高强度PEI的加工成型

高强度 PEI（聚醚酰亚胺） 因其分子链的高刚性和耐热性，加工成型需结合材料特性与设备条件，采用专业化工艺控制。以下是其主要加工方法、关键参数及注意事项：

一、注塑成型（最常用工艺）

核心优势

• 适合复杂结构件（如齿轮、连接器）的批量生产，尺寸精度高（公差 ±0.05 mm）。

关键工艺参数

注意事项

1. 原料干燥

• 成型前需在150℃下干燥 4~6 小时，含水率控制在 0.02% 以下，否则高温下易水解产生气泡。

2. 设备要求

• 螺杆压缩比：1.8~2.5（推荐渐变型螺杆，减少剪切降解）。

• 喷嘴：采用短喷嘴或直通式喷嘴，避免物料滞留（滞留时间＞5 分钟可能碳化）。

3. 典型缺陷及解决

• 表面银丝：干燥不足，需延长烘干时间。

• 熔接痕强度低：提高模具温度或增加浇口数量，改善熔料汇合处的熔合质量。

二、挤出成型（用于管材、型材）

适用场景

• 制造高强度管材（如航空航天用高压油管）、异型材（如电子设备散热支架）。

关键工艺控制

1. 温度设置

• 料筒前段：360~380℃，模头：350~370℃（略低于注塑温度，避免熔体破裂）。

2. 牵引速度

• 通常为 0.5~1.5 m/min，需与挤出量匹配，过快易导致型材拉伸变形，过慢则影响产量。

3. 定型与冷却

• 采用真空定型模（真空度 0.05~0.08 MPa）确保截面尺寸精度，冷却水槽温度控制在 15~25℃。

典型应用

• 汽车涡轮增压系统的耐高压气管（替代金属管减重 60%）。

三、吹塑成型（中空制品）

适用场景

• 生产高强度中空容器（如化工行业耐腐蚀储瓶）、航空用燃油箱部件。

工艺要点

1. 型坯制备

• 采用注塑法制得型坯，需控制型坯壁厚均匀性（公差≤±5%），避免吹塑后局部变薄。

2. 吹塑温度

• 型坯加热至300~330℃（玻璃化转变温度约 217℃），确保吹胀时塑性流动充分。

3. 吹胀压力

• 2~5 MPa，压力不足导致制品表面不光滑，过高可能破裂（针对增强级 PEI 需更高压力）。

四、二次加工（后处理与改性）

1. 退火处理

• 目的：消除成型应力，提高尺寸稳定性（尤其适用于高精度零件）。

• 工艺：将制品置于**200~220℃**烘箱中，保温 2~4 小时（厚壁件延长至 6 小时），随炉冷却至室温。

• 效果：经退火后，弯曲模量可提升 10%~15%，开裂风险降低 90% 以上。

2. 填充增强改性

• 常用填料：

• 玻璃纤维（GF）：增强后拉伸强度可达 180 MPa（纯 PEI 约 100 MPa），但流动性下降，需提高注射压力 20%~30%。

• 碳纤维（CF）：提升导电性（体积电阻率降至 10³ Ω・cm）和导热性（热导率从 0.25 W/m・K 增至 1.5 W/m・K），适合 EMI 屏蔽部件。

• 注意：填料分散需均匀，建议采用双螺杆挤出机共混，避免局部团聚导致制品脆断。

3. 表面处理

• 等离子体处理：改善表面极性，提升与胶粘剂（如环氧树脂）的粘结强度（剥离强度从 5 N/cm 增至 20 N/cm）。

• 激光打标：可直接在制品表面刻印标识，无需额外油墨（利用 PEI 高温碳化特性）。

五、加工设备与安全须知

1. 专用设备推荐

• 注塑机：选用耐高温料筒（氮化钢或双合金材质），最高加热温度≥420℃。

• 辅机：配备除湿干燥机（露点≤-40℃）和模温机（控温精度 ±1℃）。

2. 安全操作

• 高温防护：料筒、模具表面温度极高，需佩戴隔热手套，避免烫伤。

• 废气处理：PEI 高温下可能释放微量刺激性气体（如氨、一氧化碳），需确保车间通风良好。

• 废料回收：边角料可粉碎后重复使用（回收比例≤30%），但需避免混入其他塑料（如 PA、PC）导致性能劣化。

六、典型制品与工艺匹配案例

总结：高强度 PEI 加工的核心逻辑

• 温度是第一要素：需精确控制熔融温度与冷却速率，避免降解或应力集中。

• 填料匹配工艺：增强级 PEI 需提高加工压力和温度，同时关注填料分散性。

• 后处理不可忽视：高精度或高负载制品必须经过退火，以释放内部应力。

• 设备专业化：普通塑料加工设备难以满足 PEI 的高温需求，需针对性升级温控系统和材质。

通过以上工艺优化，可充分发挥高强度 PEI 在航空航天、汽车等高端领域的性能优势，实现从材料到精密制品的高效转化。