بولي إيثير إيميد، أو PEI، هو بوليمر حراري بلاستيكي عالي الأداء، معروف بخصائصه الميكانيكية والحرارية والكهربائية الاستثنائية. وهو بولي إيميد عطري عالي القوة والصلابة، يتمتع بثبات حراري ممتاز. فيما يلي بعض الخصائص الرئيسية لـ PEI:
جدول ملخص للخصائص الرئيسية لـبولي إيثيريميد (PEI)
| ملكية | تفاصيل |
|---|---|
| درجة حرارة انتقال الزجاج (Tg) | ~217 درجة مئوية (423 درجة فهرنهايت) |
| درجة حرارة انحراف الحرارة (HDT) | ~215–220 درجة مئوية (419–428 درجة فهرنهايت) |
| قوة الشد | 80–100 ميجا باسكال (يختلف حسب الدرجة) |
| قوة الانحناء | عالية، مناسبة للمكونات الهيكلية |
| مقاومة الصدمات | معتدل |
| العزل الكهربائي | قوة عازلة ممتازة وعالية |
| المقاومة الكيميائية | مقاوم للأحماض والقواعد والزيوت والمذيبات |
| مقاومة اللهب | إطفاء ذاتي، تصنيف UL 94 V-0 |
| مقاومة الأشعة فوق البنفسجية | جيد، لكنه قد يتحول إلى اللون الأصفر بمرور الوقت بدون مثبتات الأشعة فوق البنفسجية |
| الشفافية | عالية، عادةً ما تكون نسبة نفاذية الضوء أكثر من 80% |
| التوافق الحيوي | مناسب للتطبيقات الطبية ومتوافق مع إدارة الغذاء والدواء الأمريكية |
1. الخصائص الحرارية
•مقاومة الحرارة:
يتميز PEI بدرجة حرارة انحراف حراري (HDT) مميزة تتراوح بين 215 و220 درجة مئوية (419-428 درجة فهرنهايت)، مما يجعله يتحمل درجات الحرارة العالية دون تشوه يُذكر. هذا يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للحرارة، مثل صناعات السيارات والفضاء.
يحافظ على القوة والاستقرار الأبعادي حتى في درجات الحرارة المرتفعة.
•درجة حرارة انتقال الزجاج (Tg):
بفضل Tg الذي يبلغ حوالي 217 درجة مئوية (423 درجة فهرنهايت)، يحتفظ PEI بسلامته البنيوية حتى في درجات حرارة أعلى بكثير من النطاق التشغيلي النموذجي لمعظم المواد البلاستيكية.
•معامل التمدد الحراري المنخفض (CTE):
تتمتع مادة PEI بمعامل CTE منخفض للغاية، مما يعني أنها تتعرض لتغيرات أبعادية ضئيلة مع تقلب درجات الحرارة، مما يجعلها مستقرة للغاية وموثوقة للأجزاء الدقيقة.
2. الخصائص الميكانيكية
•قوة وصلابة عالية:
تتميز مادة PEI بخصائص ميكانيكية استثنائية، مثل قوة الشد العالية، ومقاومة الانحناء، والصلابة، والتي تبقى ثابتة حتى في درجات الحرارة العالية. هذا يجعلها مناسبة للمكونات الإنشائية في البيئات الصعبة.
تتراوح قوتها الشد عادة من 80 إلى 100 ميجا باسكال، اعتمادًا على الدرجة.
•مقاومة التأثير:
على الرغم من متانة مادة البولي إيثيلين إيثيلين (PEI) ميكانيكيًا، إلا أنها تتمتع بمقاومة متوسطة للصدمات مقارنةً باللدائن الحرارية الهندسية الأخرى. تتحمل هذه المادة أحمالًا كبيرة، لكنها أكثر عرضة للكسر الهش في ظروف معينة.
•استقرار أبعاد ممتاز:
تتميز أجزاء PEI بثبات ممتاز تحت الأحمال الميكانيكية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات التسامح الضيق مثل التروس الدقيقة والمحامل والموصلات الكهربائية.
3. الخصائص الكهربائية
•عزل كهربائي جيد:
يُعدّ PEI عازلًا كهربائيًا ممتازًا، يتميز بقوة عزل عالية وموصلية كهربائية منخفضة. هذا يجعله مثاليًا للتطبيقات الكهربائية والإلكترونية، مثل لوحات الدوائر الكهربائية والموصلات والعوازل.
•خسارة عازلة منخفضة:
فهو يتميز بخسارة عازلة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الكهربائية عالية التردد.
4. المقاومة الكيميائية
•مقاومة جيدة للمواد الكيميائية:
يقاوم البولي إيثيلين إيثيلين (PEI) مجموعة واسعة من المواد الكيميائية، بما في ذلك الأحماض والقواعد والزيوت والمذيبات. ومع ذلك، قد يكون عرضة للأحماض أو القواعد القوية عند درجات الحرارة العالية.
إنه يعمل بشكل جيد في البيئات القاسية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات في قطاعات السيارات والفضاء والطب.
