聚芳醚腈(PEN) | 耐高温237℃ 高强度工程塑料 | 电子器件航空航天应用

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聚芳醚腈（PEN）是一种基于2,6-萘二甲酸二甲酯（NDC）或2,6-萘二甲酸（NDA）与乙二醇（EG）或双酚A等单体通过熔融缩聚或溶液缩聚法制得的高性能特种工程塑料。其分子结构中的萘环结构赋予材料比传统聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）更优异的热性能、机械性能和阻隔性能。

核心产品特性详细说明：

热性能表现：

• 卓越的耐热特性：玻璃化转变温度高达237℃，远高于PET的70-80℃，长期使用温度可达200℃

• 优异的热稳定性：热变形温度在1.82MPa负荷下可达210℃，短期耐温峰值达250℃

• 较低的热膨胀系数：线性热膨胀系数为5.5×10⁻⁵/℃，尺寸稳定性优异

机械性能参数：

• 出色的强度特性：拉伸强度达到66-75MPa，弯曲强度维持在95-110MPa范围

• 良好的韧性表现：断裂伸长率保持在5-8%之间，冲击强度适中

• 优异的刚性特征：弹性模量达到2.03-2.25GPa，满足结构件要求

电气性能指标：

• 理想的介电特性：介电常数低至3.3（1MHz），介电损耗角正切值仅为0.008@1MHz

• 稳定的绝缘性能：体积电阻率高达10¹⁶Ω·cm，介电强度超过30kV/mm

• 优异的高频性能：在毫米波频段仍保持稳定的介电性能，适合5G应用

化学耐受性能：

• 良好的耐化学性：对大多数有机溶剂、油类和弱酸弱碱具有良好耐受性

• 极低吸水率特性：24小时吸水率小于0.1%，尺寸稳定性优异

• 优异耐水解性：在高温高湿环境下性能衰减缓慢

主要应用领域覆盖：

电子电气领域：

高频电路板基材、集成电路封装、电子连接器、电容器薄膜、电磁线绝缘

航空航天领域：

飞机内部零部件、卫星结构件、航天器电子封装、航空连接器

通信设备领域：

5G基站滤波器、天线罩、微波器件、通信卫星部件

工业应用领域：

高性能电容器、柔性电路板、汽车电子部件、工业传感器

产品技术深度解析

聚芳醚腈（PEN）作为一种重要的高性能工程塑料，其分子结构中的萘环比传统PET中的苯环具有更大的刚性和更高的对称性，这使得PEN在热性能、机械性能和阻隔性能等方面均显著优于PET。萘环结构的存在导致分子链堆叠更加紧密，分子间作用力增强，从而提高了材料的玻璃化转变温度和熔融温度。同时，这种紧密的堆叠结构也使得PEN具有极低的气体渗透率，优异的紫外线屏蔽性能和耐水解性能。

从材料发展历程来看，PEN是在20世纪90年代实现工业化生产的新型聚酯材料，其合成工艺主要包括酯交换法和直接酯化法两种路线。随着5G通信、航空航天和高端电子设备的快速发展，PEN因其独特的综合性能而受到广泛关注，成为高性能高分子材料领域的重要成员。

详细物理性能参数

基本物理特性：

外观形态：浅黄色至琥珀色透明颗粒或粉末

颗粒规格：直径2-3毫米，长度3-4毫米的圆柱形颗粒（可根据客户需求定制）

密度：1.33-1.35 g/cm³（23℃）

吸水率：0.08-0.10%（24小时浸泡，23℃）

成型收缩率：0.8-1.2%（流动方向），1.0-1.5%（垂直流动方向）

透光率：≥88%（2mm厚度）

雾度：≤1.5%（2mm厚度）

热性能详细参数：

玻璃化转变温度（Tg）：237℃

熔点（Tm）：265-270℃（根据分子量和立构规整度变化）

热变形温度：210℃（1.82MPa负荷下）

长期使用温度：200℃（性能保持率＞95%，1000小时测试）

短期峰值温度：250℃（不超过100小时）

热分解温度：430℃（起始分解，TGA测试）

线性热膨胀系数：5.5×10⁻⁵/℃（23-150℃）

热导率：0.21 W/(m·K)

比热容：1.2 J/(g·K)

