ポリエーテルイミド

概要

材料名	ポリエーテルイミド
略記号	PEI
英語名	Polyetherimide
分類	非晶性スーパーエンプラ、熱可塑性樹脂
構造・主成分	イミド結合とエーテル結合を持つ芳香族高分子
主な用途	医療滅菌部品、電気電子部品、航空機内装、コネクタ

ポリエーテルイミドは、イミド結合とエーテル結合を持つ芳香族高分子である。高強度、高耐熱、難燃、低発煙、耐スチーム性、透明琥珀色、射出成形可能。

材料選定では、強アルカリや一部溶剤に注意、価格が高い。用途、温度、荷重、薬品、成形方法に応じてグレードを選定する必要がある。

特徴

機械的性質が高く、常温で引張強さが100MPa以上、曲げ弾性率が3.4GPaなどエンジニアリング・プラスチックの中で最も高い値を示す。
耐熱性にすぐれ、高温下でも機械的強度が高く、荷重たわみ温度は190℃で、ガラス繊維を強化するとさらに高くすることが出来る。
難燃剤無添加で難燃性があり、酸素指数は47以上である。
燃焼時の発煙はきわめて少なく、腐食性・有毒性ガスを発生しない。
耐薬品性は、非結晶樹脂の中では最もすぐれている。
熱水にも強く、132℃の高温スチーム殺菌(5分）を4,000回繰り返しても物性の変化はない。
広い温度範囲、周波数領域ですぐれた電気的性質を示す。
紫外線、放射線に耐え、環境特性にすぐれる。
琥珀色、透明な樹脂である。
成形加工性が良好である。流動特性が良く、幅広い条件範囲で成形が可能である。
強アルカリや一部溶剤に注意、価格が高い
グレード、充填材、共重合成分、硬化条件により物性が大きく変化する。
実使用では温度、湿度、応力、薬品接触時間を含めて評価する必要がある。
成形前に予備乾燥が必要である。

長所

高強度、高耐熱、難燃、低発煙、耐スチーム性、透明琥珀色、射出成形可能
用途に応じたグレード展開がある。
金属、ガラス、汎用樹脂の代替材料として使える場合がある。

短所

強アルカリや一部溶剤に注意、価格が高い
高温、応力、薬品、吸水、添加剤の影響で性能が変化する。
量産前にはメーカー物性表と実使用条件での確認が必要である。

成形加工

成形加工性が良好である。
流動特性が良く、幅広い条件範囲で成形が可能である。
成形前に予備乾燥が必要である。
加工性は種類とグレードにより異なる。
熱可塑性樹脂では射出成形・押出成形が中心となり、熱硬化性樹脂では注型、圧縮、積層、硬化成形が中心となる。

化学

加工方法	適性	主な製品例
射出成形	○	グレードにより成形部品、電気電子部品、機械部品に使用する
押出成形	○	シート、フィルム、チューブ、板材に使用する
圧縮・注型・硬化成形	△〜◎	熱硬化性樹脂や高粘度材料では主要加工法となる
切削加工	○	丸棒、板材、試作部品、治具に使用する

構造式

芳香族イミド結合とエーテル結合を含む非晶性構造。構造中の官能基、結晶性、架橋密度、芳香族骨格、充填材の有無により、耐熱性、耐薬品性、機械的性質、成形性が変化する。

種類

標準グレード

名称	標準ポリエーテルイミド
構成	イミド結合とエーテル結合を持つ芳香族高分子
特徴	高強度、高耐熱、難燃、低発煙、耐スチーム性、透明琥珀色、射出成形可能
主な用途	医療滅菌部品、電気電子部品、航空機内装、コネクタ

特徴

標準的な物性バランスを持つ。
汎用的な成形・加工用途に使いやすい。

強化・改質グレード

名称	強化・改質ポリエーテルイミド
構成	ガラス繊維、炭素繊維、難燃剤、耐候剤、潤滑剤、共重合成分などで改質したグレード
特徴	剛性、耐熱性、耐候性、難燃性、摺動性、寸法安定性などを改善する
主な用途	電気電子部品、自動車部品、機械部品、構造部品、機能部材

特徴

標準グレードより特定性能を高めた材料である。
充填材により比重、成形収縮、異方性、耐薬品性が変化する。

代表的な物性値又は機械的性質

性質	単位	標準	30%ガラス繊維強化
比重		1.27	1.51
吸水率	%	0.25	0.18
引張強さ	MPa	107	163
引張伸び	%	60	3
曲げ強さ	MPa	148	235
曲げ弾性率	GPa	3.4	8.5
アイゾット衝撃強さ (ノッチ付き)	J/m	50	100
荷重たわみ温度 (1.82MPa)	℃	190	210
線膨張率	10^-5/℃	5.6	2.0
難燃性(UL94)		V-0	V-0
体積固有抵抗	Ω･cm	10¹⁷	10⁶

