械零部件，如轴承、汽车换热器、汽化器外壳等。PEI树脂塑料可以填充石墨、PTFE、二硫化钼，或者其他合适的材料来制造具有自润滑特性的零件，适合石油、化工、医药领域中要求无油润滑、耐热、耐化学腐蚀的零部件。

汽车工业领域

PEI具有良好的尺寸稳定性及抗冲击性能，能很好地满足汽车发动机零件对材料的要求。其坚固性足以在一些场合取代钢材，而其质轻性也足以在某些场合取代铝材。

电子、电气领域

电子器件中可以用作接插件、连接端子、支座等零部件。此外，PEI因其较高的强度和刚性，适用于制造光纤配线箱、防水插座等，可达到IP67级的防水标准，保证了产品的密封性和稳定性。

5G通信领域

光模块:PEI具备优良的红外穿透能力，在850~1550nm的光通信内，其透射率超过88%。因此，它能够替代金属来制造光纤接头、适配器以及其他构件。同时也可以替代玻璃制成接收和发送模组中的镜头，从而实现零部件设计的优化，并降低生产及安装流程的复杂度。

射频连接器:射频绝缘子的设计要求，既要考虑绝缘材料的介电性能，又要考虑其形状和尺寸的匹配性，以保证电场的均匀分布和绝缘性能的稳定。PEI材料在上述各方面均能满足应用要求。另外，PEI材料也广泛用于制作射频同轴连接器的绝缘子和外壳。

滤波器:PEI塑料具有较高的玻璃化转变温度和非晶态特性，可以有效减轻5G基站天线腔体的过滤器组件质量，最高可达30%。此外，通过注射成型技术，能保持批次零部件的尺寸一致性，还可以满足零部件的批产化生产需求。早在3G和4G时代，PEI就已被大量用于滤波器相关的零部件制造，如调谐螺杆、飞轮支架及锁紧螺钉等。

总体而言，PEI是一款具有高耐热，优秀的机械性能，电性能，耐化性，天然阻燃，低烟无毒。但对某些化学品敏感，抗冲击性能一般，流动性较普通工程塑料差，需要高料温，模温成型，这些在设计产品，模具和加工时都要特别注意。世界上没有完美的材料，有的话那它也会必有一个缺点，那就是贵。在使用时我们要充分评估产品的主要需求和对缺点的规避方案。