用語集

ポリアミドイミド(POLYAMIDEIMIDE,PAI)とは

物性

ポリアミドイミド(PAI)は、黄色から茶色の色をした高性能非晶質エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。優れた熱的、機械的、化学的特性を備えており、非常に高い機械的強度、剛性、および高温、腐食、耐摩耗性と組み合わせた低摩擦が要求される要求の厳しいアプリケーションに最適です。通常のポリイミドと比較して、PAIは連続使用温度は低くなりますが、破壊靭性は高くなります。たとえば、一部のグレードは強度と剛性を最大500°F(260°C)まで維持しますが、一部の ポリエーテルイミドは最大700°F(370°C)まで操作できます。PIと同様に、PAIはほとんどの化学物質に耐性があり、クリープ、摩耗、および化学的劣化がほとんどまたはまったくなく、厳しいストレス下でも過酷な熱および化学環境でも動作できます。それらは、脂肪族および芳香族炭化水素、塩素化およびフッ素化溶媒の影響をほとんど受けません。一部のグレードは、塩酸、リン酸、硫酸などの濃酸(30%)にも耐性がありますが、フッ化水素酸や水酸化ナトリウムなどの強塩基に侵されます。多くの場合、構造用途の金属やその他の高性能材料に取って代わることができます。

その他の重要な材料性能は次の通りです。

  • 最大+ 225°C(450°F)の広い温度範囲にわたる高い引張強度と曲げ強度
  • 荷重下での耐摩耗性および耐クリープ性(ベアリンググレード)
  • 非常に低い熱膨張係数
  • 空気中の優れた耐熱性(250°C)
  • 約275°C 2 の高いガラス転移温度
  • 250°Cまでの優れた寸法安定性
  • 非常に少ない煙で燃えにくい
  • 紫外線による劣化に対する優れた耐性
  • 多くの酸、アルコール、自動車燃料とオイル、およびハロゲン化溶媒に対する良好な耐薬品性
  • 良好な電気特性(フルオロカーボンほど良好ではない)
  • 良好な加工性(押出成形、熱成形、射出成形、圧縮成形が可能)

しかし、ポリアミドイミドにもいくつかの制限と欠点があります。たとえば、それらはかなり高価であり、多くの場合、特に最大の耐摩耗性と耐薬品性を最大限に発揮するには、後硬化が必要です。また、架橋しない限り、ガラス転移温度以上で使用することはできません。

合成

ポリアミドイミドは、芳香族ジアミンと芳香族酸塩化物無水物(酸塩化物経路)または芳香族ジイソシアネートと無水物(ジイソシアン酸塩経路)から調製されます。一般的な反応は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N-メチル-2などの双極非プロトン性溶媒中、通常は周囲温度または高温(20〜60°C)で、無水トリメリット酸(TMAC)をメチレンジアミンに添加することです。ピロリドン(NMP)またはN、N-ジメチルアセトアミド(DMAc)。2番目のステップは、高温でのアミック酸基の環状イミドへの変換です(後硬化)。

PEI

高分子量ポリイミドは、4,4′-メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)などのジイソシアネートと無水トリメリット酸(TMA)などの酸無水物との反応によっても調製されています。このプロセスは2段階の反応です。最初のステップは、ジイソシアネートへの無水物の添加と、その後の高温での脱炭酸反応で、酸末端イミドになります。この反応も非プロトン性溶媒中で行われます。2番目のステップは、高温での残留イソシアネート基と酸官能基の反応です。

PEI

多数のモノマーから多種多様なポリアミドイミドを調製できます。二無水物とジアミンの構造のわずかな違いでさえ、最終ポリアミドイミドの特性に大きな影響を与えます。チェーンの剛性とチェーンとチェーンの相互作用は間違いなく最も重要な要因であり、これは柔軟性と剛性のグループの比率と配置、およびかさばる側基の存在に依存します。

最も一般的なポリイミドは、無水トリメリット酸とMDIから合成されます。

上記の方法の主な欠点は、溶媒の不可避な存在と、縮合反応中の二酸化炭素の形成です。高性能製品を実現するには、樹脂の後処理の前に縮合生成物と溶媒の両方を完全に除去する必要があります。

市販のポリアミドイミド

ポリアミドイミド(PEI)は、アミド結合を導入することでイミドの加工性を改善するために、アモコによって最初に開発および販売されました。現在、これらの樹脂は、Vylomax、Duratron、およびTorlonという商品名で、東洋紡、Quadrant(三菱)およびSolvayによって製造されています。樹脂には、未充填のグラスファイバーおよびカーボンファイバー充填グレードがあります。充填グレード(30%)は弾性率、強度が高く、クリープが低いのに対し、非充填グレードは最高の耐衝撃性(靭性)を持っています。炭素繊維強化グレードは、最高の疲労特性と高温での剛性の保持を備えています。一部のグレードには、より要求の厳しい用途向けに耐摩耗性をさらに向上させるために少量のPTFEも含まれています。

用途

ポリアミドイミドは、高い機械的強度と、優れた化学的特性を備えた低いクリープ、疲労、摩耗が要求される厳しい用途に最適な選択肢です。一般的な用途には、非潤滑ベアリング、シール、ブッシング、ピストン、ギア、スラストワッシャーなど、自動車および航空宇宙産業向けの成形部品または機械加工部品が含まれます。
PEIは、ヘビーデューティーモーター用のマグネットワイヤエナメル、およびその他のさまざまな要求の厳しい工業用途向けの高性能、非粘着性、耐腐食性コーティングで広く使用されています。高価格のため、ポリアミドイミドは通常、優れた特性が必要な場合にのみ使用されます。空気中の一般的な最高使用温度は約260°Cです。

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