•غير تفاعلي:
إن عدم تفاعل مادة PEI وتوافقها الحيوي يجعلها مناسبة للبيئات الحساسة للتلامس، مثل الصناعات الدوائية وتجهيز الأغذية.
5. الخصائص الميكانيكية عند درجات الحرارة المنخفضة
•أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة:
يحتفظ PEI بقوته الميكانيكية واستقراره البعدي حتى في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات في ظروف تحت الصفر دون التشقق أو فقدان الصلابة.
6. الخصائص البصرية
•الشفافية:
من بين الميزات البارزة لـ PEI هي شفافيتها، وهو أمر مفيد في التطبيقات البصرية مثل العدسات ومنافذ العرض والمعدات البصرية حيث تكون الرؤية الواضحة ضرورية.
تتمتع بمعدل نقل الضوء يزيد عن 80% للمقاطع ذات الجدران الرقيقة.
7. مقاومة اللهب
•مقاومة اللهب:
يتميز PEI بخصائصه المقاومة للهب، حيث ينطفئ تلقائيًا عند تعرضه للهب، ولا يستمر في الاشتعال بعد إزالة مصدر اللهب. وهو متوافق مع معايير مقاومة اللهب المختلفة، بما في ذلك معيار UL 94 V-0 للاحتراق الرأسي.
وهذا يجعل PEI مناسبًا للتطبيقات الكهربائية والسيارات حيث تكون السلامة من الحرائق هي الأولوية.
8. خصائص المعالجة
•حقن وتشكيل بالبثق:
يمكن معالجة البولي إيثيلين إيثيلين (PEI) باستخدام تقنيات اللدائن الحرارية التقليدية، مثل القولبة بالحقن، والبثق، والتشكيل الحراري. ومع ذلك، نظرًا لارتفاع درجة انصهاره، يتطلب الأمر معدات متخصصة للتعامل مع درجات الحرارة (عادةً ما تزيد عن 340 درجة مئوية).
يتميز البولي إيثيلين إيثيلين (PEI) بلزوجة عالية ويتحلل عند درجات حرارة مرتفعة، مما يجعل معالجته صعبة. ومع ذلك، فقد أدى التطور في تكنولوجيا البوليمر إلى إنتاج أنواع مُحسّنة التدفق، مما يسهل معالجتها.
9. المقاومة البيئية
•استقرار الأشعة فوق البنفسجية:
يقاوم البولي إيثيلين إيثيلين التآكل الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، ويحافظ على خصائصه الميكانيكية عند تعرضه لأشعة الشمس أو مصادر الضوء الاصطناعي. ومع ذلك، قد يتحول لونه إلى الأصفر مع مرور الوقت عند التعرض المطول للأشعة فوق البنفسجية، وهو ما يمكن تخفيفه بإضافة مثبتات للأشعة فوق البنفسجية.
•مقاومة الطقس:
يتميز PEI بأداء جيد في الظروف الخارجية، حيث يقاوم التدهور الناتج عن عوامل الطقس والرطوبة والعوامل البيئية الأخرى.
10. التوافق الحيوي
•الاستخدام الطبي والصيدلاني:
بفضل مقاومته الكيميائية الممتازة، وثباته البعدي، وشفافيته، يُستخدم PEI على نطاق واسع في الأجهزة الطبية، وتغليف الأدوية، والأجهزة القابلة للزرع. وهو يفي بمعايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لتطبيقات الرعاية الصحية.
تطبيقات البولي إيثيريميد (PEI):
يتم استخدام PEI في مجموعة واسعة من الصناعات التي تتطلب مواد عالية الأداء، مثل:
•الفضاء والطيران:المكونات الهيكلية والأقواس والأختام التي يجب أن تتحمل درجات الحرارة العالية والإجهاد الميكانيكي.
•السيارات:المكونات الموجودة تحت غطاء المحرك مثل الموصلات، والأغطية، وأنظمة الوقود.
•الالكترونيات:العوازل الكهربائية والموصلات والمكونات الكهربائية عالية الأداء.
•طبي:حاويات التعقيم، ومعدات التشخيص، والأجهزة القابلة للزرع.
•صناعي:التروس والمحامل والمضخات التي تعمل تحت الضغط ودرجات الحرارة القصوى.
خاتمة
بولي إيثير إيميد (PEI) هو بوليمر حراري بلاستيكي عالي الأداء، يتميز بثباته الحراري الممتاز، ومتانته الميكانيكية، وخصائصه العازلة للكهرباء. هذه الميزات تجعله مادة مثالية للتطبيقات الصعبة في صناعات مثل الفضاء والسيارات والطب والإلكترونيات، حيث تُعد الموثوقية في الظروف القاسية أمرًا بالغ الأهمية. على الرغم من تكلفته العالية، فإن تعدد استخدامات PEI ومتانته تجعله المادة المفضلة للتطبيقات الصناعية المتطورة.
وقت النشر: ١٤ فبراير ٢٠٢٥
