ＰＥＩ成型收缩率小而稳定，未增强料为０．５％～ｏ．７％，用玻
纤增强后可降至０．１％～ｏ．３％；吸水率仅为０．１６％，环境温度
（２）高强度、高模量
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。它往往 用于高强度、高刚性的工程塑料。表２列出了几种Ｕｌｔｅｍ的力
ａ
ａｒｅ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＰＥＩ
ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ａｄａｐｔｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｋｅｅｐｓ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ。ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ
ｔｏ
ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
ｏｔｈｅｒ ＰＩ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ
被活化，能与各种酚盐进行置换反应［３ ５｜。但双酚Ａ的钠盐必须
是无水的，如水存在，Ｎ＿取代酰胺基就会水解开环，使硝基失去
置换活性。
二酐工段，将Ｎ－取代二酰亚胺与邻苯二甲酸酐在压力为 ２．８ＭＰａ、叔胺催化下进行交换反应，得到ＢＰＤＥＤＡ。
（２）
钽啦酬 ＋，Ｕ毕 Ｐ谁叫
水Ｋ常ｑｄ
（３）熔融缩聚
９’４ ０｜。
３２５℃，分解温度为５３０～５５０℃，热变形温度（ＨＤＴ）为２００
２２５＂Ｃ（随品种不同而改变）。长期使用温度在负荷下为１７０℃，
无负荷时为１８０Ｙ３，低温脆化温度为～１６０＂Ｃ／１７￣１ ９｜。表１列出
王新威：博士研究生，从事纳米纤维与高性能纤维的研发Ｅ－ｍａｉｌ：Ｗ－－ＸＶ（园ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ
（１）ＧＥ公司路线
该路线［１８，３４１包括酰亚胺化、硝化、硝基置换、二酐合成等过 程，其特点是采用硝基置换生成醚键。反应简式为：
ＵＩｔｅｍｌ０００的电性能 条件 物性值
２４℃ ２８ １５０℃
∞詈蹄专衅 掣衅＋叫》险响孚
６
。酰亚胺化
硝ｉ”
８
介电损耗
６０Ｈｚ（５０％ＲＨ２３℃）
１０３ Ｈｚ（５０％ＲＨ２３℃）
对尺寸影响甚微。线膨胀系数小，增强料为１．４×１０一～２× １０＿５／℃，接近金属。因此适合作精密制件［１ ０’１７’２…。
（６）工艺性能优良
ＰＥＩ在很宽的加工温度范围内具有良好的工艺性能，但不 同品种的流动性相差很大，标准级流动性差，而流动性改进型和 高流动级工艺性能优良Ｅ翡￣２８｜。如标准级Ｕｌｔｅｍｌ０００熔体流动
未见异常，但在１５０℃时能溶于甲苯、三氯乙烯和氢氧化胺等溶
剂，耐碱性较差；对Ｘ射线、７射线亦具有较强的抵抗能力，在 ４００Ｍｒａｄ ７射线辐照下，其拉伸强度仍保持初始值的９４％以上。 另外，对化学性能有特殊要求的制件，可采用耐化学性能优良的
ＣＲＳ ５０００系列材料［１７，２４］。
（５）高的尺寸稳定性
２００７年５月第２１卷专辑Ⅷ
国内报道路线
与ＧＥ公司的路线相比，该路线的醚化反应式是一致的，但
醚化过程采用了不同的溶剂与催化剂［３“，有利于节约成本、提 高产率；二酐工段，采用生成钠盐后酸化，然后脱水获得二酐，此 过程的反应周期长，收率较低：过程如下：
熔融缩聚［３３］则是采用高温环化、减压脱水的方法，可在反 应器内间接进行也可在挤塑机中经不同温度段连续完成，最终
