特種工程塑料
介紹：特種工程塑料也叫高性能工程塑料是指綜合性能更高，長期使用溫度在150℃以上的工程塑料,主要用于高科技,軍事和宇航、航空等工業(yè)。
特種工程塑料主要包括聚苯硫醚(PPS)，聚砜(PSF),聚酰亞胺(PI), 聚芳酯(PAR)，液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮(PEEK)，含氟聚合物等，特種工程塑料種類多，性能優(yōu)異價格昂貴。
聚苯硫醚（PPS）
聚苯硫醚全稱為聚苯基硫醚，是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂，英文名為polyphenylene snlfide（簡稱PPS）。
PPS是結晶型（結晶度55%-65%）的高剛性白色粉末聚合物，耐熱性高（連續(xù)使用溫度達240℃）、機械強度、剛性、難燃性、耐化學藥品性，電氣特性、尺寸穩(wěn)定性都優(yōu)良的樹脂，耐磨、抗蠕變性優(yōu)，阻燃性優(yōu)。有自熄性。達UL94V-0級，高溫、高濕下仍保持良好的電性能。流動性好，易成型，成型時幾乎沒有縮孔凹斑。與各種無機填料有良好的親和性。增強改性后可提高其物理機械機械性能和耐熱性（熱變形溫度），增強材料有玻璃纖維、碳纖維、聚芳酰胺纖維、金屬纖維等，以玻璃纖維為主。無機填充料有滑石、高嶺土、碳酸鈣、二氧化硅、二硫化鉬等。
PPS/PTFE、PPS/PA、PPS/PPO等合金已商品化，PPS/PTFE合金改進了PPS的脆性，潤滑性和耐腐蝕性，PPS/PA合金為高韌性合金。
玻纖增強PPS具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐磨性、抗蠕變性、在寬范圍（溫度、濕度、頻率）內有極佳的機械性能和電性能，介電量數(shù)小、介電損耗低。作為耐高溫，防腐涂料，涂層可以在180℃ 下長期使用；電子電器工業(yè)上作連接器，絕緣隔板，端子，開關；機械和粘密機械在做泵、齒輪、活塞環(huán)貯槽、葉片閥件，鐘表零部件，照相機部件；汽車工業(yè)上汽化器。分配器部件，電子電氣組等零件，批氣閥氣，傳感器部伯件；家電部件有磁帶錄相機結構部件、品體二極管、各種零件；另個還用于宇航、航空工業(yè)， PPS/PTFE可做防粘、耐磨部件及傳動件，如軸泵。
聚砜類樹脂是20世紀60年代中期以后出現(xiàn)的一類熱塑性工程塑料，是一類主鏈上含有砜荃和芳核的非結晶性熱塑性工程塑料。
按其化學結構可分為脂族聚砜和芳族聚砜。脂族聚砜不耐堿，不耐熱，無實用價值，而芳族聚砜中的雙酚A聚砜及其改性產品--非雙酚A的聚芳砜，以及聚醚砜，則有較廣泛的用途，是業(yè)已商業(yè)化生產的高分子量聚砜樹脂。
雙酚A聚砜樹脂是美國聯(lián)碳公司（UCC）于1965年開發(fā)成功的，商品名為Udel polysuifone；
聚芳砜是美國3M公司在1967年開發(fā)成功的，商品名為Astrel；
聚醚砜由英國卜內門公司（ICI）于1972年開發(fā)成功的，商品名為Victrex。
聚砜類樹脂結構中的氧都具有高度共振二芳基砜集團，硫原子處于完全氧化狀態(tài)，砜基的高共振使聚砜類樹脂具有極其出色的耐氧化性能和耐熱性能，具有出色的熔融穩(wěn)定性，這些都是高溫模塑和擠出成型必須具備的加工性能。
聚砜
介紹：聚砜是分子主鏈中含有鏈節(jié)的熱塑性樹脂，英文名Polysalfone（簡稱PSF或PSU）有普通雙酚A型PSF（即通常所說的PSF），聚芳砜和聚醚砜二種。
PSF是略帶琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力學性能優(yōu)異，剛性大，耐磨、高強度，即使在高溫下也保持優(yōu)良的機械性能是其突出的優(yōu)點，其范圍為為-100~150℃, 長期使用溫度為160℃,短期使用溫度為 190℃,熱穩(wěn)定性高,耐水解,尺寸穩(wěn)定性好,成型收縮率小, 無毒,耐輻射,耐燃,有熄性。在寬廣的溫度和頻率范圍內有優(yōu)良的電性能?；瘜W穩(wěn)定性好，除濃硝酸、濃硫酸、鹵代烴外，能耐一般酸、堿、鹽、在酮，酯中溶脹。耐紫外線和耐候性較差。耐疲勞強度差是主要缺點。PSF成型前要預干燥至水份含量小于0.05%。PSF可進行注塑、模壓、擠出、熱成型、吹塑等成型加工，熔體粘度高，控制粘度是加工關鍵，加工后宜進行熱處理，消除內應力。可做成精密尺寸制品。
PSF 主要用于電子電氣、食品和日用品、汽車用、航空、醫(yī)療和一般工業(yè)等部門，制作各種接觸器、接插件、變壓器絕緣件、可控硅帽 ，絕緣套管、線圈骨架、接線柱 ，印刷電路板、軸套、罩、電視系統(tǒng)零件、電容器薄膜，電刷座，堿性蓄電池盒、電線電纜包覆。PSF還可做防護罩元件、電動齒輪、蓄電池蓋、飛機內外部零配件、宇航器外部防護罩，照相器檔板，燈具部件、傳感器。代替玻璃和不銹鋼做蒸汽餐盤，咖啡盛器，微波烹調器、牛奶盛器、擠奶器部件、飲料和食品分配器。衛(wèi)生及醫(yī)療器械方面有外科手術盤、噴霧器、加濕器、牙科器械、流量控制器、起槽器和實驗室器械，還可用于鑲牙，粘接強度高，還可做化工設備（泵外罩、塔外保護層、耐酸噴嘴、管道、閥門容器）、食品加工設備，奶制品加工設備、環(huán)?？刂苽魅驹O備。
聚芳砜（PASF）和聚醚砜（PES）耐熱性更好，在高溫下仍保持優(yōu)良機械性能。
