คู่มือฉบับสมบูรณ์ของ PEI (Polyetherimide)

โพลีเอเทอร์อิไมด์ (PEI) มีคุณสมบัติทางความร้อน ทางกล และทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทำให้สามารถใช้งานได้ที่มีประสิทธิภาพสูงทั่วทั้งยานยนต์ การบินและอวกาศ อุตสาหกรรม และภาคส่วนอื่นๆ

สำรวจโพลีเอเทอร์อิไมด์โดยละเอียด รวมถึงคุณสมบัติที่สำคัญ (ทางกล ความร้อน ไฟฟ้า ฯลฯ) และทำความเข้าใจว่าอะไรทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมระดับสูง นอกจากนี้ เรียนรู้เกี่ยวกับกระบวนการผลิตและเงื่อนไขในการแปรรูปวัสดุโพลีเมอร์นี้ เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจลักษณะพื้นฐานของ PEI

                                             

PEI ปรับปรุงความสามารถในการประมวลผลของ PI

โพลิอิไมด์เป็นวัสดุพลาสติกชนิดพิเศษประเภทที่ค่อนข้างใหม่ โดยมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง ความคงตัวของเทอร์โมออกซิเดชั่น สมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม ทนต่ออุณหภูมิสูง และอื่นๆ

กลุ่มคุณลักษณะของพอลิอิไมด์คือกลุ่มอิไมด์หรือกลุ่ม -C=ONC=O-

โพลีเอเทอร์อิไมด์ได้รับการพัฒนาเพื่อเอาชนะความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับโพลิอิไมด์ กล่าวคือ ตระกูลโพลีเมอร์นี้ไม่สามารถหลอมละลายในกระบวนการผลิตได้ง่าย และชิ้นส่วนสำเร็จรูปมักจะมีราคาค่อนข้างแพง

การแนะนำการเชื่อมโยงอีเทอร์ที่เหมาะสมในสายโซ่โมเลกุลโพลีอิไมด์ทำให้มีความยืดหยุ่นเพียงพอเพื่อให้ได้ความสามารถในการขึ้นรูปหลอมที่ดี ขณะเดียวกันก็รักษาคุณสมบัติทางกลและทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมของอะโรมาติกอิไมด์

• หมู่อิไมด์ให้สมรรถนะที่อุณหภูมิสูง
  
  

• กลุ่มอีเทอร์อนุญาตให้มีการประมวลผลแบบหลอมละลาย
  
  

โพลีเอเทอร์อิไมด์ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดย General Electric (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ SABIC) ในปี 1982 ภายใต้ชื่อทางการค้า ULTEM™ เรซิน

                                                                                         โครงสร้างโมเลกุลของ Polyetherimide (PEI)

ปัจจุบัน PEI มีจำหน่ายจากซัพพลายเออร์หลายราย เช่น SABIC, RTP Company, Lehmann & Voss, Quadrant, PolyOne เป็นต้น

Polyetherimide (PEI) เป็นเทอร์โมพลาสติกเชิงวิศวกรรมอสัณฐานที่รู้จักกันในด้านความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่โดดเด่น

• สูตรโมเลกุล: [C₃₇H₂₄O₆N₂]
  

• น้ำหนักโมเลกุล: 592.61 g/g-mol

  
  

โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงนี้ยังมีความต้านทานแรงดึงสูง สารหน่วงไฟที่ดี และการปล่อยควันต่ำ ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการใช้งานด้านยานยนต์ ไฟฟ้า การแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงของ Polyetherimide สามารถแข่งขันกับ polyketones, polysulfones และ polyphenylene sulfide

การสังเคราะห์โพลีเอเทอร์อิไมด์

PEI เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่นระหว่างบิสฟีนอล เอ ไดแอนไฮไดรด์ เช่น เตตร้าคาร์บอกซิลิก ไดแอนไฮไดรด์ (ผลิตจากปฏิกิริยาของบิสฟีนอล เอ และทาทาลิกแอนไฮไดรด์) และไดเอมีน เช่น เอ็ม-ฟีนิลีนไดเอมีน

