【2017年整理】特殊工程塑料

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1、特种工程塑料介绍：特种工程塑料也叫高性能工程塑料是指综合性能更高，长期使用温度在 150以上的工程塑料,主要用于高科技,军事和宇航、航空等工业。特种工程塑料主要包括聚苯硫醚(PPS)，聚砜(PSF), 聚酰亚胺(PI), 聚芳酯(PAR)，液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮(PEEK)，含氟聚合物等，特种工程塑料种类多，性能优异价格昂贵。聚苯硫醚（PPS）聚苯硫醚全称为聚苯基硫醚，是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，英文名为 polyphenylene snlfide（简称PPS） 。PPS 是结晶型（结晶度 55%-65%）的高刚性白色粉末聚合物，耐热性高（连续使用温度达 240） 、机械强度、

2、刚性、难燃性、耐化学药品性，电气特性、尺寸稳定性都优良的树脂，耐磨、抗蠕变性优，阻燃性优。有自熄性。达 UL94V-0 级，高温、高湿下仍保持良好的电性能。流动性好，易成型，成型时几乎没有缩孔凹斑。与各种无机填料有良好的亲和性。增强改性后可提高其物理机械机械性能和耐热性（热变形温度） ，增强材料有玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维、金属纤维等，以玻璃纤维为主。无机填充料有滑石、高岭土、碳酸钙、二氧化硅、二硫化钼等。PPS/PTFE、PPS/PA、PPS/PPO 等合金已商品化，PPS/PTFE 合金改进了 PPS 的脆性，润滑性和耐腐蚀性，PPS/PA 合金为高韧性合金。玻纤增强 PPS 具有优异

3、的热稳定性、耐磨性、抗蠕变性、在宽范围（温度、湿度、频率）内有极佳的机械性能和电性能，介电量数小、介电损耗低。作为耐高温，防腐涂料，涂层可以在 180 下长期使用；电子电器工业上作连接器，绝缘隔板，端子，开关；机械和粘密机械在做泵、齿轮、活塞环贮槽、叶片阀件，钟表零部件，照相机部件；汽车工业上汽化器。分配器部件，电子电气组等零件，批气阀气，传感器部伯件；家电部件有磁带录相机结构部件、品体二极管、各种零件；另个还用于宇航、航空工业， PPS/PTFE 可做防粘、耐磨部件及传动件，如轴泵。聚砜类树脂是 20 世纪 60 年代中期以后出现的一类热塑性工程塑料，是一类主链上含有砜荃和芳核的非结晶性热塑

4、性工程塑料。按其化学结构可分为脂族聚砜和芳族聚砜。脂族聚砜不耐碱，不耐热，无实用价值，而芳族聚砜中的双酚 A聚砜及其改性产品-非双酚 A 的聚芳砜，以及聚醚砜，则有较广泛的用途，是业已商业化生产的高分子量聚砜树脂。双酚 A 聚砜树脂是美国联碳公司（ UCC）于 1965 年开发成功的，商品名为 Udel polysuifone；聚芳砜是美国 3M 公司在 1967 年开发成功的，商品名为 Astrel；聚醚砜由英国卜内门公司（ICI）于 1972 年开发成功的，商品名为 Victrex。聚砜类树脂结构中的氧都具有高度共振二芳基砜集团，硫原子处于完全氧化状态，砜基的高共振使聚砜类树脂具有极其出色

5、的耐氧化性能和耐热性能，具有出色的熔融稳定性，这些都是高温模塑和挤出成型必须具备的加工性能。聚砜介绍：聚砜是分子主链中含有 链节的热塑性树脂，英文名 Polysalfone（简称 PSF 或 PSU）有普通双酚 A 型PSF（即通常所说的 PSF） ，聚芳砜和聚醚砜二种。PSF 是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点，其范围为为-100150, 长期使用温度为 160,短期使用温度为 190,热稳定性高,耐水解,尺寸稳定性好,成型收缩率小, 无毒,耐辐射,耐燃,有熄性。在宽广的温度和频率范围内有优良的电性能。化学

6、稳定性好，除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐、在酮，酯中溶胀。耐紫外线和耐候性较差。耐疲劳强度差是主要缺点。 PSF 成型前要预干燥至水份含量小于 0.05%。PSF 可进行注塑、模压、挤出、热成型、吹塑等成型加工，熔体粘度高，控制粘度是加工关键，加工后宜进行热处理，消除内应力。可做成精密尺寸制品。PSF 主要用于电子电气、食品和日用品、汽车用、航空、医疗和一般工业等部门，制作各种接触器、接插件、变压器绝缘件、可控硅帽 ，绝缘套管、线圈骨架、接线柱 ，印刷电路板、轴套、罩、电视系统零件、电容器薄膜，电刷座，碱性蓄电池盒、电线电缆包覆。PSF 还可做防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、飞

7、机内外部零配件、宇航器外部防护罩，照相器档板，灯具部件、传感器。代替玻璃和不锈钢做蒸汽餐盘，咖啡盛器，微波烹调器、牛奶盛器、挤奶器部件、饮料和食品分配器。卫生及医疗器械方面有外科手术盘、喷雾器、加湿器、牙科器械、流量控制器、起槽器和实验室器械，还可用于镶牙，粘接强度高，还可做化工设备（泵外罩、塔外保护层、耐酸喷嘴、管道、阀门容器） 、食品加工设备，奶制品加工设备、环保控制传染设备。聚芳砜（PASF）和聚醚砜（ PES）耐热性更好，在高温下仍保持优良机械性能。 学 名：聚芳砜，聚苯醚砜英 文 名：Polyarylsulfone,简称 PAS1、发展史 聚芳砜于 1967 年由美国 3M 公司开发