學 名：聚芳砜，聚苯醚砜
英 文 名：Polyarylsulfone,簡稱PAS
1、發(fā)展史
聚芳砜于1967年由美國3M公司開發(fā)并以Astrel360牌號出售，后將生產及銷售權轉讓給Carborundum公司，目前由該公司在世界范圍內仍以Astrel360牌號生產銷售。
2、主要生產方法
Astrel 360聚芳砜是由4、4′-二碳酰二氯二苯醚與聯(lián)苯的Friedel-Crafts聚合反應來制備。
3、理化性能
Astrel 360聚芳砜典型特性為耐熱，能在空氣中溫度260℃條件下長期老化。
4、加工成型
聚芳砜可采用注射、擠出或壓縮成型技術加工成制品。但聚芳砜具有高的熔融粘度，所以對加工設備有特殊的要求，一般采用專用的加工設備以滿足加工溫度400～425℃。壓力要求為140～210MPa(20300～30450psi)，模具溫度為230～280℃。
5、應用領域
聚芳砜主要應用于電氣、電子工業(yè)領域，多為軍工產品的多插頭的接觸器、印刷電路板的基板及插座。這些制件要求具有良好的機械性能、熱性能和耐化學性能。
在美國市場上，除Astrel牌號外，還有一種Radel型號的聚芳砜產品，其性能指標如表(略)
學 名：聚醚砜、聚芳醚砜
英 文 名：polyethersulfone,簡稱PES
1、發(fā)展史
聚醚砜由卜內門（ICI）公司于1972年開發(fā)并以Victrex商品牌號銷售于全世界。德國巴斯夫（BASF）公司以Ultrason E商品牌號生產并銷售。近幾年來，世界各國工程熱塑樹脂的生產和銷售一直處于低谷狀態(tài)，其中以聚醚砜尤為突出。卜內門公司已于1991年將其生產能力為5000噸/年的聚醚砜裝置關閉。目前最大生產商為巴斯夫公司。國內吉林大學中試化工廠、長春應用化學研究所和徐州工程塑料廠有少量試產品種。
2、主要生產方法
PES的生產路線有兩條，即雙酚路線和單酚路線。這兩條路線均為親核高溫置換反應、聚合反應過程中添加強堿、采用高沸點惰性溶劑。
3、理化性能
由于聚醚砜分子結構中不存在任何酯類結構的單元，聚醚砜具有出色的熱性能和氧化穩(wěn)定性。經UL確認聚醚砜連續(xù)使用溫度為180℃，并滿足UL94V-0級阻燃要求，（厚度為0.51mm）。聚醚砜耐應力開裂，不溶于極性溶劑如酮類和一些含鹵碳氫化合物。耐水解，耐極大多數(shù)酸、堿、脂類碳氫化合物、醇、油及脂類。可以通過對其分子量的控制或添加各種增強材料、各種纖維，以提高聚合物的性能。該樹脂滿足美國FDA要求可使用于與食品接觸的制件。
4、加工成型
聚醚砜雖然是一種高溫工程熱塑樹脂，但仍可以按常規(guī)熱塑加工技術進行加工?？刹捎米⑸涑尚汀D出成型、吹塑成型、壓縮成型或真空成型。高模溫有助于成型和減小成型引起的應力。一般注射成型溫度為310～390℃，模溫為140～180℃。PES是一種無定形樹脂，模收縮率很小，可加工成對容限要求高及薄壁的制品。
5、改性產品
典型改性聚醚砜品種有玻璃纖維增強及碳纖維改性的導電型樹脂。
6、應用領域
聚醚砜具有特有的設計性能，包括：寬溫度范圍內（－100～200℃）高機械性能；高熱變形溫度及良好耐熱老化性能；長期使用溫度達180℃；制品耐侯性好；阻燃及低煙密度性；良好電性能；透明等。因此PES制品大量應用于電氣、電子、機械、醫(yī)療、食品及航空航天領域。
電氣及電子工業(yè)中的應用，主要包括線圈骨架、接觸器、二維及三維空間結構的印刷電路板、開關零件、燈架基座、電池及蓄電池外罩、電容器薄模等。由于PES制品長期使用溫度達180℃，屬UL94V-0級材料，具有高尺寸穩(wěn)定性能、良好的電絕緣性能，因而使其成為電氣工程結構材料的首選材料。
機械工業(yè)中的應用，主要選用玻璃纖維增強牌號，制件具有耐蠕變、堅硬、尺寸穩(wěn)定等特性。適合制作軸承支架及機械件的外殼等。
汽車制造工業(yè)中的應用，主要有照明燈的反光件，峰值溫度達200℃，并且可制成鋁合金反光器件。還有汽車的電器連接器、電子、電-機械控制元件、座架、窗、面罩、水泵及油泵等。
航空領域的應用，已通過聯(lián)邦航空規(guī)范條款25•853及客機技術標準條款1000•001，用于飛機內部裝飾件包括支架、門、窗等，以提高安全性。聚醚砜對雷達射線透過率極佳，目前雷達天線罩已用其代替過去的環(huán)氧制件。
醫(yī)療衛(wèi)生領域的應用。聚醚砜制件耐水解，耐消毒溶劑。制品包括鉗、罩、手術室照明組件離心泵外科手術器件的手柄、熱水器、熱水管、溫度計等。
廚房用具的應用，包括咖啡器、煮蛋器、微波器、熱水泵等。
照明及光學領域的應用，包括反光器、信號燈。聚醚砜制件有著色透明、對UV穩(wěn)定、可長期在室外環(huán)境下使用等特性。
聚醚砜可通過溶劑技術制備成各種具有高機械強度的超濾膜、滲透膜、反滲透膜及中孔纖維。其制品用于節(jié)能、水處理等領域。
由于聚醚砜屬于無定形樹脂范疇，可以作為涂層材料應用于金屬表面的涂覆。
7、開發(fā)動向
聚醚砜開發(fā)以共聚改性為主，其目的是提高其綜合性能和加工性能，以滿足市場的需求。卜內門公司開發(fā)出聚醚砜/聚砜的共聚物，其組份百分含量不同，樹脂性能也有不同的同性能產品。該共聚物具有比聚砜更高的熱變形溫度，比聚醚砜更低的吸水性，具有更佳的流動加工性能，并可以用GF增強。
卜內門公司最近開發(fā)出牌號為Super-Shield的聚醚砜涂料。可與Fluon-one-Coat一起使用于廚房器具，形成不粘復合涂層。