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ＰＥＩ，ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｐｒｏｅｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ，ＢＰＤＥＤＡ，ｍｅｌｔ ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ，ｍｅｌｔ
ｓｐｉｎｎｉｎｇ
聚酰亚胺（ＰＩ）类高聚物具有优良的热稳定性、力学性能及 电性能而备受瞩目［１卅］。它们中芳香族杂环主链呈极性、伸直 结构，具有高的对称性，往往由热固相酰亚胺化过程所得，表现 出难溶解、难熔融等特点，给加工造成困难。其中，部分原因是
分子链的刚性以及很难定义的分子结构［４］，如由于高温固相反
应过程而引起的分子量与端基的不可控制以及支链、交联的出
现。为解决这一难题，常用的方法是在ＰＩ主链上引入聚酯或聚
醚，以增加分子链柔性，降低玻璃化温度。已有很多关于这种结 构改性的合成报道［５ｑ］，这些研究的目的是从化学结构上进行 改性，提高ＰＩ可加工性又不致于对高聚物优良的热稳定性有太
・４０８・
材料导报
２００７年５月第２１卷专辑Ⅷ
聚醚酰亚胺的性能、聚合与纺丝研究
王新威，胡祖明，刘兆峰
（东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海２０００５１）
摘要 聚醚酰亚胺（ＰＥｌ）是在聚酰亚胺（ＰＩ）链上引入醚键形成的一类高聚物。对ＰＥＩ的性能、聚合、纺丝等进
行综述。ＰＥＩ在室温及高温下的力学性能、长期耐热性、尺寸稳定性及化学稳定性等方面与其它ＰＩ和芳杂环聚合物
２
ＰＥＩ的聚合
ＰＥＩ的聚合需要双酚Ａ型二醚二酐（ＢＰⅨＤＡ）作为单体，
而且采用恰当的方式合成ＢＰＤＥＤＡ是保证ＰＥＩ产业化的关 键［ａｏ，３ａ］。ＰＥＩ的聚合是ＢＰＤＥＤＡ与芳香族二胺的反应，主要有 溶液法和熔融缩聚法。其中熔融缩聚法由于操作方便，对环境
（３）优异的电气性能
ＰＥＩ的体积电阻率在１×１０＂Ｑ・ｃｍ以上，介电强度为３３ ～３５ｋＶ／ＩＴｆｆｎ，介电损耗为１．２×１０一，并能在很宽的频率和温度 范围内保持稳定的介电性能，是介电性能最突出的塑料之 一［２１￣黯］。如表３所示，ＰＥＩ的介电常数及介电损耗随温度变化 微小，即使在１０９Ｈｚ的高频段也显示了稳定的介电常数。 表３ 项目 绝缘破坏电压 ｋＶ／ＩＴＩＩＴＩ 介电常数 ６０Ｈｚ（５０％ＲＨｚ３℃）
和应用研究较少，也影响了ＰＥＩ在国内的推广和应用。
１
ＰＥＩ的性能
（１）优良的耐高温和低温性能 ＰＥＩ的玻璃化温度（瓦）为２１０～２１５９Ｃ，熔化温度在２６０
ＰＥＩ相对于其它芳族ＰＩ而言，是一种成本较低、产量较的 热塑性ＰＩ。从综合性能和性价比方面考察，它是ＰＩ改性研究
中最成功的一类产品‰…。ＰＥＩ是一种非结晶性高聚物，在室温
学性能叽２０，２１］。
表２几种Ｕｌｔｅｍ的力学性能
速率（ＭＦＲ）为０．８９９／ｍｉｎ；在同样条件下，改进型１０１０的ＭＦＲ 为１．７８９／ｍｉｎ，可成型薄壁和结构复杂的制件。ＰＥＩ废料可回 收利用，再成型制品的拉伸强度、冲击强度、热变形温度及伸长 率均无明显变化，而且多次粉碎重复利用后，基本性能保持不 变。另外，ＰＥＩ还具有透明性、耐辐射、耐磨性能等［１叽２ ９｜。
所于１９８０年研制成功ＰＥＩ树脂及具有增强性能的塑料，并已小
物，分子式如图１所示。Ａｒ破坏了高分子链的对称性，又在主
链上加入了异丙基，大大改善了分子链的流动性。
ｔ恤一｛
图１ ＰＥｌ分子式结构
批量生产，其性能基本上达到国外同类产品的性能［１２，１３３。ＰＥＩ 已应用在机械、化工、电子、电器、汽车、仪表和航空等领域，制作 耐高温端子、高强度机械零部件、连接器和耐腐蚀、阻燃、耐辐射 等特殊制件［１４“６。。ＰＥＩ在国内尚未工业化生产，品种少、价格 高，应用基本依赖进口。ＰＥＩ加工成型温度较高，对其成型工艺