กระบวนการในห้องปฏิบัติการในช่วงแรกเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ที่มีราคาแพงและยาก การพัฒนาเพิ่มเติมนำไปสู่ความก้าวหน้าหลายครั้ง ส่งผลให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้นและคุ้มต้นทุน ขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการทำให้ไดแอนไฮไดรด์เป็นสีเดียวกับเอ็ม-ฟีนิลีนไดเอมีน ดังที่แสดงในแผนภาพด้านบน PEI มี Tg อยู่ที่ 217 °C

โพลีเอเทอร์อิไมด์ (PEI) เป็นเทอร์โมพลาสติกเชิงวิศวกรรมที่ขึ้นชื่อในด้านความทนทานต่ออุณหภูมิสูง สมบัติทางกลที่โดดเด่น และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม

คุณสมบัติที่สำคัญของ PEI 

ได้มีการพูดคุยถึงลักษณะพื้นฐานและสำคัญของโพลีเอทิราไมด์แล้ว นอกเหนือจากนี้ ยังต้องพิจารณาคุณสมบัติอื่นๆ อีกหลายรายการก่อนเลือกเทอร์โมพลาสติกเฉพาะสำหรับการใช้งานปลายทางที่ต้องการ

• PEI เป็นเทอร์โมพลาสติกเรซินอสัณฐานที่มีความโปร่งแสงเป็นสีเหลืองอำพัน

• เรซินมีลักษณะพิเศษคืออุณหภูมิดัดงอสูง (200°C ที่ 264 psi) ความต้านทานแรงดึงสูงและโมดูลัสดัดงอ (480,000 psi) และการรักษาสมบัติเชิงกลที่ดีที่อุณหภูมิสูง

• โดยนำเสนอการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่งจำเพาะสูง ความแข็ง ความยืดหยุ่น และความเสถียรของขนาดที่ดีเยี่ยม

• นอกจากนี้ เรซินยังแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี โดยยังคงความเสถียรในช่วงอุณหภูมิและความถี่ที่หลากหลาย รวมถึงความถี่ไมโครเวฟด้วย

• มีความทนทานต่อรังสียูวีและสภาพอากาศได้ดี

• PEI เป็นสารหน่วงไฟโดยธรรมชาติโดยไม่ต้องใช้สารเติมแต่ง

• โดยมีดัชนีออกซิเจนจำกัด (LOI) สูงที่ 47 และผลลัพธ์ของห้องรมควัน NBS ที่รวมกันจะแสดงความหนาแน่นเชิงแสงจำเพาะต่ำที่สุดในบรรดาเทอร์โมพลาสติกที่ยังไม่ได้บรรจุทั้งหมด

• โพลีเอเทอร์อิไมด์ทนทานต่อแอลกอฮอล์ กรด และตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอน แต่ละลายได้ในตัวทำละลายที่มีฮาโลเจนบางส่วน

• PEI ยังมีความเสถียรทางไฮโดรไลติกที่ดีอีกด้วย

• เกรด PEI ส่วนใหญ่มีระดับการหน่วงไฟ UL94 ที่ VTM-0 และเป็นไปตามมาตรฐาน FDA, มาตรฐานการสัมผัสอาหารของสหภาพยุโรป และมาตรฐาน ISO10993 (ในสีธรรมชาติ)

• การเสริมแรงด้วยแก้วให้ความแข็งแกร่งและความเสถียรของมิติที่สูงขึ้น ในขณะที่ยังคงคุณสมบัติที่มีประโยชน์หลายประการของ PEI พื้นฐานไว้ การเสริมแรงด้วยแก้วช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยมและมีความต้านทานแรงดึงสูงขึ้น

                             

การเปรียบเทียบคุณสมบัติ Polyetherimide (PEI) กับซัลโฟนโพลีเมอร์

ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องกับ PEI

• ต้นทุนที่สูงมาก เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง

• ความสามารถด้านสีต่ำ

• ถูกโจมตีโดยตัวทำละลายที่มีโพลาร์คลอรีน อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน อะซิเตต ฯลฯ ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวของความเครียด (ดูตารางความต้านทานต่อสารเคมีโดยเปรียบเทียบ PEI และโพลีเมอร์ซัลโฟนด้านล่าง)

• ต้องใช้เวลาในการอบแห้งนานก่อนที่จะแปรรูป

• ต้องใช้แม่พิมพ์ร้อนระหว่างการฉีดขึ้นรูป

                                                                              การเปรียบเทียบความต้านทานต่อสารเคมี