巴斯夫公司最近開發(fā)出聚醚砜熱塑硬質泡沫材料。該材料具有高熱變形溫度、耐熱老化、低煙揮發(fā)密度、低毒性、耐水解、耐酸和堿等特性。這種硬質泡沫材料與聚醚砜樹脂的復合材料一起用于航空航天領域前途廣闊。由于該材料具有堅硬、質輕的特性，還可以用于造船、火車、醫(yī)療及體育用品的制件。
芳族聚酰胺（Polyamide Aromatic，簡稱PARA）的纖維及其復合材料具有高拉伸強度高模量較低的伸長率、耐燃燒、耐高溫、耐有機溶劑和燃料、潤滑劑等特性，因此在工程方面有廣泛用途，目前已開發(fā)在工業(yè)上應用的有PPTA、MPIA、PBA等。
一、聚對苯酰胺
學 名 聚對苯甲酰胺
英 文 名 Poly(p-benzamide)，簡稱PBA
化學結構
（一）發(fā)展史
美國杜邦公司于1916年首先介紹芳族聚酰胺-聚間苯二甲酰間苯二胺（Nomex）纖維，1970年介紹了聚對苯酰胺（Fibre B或PRD-49），1972年又介紹了較韌性的聚1，4-苯撐對苯二酰胺（Kevlar 49）纖維，分析表明Kevlar纖維為代表。
1977年我國開始研制聚對苯酰胺，1990年上海市合成樹脂研究所完成年產3噸中試鑒定。
（二）主要生產方法
1.樹脂生產
以對氨基苯甲酸為單位、N-甲基吡咯烷酮為溶劑，在催化劑、助催化劑存在和80～90℃的條件下，反應3小時。然后，將物料沉析到酒精中，用水洗滌樹脂，干燥，即可得到紡絲用樹脂。樹脂的特性粘度控制在1.8～2.2范圍內。
2.液晶漿液的制備
將芳綸-I樹脂溶解在含有4～6%助溶劑的有機溶劑（二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮）中，聚合物濃度控制在9～10%左右，即可得到光學上各向異性的液晶漿液。
3.濕法紡絲
將上述液晶漿液過濾，置于貯料筒中脫泡24小時，紡絲液經紡絲計量泵計量后，再經過濾器送至噴絲頭，通過Φ0.05～0.08×500～1000孔紡絲帽，以每分鐘10～20米的速度從噴絲孔噴入到凝固浴中。凝固浴為20～40%的有機溶劑水溶液，溫度為40～50℃。從凝固出來的纖維經水充分洗凈，干燥后，即得芳綸-I原絲。原絲在惰性氣體中（3～5升/分，500～550℃）熱處理3～5秒，即得到芳綸-I纖維。
（三）理化性能
1.物理性能
纖維色澤：淡黃色
相對密度：1.4655g/cm3
復絲旦度：1000～1500旦
細度：1.0～1.5旦
復絲強度：2337～2585Mpa
伸長率：1.5～2.5%
彈性模量：＞147Gpa
芳綸-I性能接近Kevlar-149的性能，兩者比較如表
2.熱性能
芳綸-I與Kevlar-49浸漬環(huán)氧樹脂后耐熱穩(wěn)定性相近，未涂環(huán)氧樹脂則芳綸-I的熱穩(wěn)定性優(yōu)于Kevlar-49。
芳綸-I在280℃空氣中恒溫老化100小時，性能基本沒有變化。
芳綸-I在320℃的恒溫熱老化性能見表
（四）應用領域
聚對苯酰胺纖維是一種高強度、高模量、低密度的芳核酰胺纖維。其纖維密度（1.42～1.46g/cm3為玻璃纖維的60%，為碳纖維的80%，拉伸強度3.4～4.1Gpa，拉伸模量82.7～137.9Gpa，壓縮強度僅為拉伸強度的20%，顯示出延展性，可以壓縮和彎曲，能夠吸收能量。它廣泛用于熱塑性塑料和熱固性塑料的增強，是尖端復合材料的高效增強劑。典型應用包括：
1.導彈、核武器、宇航等軍用復合材料?？纱蠓葴p輕自重，提高射程和載荷能力。
2.利用其超剛性、低密度性能，用其復合材料作雷達罩及天線骨架。
3.用其復合材料做飛機的地板材料、整流罩、機體門窗、內裝飾等結構材料。
4.利用其高強度和低伸長率特性作光纜、電纜、海洋電纜等的增強骨架材料。
5.體育器材。成功地用以制作賽艇、槳、羽毛球拍等。
6.各種高溫、耐磨的盤根、剎車片等。
7.橡膠制品。用以制作超高壓管、齒型帶、三角帶等。
學 名 聚對苯二甲酰對苯二胺
英 文 名 Poly(P-Phenylene terephthalamide)，簡稱PPTA
化學結構
（一）發(fā)展史
美國杜邦公司最早開發(fā)出聚間苯二甲酰間二胺(Nomex)纖維，1972年又成功地開發(fā)了聚對苯酰胺(Kevlar-29)和聚對苯二甲酰對苯二胺(Kevlar-49)纖維。1979年美國消費芳族聚酰胺的數(shù)量7000噸。目前，美國杜邦公司擁有三大家Kevlar纖維生產廠家，即：美國里滿德工廠年產能力2萬噸；英國梅唐工廠年產能力7000噸；東麗•杜邦公司的日本東海工廠年產能力2.5萬噸。
荷蘭阿克蘇公司和杜邦公司的專利糾紛解決后，阿克蘇公司積極開發(fā)芳族聚酰胺Twaron纖維，建有5000噸生產裝置。計劃1992年擴大到7000噸。該公司還打算和住友化學公司合作在日本建設芳族聚酰胺工廠。日本帝人公司在松山工廠生產Technora芳酰胺纖維，該公司準備與德國赫斯特公司合作在德國生產芳酰胺纖維。目前全世界聚對苯二甲酰對苯二胺纖維產量約6萬噸。
（二）要生產方法
1.樹脂生產
在裝有N-甲基吡咯烷酮的聚合釜中,加入氯化鋁(為投料量的1.2～1.8%)及吡咯(吡咯/對苯二胺=0.6～1.2摩爾),然后加入對苯二胺,溶解后分兩步加入對苯二甲酰氯粉末(對苯二胺濃度為0.20～0.45摩爾/升,酰氯過量0.30～2.5%),在氮氣保護、常壓下進行攪拌反應,反應溫度維持在-5℃～80℃,聚合物特性粘度為5.5～6.0.
