PEI（ポリエーテルイミド）の総合ガイド

ポリエーテルイミド (PEI) は優れた熱的、機械的、電気的特性を備えており、自動車、航空宇宙、産業、その他の分野にわたる高性能アプリケーションでの地位を確保しています。

主要な特性 (機械的、熱的、電気的など) を含むポリエーテルイミドを詳細に調べ、それがハイエンドのエンジニアリング用途にとって理想的な選択肢となる理由を理解します。さらに、その製造プロセスとこのポリマー材料の加工条件について学びます。まずはPEIの基本的な特徴を理解しましょう。

                                             

PEI は PI の加工性を向上させます

ポリイミドは、高い強度重量比、熱酸化安定性、優れた機械的特性、高温耐性などを特徴とする比較的新しい種類の特殊プラスチック材料です。

ポリイミドの特徴的な基はイミド基、つまり -C=ONC=O- 基です。

ポリエーテルイミドは、ポリイミドに関連する課題、つまり、このポリマー系は容易に溶融加工できず、完成部品が非常に高価になる傾向があるという課題を克服するために開発されました。

ポリイミド分子鎖に適切なエーテル結合を導入すると、芳香族イミドの優れた機械的および熱的特性を維持しながら、良好な溶融加工性を実現するのに十分な柔軟性が得られます。

• イミド基は高温性能を与えます。
  
  

• エーテル基により溶融加工が可能になります。
  
  

ポリエーテルイミドは、1982 年に General Electric (現在は SABIC として知られています) によって ULTEM™ 樹脂という商品名で最初に開発されました。

                                                                                         ポリエーテルイミド（PEI）の分子構造

現在、PEI は、SABIC、RTP Company、Lehmann & Voss、Quadrant、PolyOne などの複数のサプライヤーから入手できます。

ポリエーテルイミド (PEI) は、高温耐性と優れた機械的および電気的特性で知られる非晶質エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。

• 分子式: [C₃₇H₂₄O₆N₂]
  

• 分子量: 592.61 g/g-mol

  
  

この高性能ポリマーは、高い引張強度、優れた難燃性、低発煙性も備えており、自動車、電気、医療、その他の産業用途に理想的な材料となっています。ポリエーテルイミドの高温耐性は、ポリケトン、ポリスルホン、およびポリフェニレンスルフィドと競合します。

ポリエーテルイミドの合成

PEIは、テトラカルボン酸二無水物（ビスフェノールAと無水フタル酸の反応から生成される）などのビスフェノールA二無水物と、m-フェニレンジアミンなどのジアミンとの縮重合反応によって生成されます。

初期の実験室プロセスでは、高価で困難な合成が必要でした。さらなる開発により一連のブレークスルーがもたらされ、その結果、製造プロセスが簡素化され、コスト効率が向上しました。このプロセスの最終ステップには、上の図に示すように、m-フェニレンジアミンによる二無水物のイミド化が含まれます。 PEI の Tg は 217 °C です。

ポリエーテルイミド (PEI) は、高温耐性、優れた機械的特性、および優れた電気的性能で知られるエンジニアリング熱可塑性プラスチックです。

PEIの主な特性 

ポリエーテルイミドの基本的かつ重要な特性についてはすでに説明しました。所望の最終用途に特定の熱可塑性プラスチックを選択する前に、これらに加えて、他のさまざまな特性を考慮する必要があります。

• PEIは、琥珀色の半透明を有する非晶性熱可塑性樹脂です。

• この樹脂は、高い曲げ温度 (264 psi で 200°C)、高い引張強度と曲げ弾性率 (480,000 psi)、および高温での機械的特性の良好な保持によって特徴付けられます。

• 高い比強度、剛性、柔軟性、優れた寸法安定性のユニークな組み合わせを提供します。

• さらに、この樹脂は良好な電気的特性を示し、マイクロ波周波数を含む幅広い温度および周波数にわたって安定性を維持します。

• 耐紫外線性、耐候性に優れています。

• PEI は添加剤を必要とせずに本質的に難燃性を備えています。

• 限界酸素指数 (LOI) は 47 と高く、NBS スモークチャンバーを組み合わせた結果では、すべての未充填熱可塑性プラスチックの中で比光学密度が最も低いことが示されています。

• ポリエーテルイミドはアルコール、酸、炭化水素溶媒に対して耐性がありますが、部分的にハロゲン化された溶媒には可溶です。

• PEI は優れた加水分解安定性も示します。

• ほとんどの PEI グレードは、UL94 難燃性評価 VTM-0 を有し、FDA 規格、EU 食品接触規格、および ISO10993 規格 (自然色) に準拠しています。

• ガラス強化により、ベース PEI の多くの有用な特性を維持しながら、より高い剛性と寸法安定性が得られます。ガラス強化により、優れた強度重量比とより高い引張強度を備えた製品が得られます。

                             

ポリエーテルイミド (PEI) の特性とスルホンポリマーの比較

PEI に関連する制限事項

• 非常に高コスト – 要求の厳しい用途に適しています。

• 着色性が低い。

• 極性塩素化溶媒、芳香族炭化水素、酢酸塩などの攻撃を受け、応力亀裂を引き起こします（以下のPEIとスルホンポリマーを比較した耐薬品性の表を参照）。

• 加工前に長い乾燥時間が必要です。

• 射出成形時に熱間金型が必要です。

                                                                              耐薬品性の比較