聚芳醚醚腈(PEEN)作为一种热塑性的耐高温特种高分子材料,具有出色的性能,如耐热性和优异的电性能,使其在医疗、电子电气、机械加工、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。
聚芳醚醚腈(PEEN):国内尚未完全产业化的高性能特种工程塑料
特种工程塑料聚芳醚醚腈(PEEN)是一种线性芳香高分子化合物,属于聚醚醚酮(PEEK)替代产品,是我国特种工程塑料由热塑性向热固性转变的重要标志。
聚芳醚醚腈(PEEN)在传统聚醚醚酮(PEEK)产品的基础上,进一步提高了其耐热性,可以通过热塑性树脂的加工方式进行树脂加工成型,可达到热固性树脂的耐热性能。

1、发展历程

聚芳醚醚腈的研发历程可追溯到上个世纪。当时,为了满足工业对高性能材料的迫切需求,材料科学家们开始探索新型高分子材料的可能性。经过深入的理论研究和实验探索,聚芳醚醚腈的原型逐渐成型。

在发展的早期,科研工作主要集中在提升材料的基本性能上。通过对分子结构的精心设计和合成工艺的持续优化,聚芳醚醚腈的耐高温性能得到了显著提升,其玻璃化转变温度从较低水平逐步提高至164℃,熔点达到334℃,起始分解温度更是高达472℃。

随着技术的不断进步,聚芳醚醚腈在机械性能方面也取得了显著的突破。拉伸强度从早期的不足100MPa提升至约113MPa,弯曲强度达到约209MPa,使其在机械领域能够替代部分传统金属材料,制造出高精度、高强度的零部件。

聚芳醚醚腈(PEEN):国内尚未完全产业化的高性能特种工程塑料
2、性能优势

(1)耐高温性:PEEN最为突出的性能之一是其卓越的耐高温性。其起始分解温度高达472℃,玻璃化转变温度为164℃,熔点达到334℃。经过玻璃纤维增强后,其连续使用温度可高达250℃。

(2)机械性能:PEEN的拉伸强度约为113MPa,弯曲强度约为209MPa,使其成为制造阀门部件、阀片、密封件、叶轮等机械材料的理想选择。

(3)电气性能:PEEN具有优异的电气性能。其介电常数约为3.5,并且介质损耗因数的频率依存性较小。这使得PEEN成为在高温下仍然具有良好电绝缘性的材料,常被用于制作晶圆承载器、印刷电路板、高温接插件等电子电气领域的应用。

(4)阻燃性:PEEN的阻燃性能同样出色,尤其是在航空航天领域,这一性能至关重要。它能够在一定程度上替代金属材料,制造飞机零部件,降低火灾风险,为乘客的生命安全提供额外的保障。

(5)耐化学药品及耐水性:PEEN具有良好的耐化学药品和耐水性能,使其在应对化学物质腐蚀和潮湿环境时表现出色。例如,在海洋工程中,PEEN制造的水下设备部件能够抵御海水的侵蚀,延长设备的使用寿命。

(6)润滑性和耐磨性:PEEN具有良好的润滑性和耐磨性能。这使得PEEN在需要减少摩擦和磨损的场合具有优势,可用于汽车工业中制造发动机内罩、离合器齿环、汽车轴承等零部件。

3、主要应用

  • 航空航天:由于其优异的耐热性和机械性能,PEEN可用于制造飞机零部件,降低火灾危害。

  • 电子电气:PEEN在电子电气领域有着广泛的应用,如制作晶圆承载器、印刷电路板、高温接插件等。

  • 汽车制造:PEEN可用于制造汽车零部件,提高汽车的安全性和耐用性。

  • 石油开采:PEEN的耐化学腐蚀性和耐高温性能使其适用于石油开采领域。

  • 医疗:PEEN的生物相容性和耐高温性能使其在医疗领域具有应用潜力。

  • 电子信息:PEEN的光功能化特点使其在光电子和信息领域具有广泛的应用前景。

  • 汽车:PEEN可替代金属不锈钢,用于制造汽车发动机内罩、离合器齿环、汽车轴承等汽车零部件。由于PEEN具有优异的耐磨性和润滑性能,能够减少摩擦和磨损,提高汽车零部件的寿命。

 

此外,PEEN常用于制作阀门部件、亚索篇阀片、密封件、叶轮等机械材料。

聚芳醚醚腈(PEEN):国内尚未完全产业化的高性能特种工程塑料
据全球市场检测公司 (MMG) 调研报告显示,2023年全球聚芳醚醚腈(PEEN) 市场规模大约为39,2万美元,预未来六年年复合增长率CAGR为5.5%,到2030年达到584万美元。
全球市场聚芳醚醚腈(PEEN)主要厂商有杜邦(DuPont)、出光兴产(ldemitsu Kosan)、Hodogaya Chemical、四川飞亚新材料、四川能投等企业。
国内发展:截至目前,国内仅有四川能投、飞亚新材料公司等少数企业能够生产PEEN。
四川飞亚新材料有限公司开发了全球唯一的聚芳醚醚腈(PEEN)特种高分子材料,国内领先的导热系列材料等一批自主创新、科技前沿的产品。目前该公司已生产出PEEN(HQ/RS)和PEEN(PP/HQ)两种系列的聚芳醚醚腈产品。
 
2019年,全国首台套1000吨高性能聚芳醚腈(PEN)生产线在眉山投产,填补了该领域的行业空白。项目由电子科技大学先进功能高分子实验室与四川能投川化新材料科技有限公司合作完成,也是川化集团转型后的第一个投资项目。
2022年,国内第二家生产聚芳醚腈产品的企业,山东维尤纳特年产500吨化工新材料聚芳醚腈项目开工生产
2023年2月,重庆市涪陵区年产2000吨聚醚醚腈(PEEN)项目开工。利用项目公司的自主知识产权和工艺技术,建成达产后,产品将替代进口,缓解国内对高端工程塑料的需求,年产值将达到8亿元至10亿元。
4、展望

根据市场统计数据,我国对PEEN的需求量巨大,特别是在机械加工、电子电气和航空航天领域。随着科技的发展和制造业对材料性能要求的提高,PEEN在这些领域中的应用前景广阔。但目前中国在特种工程塑料的国内产业化方面仍处于起步阶段。加快发展具有自主知识产权的特种工程塑料产品,对于提升中国制造业的整体水平和推动相关产业的升级发展具有重要意义。

参考资料:West RubberPlas 西部橡塑展、煤化工网、先进高分子、网络等

原文始发于微信公众号(艾邦高分子):聚芳醚醚腈(PEEN):国内尚未完全产业化的高性能特种工程塑料

作者 808, ab