2.紡絲
Kevlar纖維是采用聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）漆制備而成。PPTA是對-苯二酰胺和-苯二酰氯縮合反應的產品。將PPTA溶解于熱濃硫酸中，直到液晶固體濃度打20重量%止。PPTA-硫酸溶液通過干噴絲醉噴到混凝浴中（干噴-濕紡）。然后，用氫氧化鈉水溶液中和纖維，繼之水洗，干燥，制成Kevlar纖維。
（三）理化性能
1.樹脂性能
特性粘度≥4.5
灰分 ≤500ppm
色澤 淡黃
2.纖維性能
原 絲 熱處理絲
拉伸強度 2.8Gpa 2.8GPa
伸長率 5.76% 3.5%
彈性模量 51～64Gpa ≥96GPa
相對密度 1.44 1.45
3.熱性能
聚對苯二甲酰對苯二胺具有超高強度、超高模量、耐高溫和低密度等特性。其原絲及熱處理絲的熱失重情況見表
（四）應用領域
聚對苯二甲酰對苯二胺纖維可用作船舶和氣球的系留繩、漁具和采集資源用的牽引繩、游艇帆布、滑翔回收飛船、防彈西裝背心和賽馬服等防護服。還可用于復合材料的增強纖維，如用作輪胎簾布和皮帶簾布等。此外，還可用于飛機、汽車、體育用品等。我國生產的聚對苯二甲酰對苯二胺纖維已成功地用于導彈、飛機、汽車、光纜加強件、賽艇、弓箭、羽毛球等體育器材。
（五）開發(fā)動向
高強度、高模量、低密度芳酰胺纖維，今后仍將繼續(xù)向超高強度、超高模量、低密度的方向發(fā)展。就聚合體制備而言，連續(xù)擠出聚合是發(fā)展方向，但需要解決分子量控制問題。如何做得分子量分布均勻的聚合體仍是需要努力解決的問題。此外，降低原料成本，降低纖維價格，也是當務之急。只有降低價格，提高質量，才更具有競爭能力。
我國的芳綸-Ⅱ型、美國杜邦公司的Kevlar、荷蘭阿克蘇公司的Twaron和日本帝人公司的Technora，產品性能的比較見表
聚酰亞胺
介紹：聚酰亞胺是分子結構含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，英文名Polyimide(簡稱PI)，可分為均苯型PI，可溶性PI，聚酰胺-酰亞胺（PAI）和聚醚亞胺（PEI）四類。
PI是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一，有的品種可長期承受290℃ 高溫短時間承受490℃的高溫，另外力學性能、耐疲勞性能、難燃性、尺寸穩(wěn)定性、電性能都好，成型收縮率小，耐油、一般酸和有機溶劑，不耐堿，有優(yōu)良的耐摩擦，磨耗性能.