耐薬品性

非晶性樹脂としては良好。強アルカリ、塩素系溶剤、一部極性溶媒に注意。

薬品・溶剤	耐性	備考
水	○	多くは常温で比較的安定であるが、吸水・加水分解型材料では注意する
酸	△〜○	強酸では劣化する材料がある
アルカリ	△〜○	ポリエステル、PC、熱硬化性樹脂では高温・高濃度に注意する
アルコール	○〜△	応力クラックや膨潤は材料により異なる
ケトン	△〜×	非晶性樹脂や塗料系樹脂では膨潤・溶解に注意する
芳香族溶剤	△〜×	膨潤、白化、クラックの可能性がある
油・燃料	○〜△	ポリアミド、POM、PBT、PPS、PEEKなどは比較的良好な場合が多い

更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照。

SP値（溶解度パラメータ）

ポリエーテルイミドのSP値はグレード、結晶化度、架橋密度、充填材により変動する。溶解性はSP値だけでなく、温度、応力、薬品濃度、接触時間で判断する必要がある。

材料	SP値（δ）	特徴
ポリエーテルイミド（PEI）	約22〜24 MPa^1/2	高耐熱性、難燃性、電気特性を持つ非晶性スーパーエンプラである
GF強化PEI	約22〜24 MPa^1/2	ガラス繊維強化により剛性、寸法安定性、耐クリープ性が向上する
CF強化PEI	約22〜24 MPa^1/2	炭素繊維強化により高剛性、導電性、低線膨張性を実現する

溶解性の目安

Δδ	挙動
0〜2	溶解しやすい
2〜5	膨潤・軟化
5以上	溶解しにくい

SP値から見た耐溶剤性

溶媒・薬品	SP値（δ） MPa^1/2	耐性	備考
水	47.9	◎	吸水はあるが耐加水分解性は比較的良好である
熱水	47.9	○〜◎	長期高温水では物性低下に注意が必要である
エタノール	26.0	◎	アルコール系には比較的強い
IPA	23.5	◎	一般的な洗浄用途で使用可能である
メタノール	29.7	◎	短期接触では安定である
アセトン	19.9	△	応力下ではクラックが発生する場合がある
MEK	19.0	△〜×	膨潤やESCに注意が必要である
酢酸エチル	18.6	△	長期接触では影響を受ける場合がある
THF	18.5	×	強い膨潤やクラックを生じやすい
クロロホルム	19.0	×	塩素系溶剤に弱い
ジクロロメタン	20.2	×	急速な白化やクラックを生じる可能性がある
トルエン	18.2	○	短期では比較的安定である
キシレン	18.0	○	高温長期では確認が必要である
ヘキサン	14.9	◎	脂肪族炭化水素には安定である
ガソリン	15〜18程度	◎	耐燃料性は比較的良好である
鉱物油	15〜17程度	◎	耐油性に優れる
フェノール	24〜25	×	高極性芳香族化合物に弱い
NMP	23.1	×	PEIを侵す可能性が高い
DMF	24.8	×	高極性溶剤であり膨潤しやすい
希酸	–	◎	一般的な酸には比較的強い
濃硫酸	高極性	×	強酸では分解する可能性がある
弱アルカリ	–	○〜◎	一般的には安定である
強アルカリ	–	△	高温長期では加水分解に注意する
次亜塩素酸ナトリウム	–	△	酸化劣化の可能性がある
過酸化水素	–	△	高濃度酸化剤では注意が必要である

◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適

実務上の注意

SP値は溶解・膨潤予測の一次判断であり、耐久性そのものではない。
成形残留応力がある場合は、短時間の薬品接触でもクラックが発生する場合がある。
最終判断は実使用条件での浸漬試験、応力負荷試験、温度サイクル試験で行う。

製法

芳香族ビスエーテル無水物と芳香族ジアミンの重縮合。

詳細な利用用途

代表用途

医療滅菌部品
電気電子部品
航空機内装
コネクタ

工業用途

電気電子部品
自動車部品
機械部品
耐熱・耐薬品部材
フィルム、シート、塗料、接着、複合材用途

比較材料	違い	選定ポイント
PVC	ポリエーテルイミドはPVCとは耐熱性、成形性、耐薬品性、価格帯が異なる	難燃・低コストならPVC、高機能用途なら対象材料を検討する
PC	PCは透明性と耐衝撃性に優れる	透明防護用途ではPC、高耐薬品・高耐熱用途では他材料を検討する
PBT	PBTは成形性と電気特性に優れる	電装部品ではPBT、より高耐熱用途ではスーパーエンプラを選ぶ
PEEK	PEEKは高耐熱・高耐薬品の代表材料である	最高性能が必要ならPEEK、コスト重視なら汎用エンプラを検討する

代表的なメーカー

メーカー	代表的な製品・商品名	備考
SABIC ULTEM	代表グレード又は関連製品	詳細はメーカー技術資料で確認する
RTP	代表グレード又は関連製品	詳細はメーカー技術資料で確認する
Ensinger TECAPEI	代表グレード又は関連製品	詳細はメーカー技術資料で確認する