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PI材料介绍及参..
PI材料介绍及参数
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聚酰亚胺(PI)是一种高性能的合成聚合物,以下是其详细介绍

·化学结构与合成

化学结构:分子结构中含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物

合成方法:可分为在聚合过程中或大分子反应中形成酰亚胺环,以及以含有酰亚胺环的单体合成聚酰亚胺两大类。根据重复单元的化学结构,分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺3种;根据热性质,可分为热塑性与热固性2种 。

·性能特点

热稳定性:全芳香聚酰亚胺热分解温度一般在500℃左右,由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺,热分解温度达600℃,可在-269℃的液态氦中不脆裂 。

机械性能:未填充的塑料抗张强度都在100Mpa以上,薄膜的强度也很高,如均苯型聚酰亚胺薄膜(Kapton)为170Mpa以上,作为工程塑料,弹性模量通常为3-4Gpa,纤维可达到200Gpa 。

介电及绝缘性:具有良好的介电性能,介电常数为3.4左右,介电损耗为10⁻³,介电强度为100-300KV/mm,体积电阻为10¹⁷Ω·cm 。

化学稳定性:对稀酸稳定,一般品种不大耐水解,但改变结构可得到耐水解品种,如经得起120℃、500小时水煮,还可利用碱性水解回收原料二酐和二胺 。

耐辐射性:其薄膜在5×10⁹rad快电子辐照后强度保持率为90% 。

阻燃性:是自熄性聚合物,发烟率低

低摩擦系数:在一些应用中可提供低摩擦特性

生物相容性:无毒,可制造餐具和医用器具,经得起数千次消毒,部分具有良好的生物相容性,在血液相容性实验为非溶血性,体外细胞毒性实验为无毒

·生产现状

国外:主要由美国杜邦等公司生产

国内:有常州建邦塑料制品有限公司及常州永邦塑业等企业生产

·应用领域 

航空航天:用于制造轻量、高温稳定性要求高的零部件,如飞行器的结构部件、发动机零件、导弹零部件等

电子:制造柔性电路板、扇入扇出封装、绝缘层等,在微电子工业中应用广泛

化工:应用于化工管道、阀门和泵等,因其对许多化学品有良好耐受性

医疗:用于制造生物兼容性良好的医疗器械零部件

光学:透明的PI材料可用于光学透镜、光学窗户等 。

·注塑工艺参数

温度参数

料筒温度PI材料的注塑温度通常较高,一般在300°C至400°C之间,具体需根据PI塑料的具体牌号、配方而定。料筒温度要从加料端到射出端逐渐升高,以确保PI塑料能够均匀加热,避免局部过热或未熔融状况 。

喷嘴温度:通常设置得比料筒稍高,一般比料筒末端温度高10°C-30°C,以防止熔体在喷嘴处冷却固化 。

模具温度:模具温度对产品的质量和成型周期有重要影响,一般控制在150°C-250°C左右。较高的模具温度有助于改善PI材料的流动性,减少内应力,但过高的模具温度可能会导致成型周期延长和产品脱模困难.

·压力参数

注射压力PI材料的注射压力一般较高,通常在100MPa-250MPa之间,具体数值取决于产品的形状、尺寸和结构复杂程度等因素。对于一些薄壁、大型或结构复杂的产品,可能需要更高的注射压力,以确保PI料能够充分填充模具.

保压压力:保压压力一般为注射压力的50%-80%左右。保压的目的是弥补模具内的压力不足,使产品更加密实,提高产品的尺寸稳定性和外观质量.

背压:背压通常控制在5MPa-15MPa之间。适当的背压可以提高塑化效果,使PI材料在料筒内得到更充分的混合和熔融,但背压过高可能会导致PI材料降解或增加注塑机的负荷.

·速度参数

注射速度:注射速度要快而稳定,一般在50mm/s-150mm/s之间。较快的注射速度有助于减少PI材料在模具内的流动时间,降低内应力,但注射速度过快可能会导致熔体破裂、喷射痕等缺陷.

保压速度:保压速度一般比注射速度慢,通常为注射速度的30%-60%左右。较慢的保压速度可以使PI材料在模具内得到更充分的压实,提高产品的密度和尺寸稳定性。

开合模速度:开合模速度应适中,不宜过快或过慢。过快的开合模速度可能会导致模具碰撞、磨损加剧,影响模具寿命;过慢的开合模速度则会延长成型周期,降低生产效率

时间参数

注射时间:注射时间一般在1s-10s之间,具体取决于产品的大小和形状。注射时间过长可能会导致PI材料在模具内过度停留,增加内应力;注射时间过短则可能会导致产品填充不足。

保压时间:保压时间通常在5s-30s之间,具体数值取决于产品的厚度和尺寸。保压时间过长可能会导致产品脱模困难,保压时间过短则可能会影响产品的尺寸稳定性。

冷却时间:冷却时间一般在10s-60s之间,具体取决于产品的厚度、模具温度和环境温度等因素。冷却时间过长会延长成型周期,降低生产效率;冷却时间过短则可能会导致产品脱模后变形.

品邦新材料研究院