PI成型方法包括壓縮模塑、浸漬、注塑、擠出、壓鑄、涂覆、流延、層合、發(fā)泡、傳遞模塑。
PI在航空、汽車、電子電器、工業(yè)機械等方面均有應用，可作發(fā)動機供燃系統(tǒng)零件、噴氣發(fā)動機元件、壓縮機和發(fā)電機零件、扣件、花鍵接頭和電子聯(lián)絡器，還可做汽車發(fā)動機部件、軸承、活塞套、定時齒輪，電子工業(yè)上做印刷線路板、絕緣材料、耐熱性電纜、接線柱、插座、機械工業(yè)上做耐高溫自潤滑軸承、壓縮機葉片和活塞機、密封圈、設備隔熱罩、止推墊圈、軸襯等。
學 名 聚均苯四甲酰亞胺
英 文 名 Polypyromellitimide,簡稱PMMI
1、發(fā)展史
1980年首次成功合成芳族聚酰亞胺，五十年代末期制備得到高分子量的芳族聚酰亞胺。1961年杜邦公司生產出聚均苯四甲酰亞胺薄膜（Kapton）。1964年開發(fā)生產聚均苯四甲酰亞胺膜塑料（Vespels）。1965年公開報道該聚合物的薄膜和模塑料，之后，粘合劑、涂料、泡沫和纖維相繼問世。六十年代中期，大量文獻涉及該聚合物的各有關方面。1977～1979年就有一千多篇有關稿件登載于美國化學文獻中，100多篇文獻向美國國家技術服務局登記。隨著電器、電子機器的小型化、輕量化，對耐熱性優(yōu)良的、電性能優(yōu)異的聚酰亞胺的需要量越來越多。1979年，美國消費聚酰亞胺2200噸。就薄膜而言，東麗•杜邦公司的Kapton年生產能力為565噸，鐘淵化學公司在日本的Apical年生產能力為170噸，該公司與Allied-signal公司合作在美國有一年產150噸Apical生產裝置，還準備在瑞士建設百噸級生產裝置。俄國報道不詳，從技術交流得悉，目前該國有一年產200多噸的生產裝置。美國年生產能力近2000噸。全世界擁有聚均苯四甲酰亞胺薄膜年生產能力近4000噸。日本對膜塑料的年需要量為20噸，估計美國年需要量200多噸。全世界總需要量為每年300多噸，預測今后將以每年10%的速度遞增。
我國對聚均苯四甲酰亞胺的研究始于1962年，1963年用于漆包線，1966年后薄膜、模塑料、粘合劑相繼問世，目前產量已達200多噸。
2、生產方法
加入一定量的二甲基乙酰胺到反應釜內，然后再加入4，4′-二氨基聯(lián)苯醚，待基本溶解后，加入均苯四甲酸二酐，反應溫度控制在50℃左右，得到透明的聚酰胺酸頂聚物溶液。預聚物脫除溶劑后，經300高溫脫水環(huán)化或加醋酐（脫水劑）、三乙胺（中和劑）成鹽沉淀，分離得到聚酰亞胺。
3、理化性能
模塑粉和模壓塑料的性能如下:
3.1模塑粉
外觀：淡黃色粉末
細度：≤250μm
表觀密度：≥0.35（克/cm3）
?。?.5%鄰甲酚溶液，溫度35℃時測定）
3.2模壓塑料
外觀：琥珀色半透明
表面電阻率：≥1015Ω
體積電阻率：≥1016Ω•cm
壓縮強度：≥160MPa
彎曲強度：≥180MPa
沖擊強度：≥100kJ/m2
介電損耗角正切（106赫茲）1×10-3～5×10-3
介電常數(shù)（106赫茲）3.0～3.5
4、加工成型
4.1薄膜
目前國內有兩種成型方法，即連續(xù)浸漬法和流延法。先在二甲基乙酰胺溶液中，制得濃度為15%～16%、比濃粘度20～50秒的聚酰胺酸溶液。然后，以多程浸膠機進行浸漬操作，用0.05mm厚的鋁箔作連續(xù)載體。每浸一次都經過烘烤干燥（180℃以下），除去溶劑，浸漬速度為3.5～6.5m/min。然后，在350℃下處理30～60分鐘，使聚酰胺酸膜脫水環(huán)化。待冷卻后，將聚酰亞胺化的薄膜從鋁箔上剝下，即得成品。若將聚酰胺酸溶液流延在連續(xù)運轉的不銹鋼基帶上，通過烘烤和高溫脫水環(huán)化，即可制取聚酰亞胺薄膜。
4.2模壓塑料
苯四甲酸二酐和4，4′-二氨基聯(lián)苯醚等摩爾反應制備的15～20%高粘度聚酰胺酸溶液，再加入叔胺催化劑，加熱沉淀，除去溶劑，再經300℃高溫處理，制成高比表面的模塑粉。最后，采用類似粉末冶金法，聚酰亞胺粉末加入模子中于300℃維持10分鐘，再加壓（275MPa）2分鐘，在保持壓力的條件下吹風冷卻，至溫度低于200℃后，解除壓力，出模即可。
4.3纖維
聚均苯四甲酰亞胺纖維是由它的先母料聚酰胺酸的DMAC(二甲基乙酰胺)溶液,在氣態(tài)環(huán)境中干紡成聚酰胺酸纖維,在充分拉伸的情況下轉化成聚酰亞胺纖維,熱轉化后于550℃完成纖維拉伸。這樣制成的纖維其拉伸強度為0.45GPa，伸長率為11.7%，模量為6.4GPa。
4.4涂料
聚酰胺酸可用作涂料材料。將其涂布到電線上，熱轉化成聚酰亞胺，即可產生一種重要的線纜涂料。前述的Pyre ML和Pyralin均屬此類聚均苯四甲酰亞胺涂料。
5、應用領域
聚均苯四甲酰亞胺薄膜可用于電動機、變壓器線圈的絕緣層和絕緣槽襯。與氟樹脂復合的薄膜，可用于航空電纜、扁平軟性電纜和電導體的包封材料。與銅箔復合的復銅板，可用作撓性印刷電纜、單層板和多層板、計算機打印頭上的軟帶、應變片上的接線柱等。
模塑料可用于特種條件下的精密零件、耐高溫自潤滑軸承、壓縮機活塞環(huán)、密封圈、鼓風機葉輪等。還可用于液氨接觸的閥門零件、噴氣發(fā)動機供應燃料系統(tǒng)的零件。
聚酰亞胺粘合劑可用于火箭、噴氣機翼的粘接以及金剛砂磨輪的粘接。
輕質耐燃彈性泡沫塑料可用于飛機座墊。
纖維可做中空纖維，用于分離混合氣體。
6、開發(fā)動向
聚均苯四甲酰亞胺薄膜占其用途的75%。今后不僅用作絕緣薄膜，而且功能膜尤其是氣體分離膜將會有大的發(fā)展。復銅箔應用也越來越廣泛，應用比例將逐漸增加。
