پلی اتر ایمید (PEI)

پلی‌اتر ایمید (PEI) یک ترموپلاستیک مهندسی با کارایی بالا است که به دلیل خواص مکانیکی عالی، پایداری حرارتی بالا و مقاومت شیمیایی قابل توجه شناخته شده است. این پلیمر آمورف است، به این معنی که فاقد ساختار کریستالی است که به شفافیت و پایداری ابعادی آن کمک می‌کند. پلی اتر ایمید از لحاظ مقاومت حرارتی با موادی مثل پلی‌سولفون، پلی‌فنیلن سولفاید و پلی‌کتون‌ها قابل مقایسه می باشد. 

شناخته‌شده‌ترین نسخه تجاری PEI با نام تجاری ULTEM® فروخته می‌شود که توسط بخش پلاستیک جنرال الکتریک (که اکنون بخشی از SABIC است) توسعه یافته است.

ساختار و ترکیب شیمیایی

پلی‌اتر ایمید (PEI) از طریق پلیمریزاسیون بیسفنول A (BPA) و انیدرید فتالیک تشکیل می‌شود که منجر به ساختاری تکرارشونده متشکل از حلقه‌های آروماتیک و گروه‌های ایمید متصل به پیوندهای اتری می‌شود. گروه‌های ایمید به استحکام حرارتی و مکانیکی کمک می‌کنند، در حالی که پیوندهای اتری قابلیت پردازش را ارائه می‌دهند. فرمول شیمیایی عمومی:

خواص پلی اتر ایمید

• مقاومت گرمایی بالا از۲۰۰ تا ۲۱۰ درجه سانتی گراد
• مدول و استحکام بالا
• خواص الکتریکی فوق العاده که در دامنه وسیعی پایدار هستند.
• حفظ قابلیت مکانیکی خود در دمای بالا
• دارای مقاومت خزشی و عملکرد خوب در شرایط محیطی
• مقاومت هیدرولیزی مناسب
• مقاوم در برابر پیشرفت اشتعال و پیشرفت دود

• رنگ: به طور طبیعی کهربایی یا شفاف

• فرآیندپذیری: قابل قالب‌گیری تزریقی، اکسترود و شکل‌دهی حرارتی

• مقاوم در برابر هیدروکربن‌ها، الکل‌ها، اسیدها و بازهای ضعیف

• مقاومت ضعیف در برابر قلیاهای قوی و حلال‌های قطبی مانند استون و متیلن کلرید

کاربردها

به لطف مشخصات خواص قوی، PEI در طیف گسترده‌ای از کاربردهای مورد نیاز، مانند:

• هوافضا و خودرو
• قطعات سازه‌ای
• برق محفظه‌ها
• قطعات زیر کاپوت
• الکترونیک و برق
• اتصالات
• بردهای مدار
• عایق‌ها
• دستگاه‌های پزشکی
• دسته‌های ابزار جراحی
• اجزای استریل‌کننده (می‌توانند در برابر اتوکلاو مکرر مقاومت کنند)
• تجهیزات صنعتی
• مانیفولدها
• قطعات پمپ و شیر
• قطعات پردازش نیمه‌هادی
• چاپ سه‌بعدی
• فیلامنت‌های با کارایی بالا برای FDM (مدل‌سازی رسوب ذوبی)

کاربردهای غشایی PEI

پلی‌اتریمید (PEI) یک پلیمر ترموپلاستیک با مقاومت مکانیکی، حرارتی و شیمیایی عالی است که آن را به ماده‌ای مناسب برای کاربردهای مختلف غشایی تبدیل می‌کند. این ماده به ویژه به دلیل نفوذپذیری گاز مورد توجه قرار گرفته و کاندیدای خوبی برای غشاهای جداسازی گاز محسوب می‌شود. PEI را می‌توان به صورت غشاهای متخلخل با مورفولوژی قابل تنظیم برای کاربردهایی مانند باتری‌های لیتیوم-یون ساخت. همچنین می‌توان آن را برای افزایش خواص آن، مانند آب‌دوستی سطح، برای کاربردهایی مانند همودیالیز اصلاح کرد.