１０３ Ｈｚ（５０％ＲＨ２３℃） １０９ Ｈｚ（５０％ＲＨ２３℃） ３．１５ ３．１５ ３．１３ ０．００１３ ０．００１２ ０．００５ ３．０８ ３．０６ ３．０５ ０．００３ ０．００３ ０．００３
不造成污染，是研究的主要方向［３２’３３｜。 ２．１
ＢＰＤＥＤＡ的合成
ＢＰＤＥＤＡ的合成包括双酚Ａ的醚化与二酐的生成。
相似，但优良的成型加工性能却是后者无法相比的；ＰＥＩ的聚合包括单体双酚Ａ型二醚二酐（Ⅸ）Ｄｍ气）的合成以及
ＢＩ’ＤⅡ）Ａ与芳族二胺的缩聚，其中熔融缩聚是发展的主要方向；ＰＥＩ可进行熔融纺丝，所得纤维的性能优良。
关键词 聚醚酰亚胺高性能加工性能ＢＰＤＥＤＡ熔融缩聚熔融纺丝
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ２，２－ｂｉｓ［－４一（３，４－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｐｈｅｎｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ］ｐｒｏｐａｎｅ ｏｆ Ｂ】Ｐ【）ＥＤＡ ａｎｄ ａｒｏｍａｔｉｃ ｄｉａｍｉｎｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｓ
ｉｓ
ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＢＰＤｌ吼）ａｎｄ
大影响等特点。 聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）是在ＰＩ链上引入醚键而形成的一类高聚
及高温下的力学性能、长期耐热性、尺寸稳定性及化学稳定性等 方面与其它ＰＩ和芳杂环聚合物相似，但其优良的成型加工性能 却是后者无法相比的。它具有类似于聚碳酸酯一样的低熔融粘 度和好的流动性，可用典型的热塑性塑料熔融加工工艺和设备 制造成型，并有突出的阻燃性能和低的发烟率，在市场上与聚醚 砜、聚苯硫醚等高性能热塑性聚合物有很强的竞争性。 ＰＥＩ于１９７０由美国ＧＥ公司年研制成功，并在１９８２年实现 工业化生产，商品名称为Ｕ［ｔｅｍ。该公司采用增强和改进等方 法，已使ＰＥＩ发展成１２个系列５０多个品种。其中有通用、增 强、耐磨、耐高温、低翘曲、高流动和塑料合金等适合各种用途的 系列产品［１ ’”］。中国科学院长春应用化学所和上海合成树脂
ｐｏｌｙｍｅｒｓ．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ
ＰＥＩ ｉｎｃｌｕｄｅｓ
ｔｈｅ ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ
ａ
ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｗａｙ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｍｅｌｔ
ｓｐｉｎｎｉｎｇ
ｏｆ ＰＥＩ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ＰＥＩ ｆｉｂｅｒｓ
ｃａｎ
ｋｅｅｐ ｇｏｏｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．
通常在挤出机的最后区域借助真空解压抽出［３
、五品磊忑焉
ｍ“删，Ｈ２０ 加热目椎．－２０ＦＩ娜．１２
麓◇≮涟ｐ啦
ＫａｄＪ＼＝／‰＼＝／ｋＪ．ｃｏ：””６
双酚Ａ二酐与间苯二胺熔融聚合，反应可在双螺杆挤出机
中进行，最高温度为３２０℃，反应如下：
詈 ：氖广。番，织：