膜塑料將進一步提高高溫的強度、伸長率和沖擊強度，以滿足苛刻環(huán)境中的應用要求。
學 名 聚酰胺-酰亞胺
英 文 名 Poly(amide-Imide)，簡稱PAI
1、發(fā)展史
1964年Amoco公司開發(fā)了電器絕緣用清漆（AI），1967年日立化成公司開發(fā)了HI-400系列清漆，1972年Amoco公司開發(fā)了模制材料（Torlon），1976年Torlon商品化。1979年美國聚酰胺-酰亞胺的消費量為1000噸，1988年美國的需要量為2000噸。目前世界有六家公司研制生產聚酰胺-酰亞胺。這些公司的商品：是美國Amoco公司的Torlon模塑料，日本東麗公司的TI-5000模塑料，TI-1000模塑料（熱固性），Amoco/三菱化成公司的Torlon，Amoco/GE公司的AI線纜涂料，日立化成公司的HI-400系列線纜涂料，Amoco公司的AmocoA-I涂料，法國Rhone-Poulenc公司的Kermel纖維。
我國上海市合成樹脂研究所、長春應用化學研究所、上海電磁線廠、哈爾濱油漆顏料總廠和天津絕緣材料廠，于70年代中期就開始對聚酰胺亞胺進行研究開發(fā)。目前薄膜、油漆均有產品銷售。
2、主要生產方法
(1)酰氯法
(2)異氰酸酯法
(3)直接聚合法
(4)亞胺二炭酸法
苯三酸酐的酰氯與芳族二胺反應制備聚酰胺-酰亞胺是一種重要的方法，其工藝如下：
反應釜內加入定量的4，4′-二氨基聯(lián)苯醚、二甲基乙酰胺、二甲苯，啟動攪拌。待物料全部溶解后，再加入1，2，4-偏苯三甲酸酰氯。反應溫度控制在25～35℃。當粘度達最大值時，用二甲基乙酰胺和二甲苯稀釋。然后，用環(huán)氧乙烷中和發(fā)應副產出鹽酸，可得到可溶性的聚酰胺-酰胺酸預聚體。若將此預聚體在高溫下脫水環(huán)化，即可制得不熔不溶的聚酰胺-酰亞胺。
3、理化性能
聚酰胺-酰亞胺的強度是當今世界上任何工業(yè)未增強塑料不可比擬的，其拉伸強度超過172MPa，在1.8MPa負荷下熱變形溫度為274℃。
Torlon聚合物在制造后還可能進行固態(tài)聚合物，通過后固化增加分子量提供更優(yōu)良的性能。后固化在260℃下發(fā)生，固化所需的時間和溫度主要取決于零件的厚度和形狀。
它可在220℃下長期使用，300℃下不失重，450℃左右開始分解。其粘接性、柔韌性及耐堿性更佳，可與環(huán)氧樹脂互混交聯(lián)固化，耐磨性良好。
4、加工成型
(1)模塑
注射成型前應將料進行預干燥。干燥條件為150℃、8小時。料筒溫度上限為360℃，模加工溫度為200℃。注射壓力盡量大，關閉增壓泵后降至保壓14～28MPa，背壓為0.3MPa。后固化時間，在170～260℃條件下，約三天左右。
(2)薄膜
聚酰胺-酰亞胺薄膜采用連續(xù)浸漬法制備。用400mm寬、0.05mm厚的鋁箔作連續(xù)載體。浸有預聚體溶液的鋁箔進入立式烘爐，于190℃下烘干，以除去溶劑。然后，于200～210℃下處理2～4小時，使預聚體膜脫水環(huán)化。待冷卻后，將薄膜由鋁箔上剝下即可。
(3)漆包線
一般大規(guī)格的漆包圓線與漆包扁線均在立式漆包機上涂制，而細線則在臥式漆包機上涂制，均采用毛氈涂線法。爐溫與浸漬速度隨漆包線的規(guī)格不同而變化。如1mm漆包線，爐溫控制在200～300℃，浸漬速度為每分鐘4～6米。
5、應用領域
聚酰胺-酰亞胺具有優(yōu)良的機械性能，本色料拉伸強度為190MPa。模制塑料主要用于齒輪、輥子、軸承和復印機分離爪等。它具有良好的耐燒蝕性能和高溫、高頻下的電磁性，可作飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結構材料。它對金屬和其它材料有很好的粘接性能，適用作漆包線漆、浸漬漆、薄膜、層壓板材、涂層和粘合劑。例如：用它制作的漆包線已用于H級深水潛水電機上；層壓板用于印刷線路板和插座；薄膜作絕緣包扎材料。
6、開發(fā)動向
取酰胺-酰亞胺與聚均苯四甲酰亞胺比較，有較低的軟化點和熱變形溫度，有較高的吸水率、相對介電常數(shù)和介質損耗角正切性能。今后發(fā)展方向是增強改性，同其它塑料進行合金化，以改善其不利的性能，滿足更多用途的需要。學 名 聚氨基雙馬來酰亞胺
英 文 名 Polyamino-bis-mieimide，簡稱PABM
1、發(fā)展史
1969年法國Rhone-Poulenc公司首先開發(fā)成功凱里末德（Kerimid 601）雙馬來酰亞胺預聚體。該聚合物在固化時不發(fā)生副產物氣體，容易成型加工，制品無氣孔。它是先進復合材料的理想母體樹脂和層壓材料用樹脂（Kerimid）。該公司以這種樹脂為基礎，制備了壓縮和傳遞模塑成型用材料(Kinel)。聚氨基雙馬來酰亞胺具有良好的綜合平衡性能，其耐熱溫度高，在350℃下也不發(fā)生分解，加上原料來源廣泛，價格便宜，因此，近年來發(fā)展了許多品種。目前，正在開發(fā)交聯(lián)型材料，以丙烯型增韌劑改性提高機械強度，用雙馬來酰亞胺酸脫醇環(huán)化制備雙馬來酰亞胺單體，改善工藝，降低成本，加速聚氨基雙馬來酰亞胺的發(fā)展。預測到20世紀末前，該樹脂要求將以每年15%的速度遞增。我國對聚氨基雙馬來酰亞胺的研究開發(fā)，從20世紀70年代中期開始，目前仍處于試制開發(fā)階段。
2、主要生產方法
聚氨基雙馬來酰亞胺的生產方法有兩種：一是以順丁烯二酸酐與芳族二元胺反應合成雙馬來酰亞胺中間體，然后與芳族二胺反應制備而成，此種方法一般稱為間接合成法；二是以順丁烯二酸酐與芳族二胺一步反應制備而成，一般稱為直接法制備聚氨基雙馬來酰亞胺。