机械性能全面数据

强度性能详细指标：

拉伸强度：66-75 MPa

屈服强度：60-68 MPa

断裂伸长率：5-8%

拉伸模量：2.03-2.25 GPa

弯曲强度：95-110 MPa

弯曲模量：2.15-2.40 GPa

压缩强度：85-95 MPa

压缩模量：1.95-2.15 GPa

冲击性能参数：

Izod缺口冲击强度：4-6 kJ/m²（23℃）

Izod无缺口冲击强度：12-15 kJ/m²（23℃）

Charpy缺口冲击强度：5-7 kJ/m²（23℃）

硬度与摩擦性能：

洛氏硬度：115-120 R scale

球压痕硬度：160-180 MPa

摩擦系数：0.35-0.45（对钢，干摩擦）

磨损率：3-4×10⁻⁶ mm³/N·m

电气性能详尽参数

介电性能全面数据：

介电常数：3.3（1MHz），3.2（10MHz），3.1（100MHz）

介电损耗角正切：0.008（1MHz），0.007（10MHz），0.006（100MHz）

体积电阻率：10¹⁶ Ω·cm（23℃，50%RH）

表面电阻率：10¹⁵ Ω（23℃，50%RH）

介电强度：30-35 kV/mm（短时，0.5mm厚度）

耐电弧性：125-140 s

相对耐电痕指数（CTI）：＞400 V

化学稳定性详细表现

耐化学药品性详细数据：

耐酸性：耐稀酸（如10%硫酸、盐酸），在浓酸中缓慢分解

耐碱性：耐弱碱溶液（如10%氢氧化钠），在强碱中性能下降

耐溶剂性：耐大多数有机溶剂，包括醇类、酮类、脂肪烃类

耐油性：优异的耐润滑油、液压油性能，在125℃下可长期使用

耐水解性：在85℃/85%RH条件下1000小时，性能保持率＞90%

耐紫外线性：经过1000小时QUV测试，性能保持率＞85%

应用技术详细指导

高频通信领域应用方案：

在5G/6G通信设备中，PEN可用于制造基站滤波器、天线基板、射频前端模块等关键部件。建议使用介电常数3.2-3.3的特殊牌号，注塑成型温度控制在340-360℃，模具温度120-140℃。材料优异的介电性能可确保在毫米波频段的信号传输损耗低于0.015 dB/mm。

航空航天电子应用技术：

用于航空航天电子系统时，推荐使用玻纤增强牌号，玻纤含量可根据需求在15%-30%之间选择。可制造卫星通信系统组件、航天器电子封装外壳、航空电子连接器等。工作温度范围-55℃至+200℃，能够承受航天发射过程中的剧烈振动和温度冲击。

高密度集成电路封装指南：

在集成电路封装领域，PEN适用于BGA封装、CSP封装、3D封装等先进封装技术。建议使用超低杂质含量的电子级牌号，金属离子含量控制在ppb级别。材料的热膨胀系数与硅芯片匹配良好，可有效降低热应力导致的失效风险。

柔性电路板应用方案：

用于制造柔性电路板基材时，PEN可替代传统的聚酰亚胺（PI），提供更低的介电常数和更好的尺寸稳定性。建议采用溶液流延法制备薄膜，厚度控制在12.5-125μm范围。材料的耐焊接热性能优异，可承受260℃焊接受热60秒。

加工工艺详细指南

注塑成型工艺参数：

干燥条件：150℃×4小时，使水分含量低于0.02%

料筒温度设置：后段320-340℃，中段340-350℃，前段350-360℃，喷嘴360-370℃

模具温度：130-150℃

注射压力：80-100 MPa

保压压力：40-60 MPa

注射速度：中速至高速

螺杆转速：50-80 rpm

背压：0.5-0.8 MPa

成型周期：根据产品厚度调整，通常30-60秒

挤出成型工艺参数：

干燥条件：与注塑相同，确保水分含量合格

挤出机温度设置：加料段300-320℃，压缩段330-340℃，计量段340-350℃，机头350-360℃，口模355-365℃

螺杆设计：建议使用长径比25：1-30：1，压缩比2.5：1-3.0：1的屏障型螺杆

熔体压力：15-25 MPa

熔体温度：350-360℃

切粒方式：水下热切粒，水温70-80℃

安全操作详细规范

加工安全要求：

操作人员必须佩戴防护眼镜、耐热手套和防尘口罩

加工区域应安装强制排风系统，保持良好通风，避免吸入热分解气体

材料热分解温度≥430℃，严禁超过此温度加工

出现材料分解时，应立即停机清理，避免碳化物质影响产品质量和设备安全

使用安全注意事项：

本材料符合ROHS、REACH环保要求，通过UL94 V-0阻燃认证

在高温连续使用条件下，建议进行充分的应用评估和寿命测试

与金属部件配合使用时，应考虑热膨胀系数的差异，预留适当的膨胀间隙

在高频高功率应用场合，需确保材料的绝缘性能和耐电弧性能满足要求

常见问题详细解答

问：PEN与PEEK、PEI等其他特种工程塑料相比有何优势？

答：PEN在介电性能方面具有明显优势，介电常数和损耗角正切值均低于PEEK和PEI，特别适合高频应用。同时，PEN的成本相对较低，具有更好的性价比。

问：PEN材料的水解稳定性如何？

答：PEN具有优异的水解稳定性，在85℃/85%相对湿度的环境下经过1000小时测试，分子量下降率小于5%，机械性能保持率超过90%，远优于传统PET材料。

问：PEN是否适合超声波焊接？

答：是的，PEN适合超声波焊接加工。建议使用频率20kHz或35kHz的超声波焊机，焊接时间0.5-1.0秒，压力0.2-0.4MPa，可获得良好的焊接强度。

问：PEN材料的耐辐射性能如何？

答：PEN具有较好的耐辐射性能，在承受100kGy的γ射线辐照后，机械性能保持率超过80%，适合用于核电站、医疗设备等有辐射环境的场合。