در اینجا نگاهی دقیق‌تر به PEI در کاربردهای غشایی می‌اندازیم:

1. جداسازی گاز:

غشاهای PEI به دلیل نفوذپذیری و گزینش‌پذیری بالای گاز شناخته شده‌اند و آنها را برای جداسازی گازهایی مانند اکسیژن، دی‌اکسید کربن و هلیوم مناسب می‌کنند.

طبق مجله فناوری گاز، برای غلبه بر بده بستان بین نفوذپذیری و گزینش‌پذیری در غشاهای PEI، پرکننده‌هایی مانند ZIF-8 اغلب برای ایجاد غشاهای ماتریس مخلوط با خواص انتقال گاز بهبود یافته ترکیب می‌شوند.

غشاهای الیاف توخالی PEI همچنین برای جذب و حذف CO2 در کنتاکتورهای غشایی مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

۲. باتری‌های لیتیوم-یون:

غشاهای متخلخل PEI با مورفولوژی‌های قابل تنظیم را می‌توان با استفاده از روش‌های وارونگی فاز ساخت و به عنوان جداکننده در باتری‌های لیتیوم-یون استفاده کرد.

افزودن افزودنی‌های آبدوست مانند پلی‌وینیل پیرولیدون (PVP) می‌تواند مورفولوژی غشا را تنظیم کند و بر ترشوندگی الکترولیت، رسانایی یونی و عملکرد سرعت آن تأثیر بگذارد.

غشاهای PEI می‌توانند پایداری حرارتی خوبی و عملکرد الکتروشیمیایی قابل مقایسه‌ای با جداکننده‌های تجاری در باتری‌های لیتیوم-یون نشان دهند.

۳. همودیالیز:

PEI به دلیل استحکام مکانیکی خوب، خواص تشکیل غشا و مقاومت شیمیایی و حرارتی، به عنوان یک ماده بالقوه برای غشاهای همودیالیز ظهور کرده است.

اصلاحات سطحی، مانند افزودن گروه‌های هیدروکسیل برای افزایش آبدوستی یا بی‌حرکت کردن هپارین، می‌تواند زیست‌سازگاری آن را برای کاربردهای پزشکی بیشتر افزایش دهد.

طبق PEI کربوکسیله شده به غشاهای PAN متصل شده و منجر به یک غشای کامپوزیتی با زیست‌سازگاری خوب، همودینامیک و فعال‌سازی کمپلمان پایین شده است.

۴. سایر کاربردها:

غشاهای مبتنی بر PEI می‌توانند در سلول‌های سوختی غشای الکترولیت پلیمری (PEMFC) به ویژه برای کاربردهای دمای بالا، به ویژه هنگامی که با رساناهای پروتون معدنی مانند نانوذرات SiO2/هتروپلی‌اسید ترکیب می‌شوند، استفاده شوند.

غشاهای PEI با پیوند متقاطع برای سلول‌های سوختی غشای تبادل آنیون (AEMFC) و الکترولیزهای آب بررسی شده‌اند و برخی از آنها رسانایی و عملکرد امیدوارکننده‌ای را نشان داده‌اند.

غشاهای PEI همچنین می‌توانند برای جداسازی نفت و آب استفاده شوند، به ویژه هنگامی که با مواد آبدوست مانند رزین فنلی اصلاح شوند تا به آب‌دوستی فوق‌العاده و روغن‌گریزی فوق‌العاده در زیر آب دست یابند.

در زیرکاتالوگ مربوط به این محصول که تولید شرکت SABIC عربستان می باشد، جهت استفاده فنی بیشتر ارائه شده است:

ULTEM-Resin_1000_Europe_Technical_Data_Sheet