間接法制備聚氨基雙馬來酰亞胺的過程如下：
馬來酸與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，反應生成雙馬來酰亞胺，經加熱或化學轉換，脫水或脫醋酸環(huán)化，制取雙馬來酰亞胺(MBI)。然后，MBI和MDA加成反應制備而成聚氨基雙馬來酰亞胺。
1970年以來用直接法合成聚氨基雙馬來酰亞胺逐漸增多。西德、日本相繼發(fā)表了不少這方面的文獻。歸納起來大致有三種方法。
(1)氨基酰胺酸法：
順丁烯二酸酐與芳族二胺作用生成聚氨基雙馬來酰亞酸，再用聚氨基雙馬來酰亞酸分子上的羧基和酰胺基反應，在加熱情況下，通過與氨基的氫離子移位加成反應，制得聚氨基酰胺酸，然后，加熱脫水閉環(huán)生成聚氨基雙馬來酰亞胺。
(2)酯胺鹽法：
順丁烯二酸酐與甲醇反應制取順丁烯二酸單甲酯，接著與芳族二胺作用生成氨基酯銨鹽，經加熱脫水生成單甲酯酰銨鹽，然后，氫離子位移加成反應，生成聚單甲酯酰胺，脫醋酸閉環(huán)化，最后制得聚氨基雙馬來酰亞胺。
(3)醋酸催化法：
此法是以醋酸作催化劑和反應介質，讓順丁烯二酸酐與芳族二胺直接反應，制備聚氨基雙馬來酰亞胺。
3、理化性能
用這種聚合物制備的混料和層壓制品，耐熱性高，能在200℃下長期使用，在200℃老化一年仍保持過半的力學性能，的確是良好的H級絕緣材料。它的電性能良好，在寬溫度范圍內和各種頻率下其介質損耗角正切沒有變化。磨耗和摩擦系數(shù)小，摩擦系數(shù)為0.1～0.25，磨耗量為0.002～0.04mm（低PV值情況）。它的耐化學藥品性和輻射性能優(yōu)良，可耐108戈瑞輻照，燃燒性能可達UL94 V-0級。
4、加工成型
Kinel成型材料大致可分成構造用共混料和滑動零件用混料兩類。前者摻混了不同長度的玻璃纖維；后者摻混了石墨或石墨和二硫化鉬或聚四氟乙烯粉末。
構造用混料的成型加工性和成型條件如下：
Kinel5504含有長度為6mm的玻璃纖維，其體積因素高達8.3（密度0.25g/cm3），通過壓縮成型可以得到力學性能優(yōu)良的成型品。造粒條件為120～130℃和20～40MPa，成型條件是加工溫度230～250℃，壓力10～30MPa，固化時間1mm厚/2分鐘，成型時預熱溫度為200℃左右，成型品放在干燥爐中于250℃后固化24小時。
為了改善其脫模性，可用硅油或聚四氟乙烯氣溶膠仔細涂布模子，模型表面要求鍍鉻。
Kinel5514所含玻璃纖維量稍低，且玻纖長度為3mm，體積因素為4.7（密度0.25g/cm3 ），可壓縮成型制小型精密零件。成型條件同Kinel5504一樣。
Kinel5515流動性好，固化速度快，用傳遞成型加工制品。造粒和預熱條件和前述品種一樣。傳遞模塑的成型溫度、固化時間和注入壓力分別為200℃，1mm厚/1分鐘，30～60MPa。后固化條件以200℃，24小時為適宜。
滑動零件用共混料的成型條件，雖因品種而異，但大體相同。
Kinel5505、Kinel5508,前者含25%粉狀石墨，后者含40%粉狀石墨均系壓縮成型材料。體積因素分別為4.0（密度0.36g/cm3 ）和4.6（密度0.34g/cm3 ）。造粒和預熱條件和其它品種相同，但在造粒時可利用冷壓縮或造粒機，造粒壓力為10～40MPa。成型溫度、成型壓力和固化時間分別為220～260℃，10～30MPa，1mm厚/2～4分鐘，后固化條件是250℃，24hr。
Kinel5518是含聚四氟乙烯粉末的微粉狀壓縮成型用材料，可用于泡沫薄片。成型條件和加石墨的品種相同。唯后固化溫度采用200℃為好。
Kinel5517是含石墨和二硫化鉬的品種,可用于減摩擦零件.可進行壓縮成型和燒結成型.體積因素為5.0(密度0.3g/cm3 )。壓縮成型條件和其它化滑動零件用材料相同。
在燒結成型時，首先將粉末成型材料加入冷模具內，以100～200MPa的壓力進行高壓成型。打開模具取出成型物移入加熱爐中，以程序控制于180～250℃加熱制品（例如180～185℃，30min，185～200℃/1hr，200℃，4hr，200～250℃，1hr，250℃，4hr，共約11小時）。將成型品冷卻到室溫，從爐中取出成型品。沒有必要進行后固化。
5、應用領域
聚氨基雙馬來酰亞胺（PAMB）的力學性能、耐熱性、電絕緣性、耐輻照特性和熱堿水溶液性良好，作為構造材料應用適用于電機、航空機、汽車零件和耐輻照材料等?；瑒恿慵肒inel材料的主要用途是止推軸承，軸頸軸承、活塞環(huán)、止推墊圈、導向器、套管和閥片等。
在汽車領域，可用于發(fā)動機零件、齒輪箱、車輪、發(fā)動機部件、懸架干軸襯、軸桿、液力循環(huán)路線和電器零件等。
在電器領域，可用于電子計算機印刷基板、耐熱儀表板、二極管、半導體開關元件外殼、底板和接插件等。
在航空航天領域，可用于噴氣發(fā)動機的管套、導彈殼體等。
在機械領域，可用以制作齒輪、軸承、軸承保持架、插口、推進器、壓縮環(huán)和墊片等。
在其它領域，可用以制作原子能機器零件、砂輪粘合劑等。
6、開發(fā)動向
Kinel成型材料和其它聚酰亞胺樹脂材料相比，成型加工較容易，而性能相當。然而其成型加工性比一般熱固性樹脂差些。今后應重點開發(fā)成型性能更好的品種，以滿足用戶的需要。
學 名 聚醚酰亞胺
英文名 Polyetherimide,簡稱PEI
1、發(fā)展史
1972年美國GE公司開始研究開發(fā)PEI，經過10年時間試制、試用，于1982年建成5000噸生產裝置，并正式以商品Ultem在市場銷售。目前，全世界年需要量為10000噸左右。以后，為提高產品的耐熱性，GE公司還開發(fā)了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有對苯二胺結構，致使玻璃化溫度（tg）從215°提高到227°，因而適應電子零件超小型電子管表面粘貼技術（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。
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，目前處于供不應求狀態(tài)。該所正準備建設100t/a PEI生產裝置，以滿足國防軍工的需要。該所的聚醚酰亞胺YS30，結構中含有二苯醚二胺，其產品耐水解性能更佳。
2、主要生產方法
聚醚酰亞胺是由4，4′-二氨基二苯醚或間（或對）苯二胺與2，2′-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐在二甲基乙酰胺溶劑中經加熱縮聚、成粉、亞胺化而制得。
在上述方法中，又可分成多硝基取代法和多環(huán)縮聚過程。前者首先進行環(huán)化反應，生成酰亞胺環(huán)，然后進行芳族親核硝基取代反應，形成柔性醚"鉸鏈"。后者是先進行環(huán)化反應，然后進行環(huán)化反應，聚合物的生成工序是多環(huán)縮聚過程。
PEI可用熔融縮聚法制備。這一方法從經濟上，生態(tài)和技術的觀點來看，都是有發(fā)展前途的。由于該法不使用溶劑，聚合物中不會含有溶劑，這對加工和使用都有重要意義。
PEI還可用連續(xù)法直接在擠出機制造。該法操作步驟是：起始化合物的混合物依次通過擠出機內具有不同溫度的區(qū)域，由單體混合的低溫區(qū)移向最終產品溶融的高溫區(qū)。環(huán)化反應生成的水，經適當?shù)目诳讖臄D出機中不斷排出，通常在擠出機的最后區(qū)域借助真空減壓抽出。從擠出機的出料口可得到聚合物粒料或片材。還可在擠出機內直接使PEI和各種填料混合，制得以PEI為主的配混料。
在這些方法中，溶液聚合是目前工業(yè)生產的方法。然而擠出機連續(xù)擠出聚合方法已由上海市合成樹脂研究所在小型裝置上開發(fā)成功，可以推向工業(yè)生產。
3、理化性能
聚醚酰亞胺具有優(yōu)良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能，并可透過微波。加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強改性的目的。也可和其它工程塑料組成耐熱高分子合金，可在-160~180℃使用。上海市合成樹脂研究所企業(yè)標準SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亞胺塑料》，主要性能指標見表3-47。
4、加工成型
聚醚酰亞胺可用注塑和擠出成型，且易后處理和用膠粘劑與各種焊接法同其它材料接合。由于熔融流動性好，通過注塑成型可以制取形狀復雜的零件。加工前須在150℃充分干燥4小時，注塑溫度為337~427℃，模具溫度為65~117℃。YS30的注塑條件如下：
預熱 150℃，4小時
料筒溫度：
前段 300~320℃
后段 330~410℃
注塑壓力 60~100MPa
保壓時間 5~30秒
冷卻時間 5~30秒。
5、應用領域
聚醚酰亞胺具有優(yōu)良的綜合平衡性能，卓有成效地應用于電子、電機和航空等工來部門，并用作傳統(tǒng)產品和文化生活用品的金屬代用材料。
在電器、電子工業(yè)部門，聚醚酰亞胺材料制造的零部件獲得了廣泛的應用，包括強度高和尺寸穩(wěn)定的連接件、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，可使元件結構最佳化，簡化其制造和裝配步驟，保持更精確的尺寸，從而保證最終產品的成本降低約40%。
耐沖擊性板材Ultem1613用于制飛機的各種零部件，如舷窗、機頭部部件、座件靠背、內壁板、門覆蓋層以及供乘客使用的各種物件。PEI和碳纖維組成的復合材料已用于最新直升飛機各種部件的結構。
利用其優(yōu)良的機械特性、耐熱特性和耐化學藥品特性，PEI被用于汽車領域，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）。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。
聚醚酰亞胺泡沫塑料，用作運輸機械飛機等的絕熱和隔音材料。
PEI耐水解性優(yōu)良，因此用作醫(yī)療外科手術器械的手柄、托盤、夾具、假肢、醫(yī)用燈反射鏡和牙科用具。
在食品工業(yè)中，用作產品包裝和微波爐的托盤。
PEI兼具優(yōu)良的高溫機械性能和耐磨性，故可用于制造輸水管轉向閥的閥件。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。還可用作耐高溫膠粘劑和高強度纖維等。
6、開發(fā)動向
國外聚醚酰亞胺主要是美國通用電器公司生產銷售。目前發(fā)展趨勢在于提高耐熱性，為此引入對苯二胺結構和與其它特種工程塑料組成合金，為提高PEI機械強度，而采用PC、PA等工程塑料組成合金。聚合工藝方面正在開發(fā)雙螺桿連續(xù)擠出聚合反應技術，預計不久將會實現(xiàn)工業(yè)化生產。