8、并以 Astrel360 牌号出售，后将生产及销售权转让给 Carborundum 公司，目前由该公司在世界范围内仍以 Astrel360 牌号生产销售。2、主要生产方法Astrel 360 聚芳砜是由 4、4-二碳酰二氯二苯醚与联苯的 Friedel-Crafts 聚合反应来制备。3、理化性能Astrel 360 聚芳砜典型特性为耐热，能在空气中温度 260条件下长期老化。4、加工成型聚芳砜可采用注射、挤出或压缩成型技术加工成制品。但聚芳砜具有高的熔融粘度，所以对加工设备有特殊的要求，一般采用专用的加工设备以满足加工温度 400425。压力要求为 140210MPa(2030030450ps

9、i)，模具温度为 230280。5、应用领域聚芳砜主要应用于电气、电子工业领域，多为军工产品的多插头的接触器、印刷电路板的基板及插座。这些制件要求具有良好的机械性能、热性能和耐化学性能。在美国市场上，除 Astrel 牌号外，还有一种 Radel 型号的聚芳砜产品，其性能指标如表(略)学 名：聚醚砜、聚芳醚砜英 文 名：polyethersulfone,简称 PES1、发展史 聚醚砜由卜内门（ICI）公司于 1972 年开发并以 Victrex 商品牌号销售于全世界。德国巴斯夫（BASF）公司以Ultrason E 商品牌号生产并销售。近几年来，世界各国工程热塑树脂的生产和销售一直处于低谷状态

10、，其中以聚醚砜尤为突出。卜内门公司已于 1991 年将其生产能力为 5000 吨/年的聚醚砜装置关闭。目前最大生产商为巴斯夫公司。国内吉林大学中试化工厂、长春应用化学研究所和徐州工程塑料厂有少量试产品种。2、主要生产方法PES 的生产路线有两条，即双酚路线和单酚路线。这两条路线均为亲核高温置换反应、聚合反应过程中添加强碱、采用高沸点惰性溶剂。3、理化性能由于聚醚砜分子结构中不存在任何酯类结构的单元，聚醚砜具有出色的热性能和氧化稳定性。经 UL 确认聚醚砜连续使用温度为 180，并满足 UL94V-0 级阻燃要求， （厚度为 0.51mm） 。聚醚砜耐应力开裂，不溶于极性溶剂如酮类和一些含卤碳氢

11、化合物。耐水解，耐极大多数酸、碱、脂类碳氢化合物、醇、油及脂类。可以通过对其分子量的控制或添加各种增强材料、各种纤维，以提高聚合物的性能。该树脂满足美国 FDA 要求可使用于与食品接触的制件。4、加工成型聚醚砜虽然是一种高温工程热塑树脂，但仍可以按常规热塑加工技术进行加工。可采用注射成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型或真空成型。高模温有助于成型和减小成型引起的应力。一般注射成型温度为310390，模温为 140180。PES 是一种无定形树脂，模收缩率很小，可加工成对容限要求高及薄壁的制品。5、改性产品典型改性聚醚砜品种有玻璃纤维增强及碳纤维改性的导电型树脂。6、应用领域聚醚砜具有特有的设计性

12、能，包括：宽温度范围内（100200）高机械性能；高热变形温度及良好耐热老化性能；长期使用温度达 180；制品耐侯性好；阻燃及低烟密度性；良好电性能；透明等。因此 PES 制品大量应用于电气、电子、机械、医疗、食品及航空航天领域。电气及电子工业中的应用，主要包括线圈骨架、接触器、二维及三维空间结构的印刷电路板、开关零件、灯架基座、电池及蓄电池外罩、电容器薄模等。由于 PES 制品长期使用温度达 180，属 UL94V-0 级材料，具有高尺寸稳定性能、良好的电绝缘性能，因而使其成为电气工程结构材料的首选材料。机械工业中的应用，主要选用玻璃纤维增强牌号，制件具有耐蠕变、坚硬、尺寸稳定等特性。适合制

13、作轴承支架及机械件的外壳等。汽车制造工业中的应用，主要有照明灯的反光件，峰值温度达 200，并且可制成铝合金反光器件。还有汽车的电器连接器、电子、电-机械控制元件、座架、窗、面罩、水泵及油泵等。航空领域的应用，已通过联邦航空规范条款 25853 及客机技术标准条款 1000001，用于飞机内部装饰件包括支架、门、窗等，以提高安全性。聚醚砜对雷达射线透过率极佳，目前雷达天线罩已用其代替过去的环氧制件。医疗卫生领域的应用。聚醚砜制件耐水解，耐消毒溶剂。制品包括钳、罩、手术室照明组件离心泵外科手术器件的手柄、热水器、热水管、温度计等。厨房用具的应用，包括咖啡器、煮蛋器、微波器、热水泵等。照明及光学领

14、域的应用，包括反光器、信号灯。聚醚砜制件有着色透明、对 UV 稳定、可长期在室外环境下使用等特性。聚醚砜可通过溶剂技术制备成各种具有高机械强度的超滤膜、渗透膜、反渗透膜及中孔纤维。其制品用于节能、水处理等领域。由于聚醚砜属于无定形树脂范畴，可以作为涂层材料应用于金属表面的涂覆。7、开发动向聚醚砜开发以共聚改性为主，其目的是提高其综合性能和加工性能，以满足市场的需求。卜内门公司开发出聚醚砜/聚砜的共聚物，其组份百分含量不同，树脂性能也有不同的同性能产品。该共聚物具有比聚砜更高的热变形温度，比聚醚砜更低的吸水性，具有更佳的流动加工性能，并可以用 GF 增强。卜内门公司最近开发出牌号为 Super-

15、Shield 的聚醚砜涂料。可与 Fluon-one-Coat 一起使用于厨房器具，形成不粘复合涂层。巴斯夫公司最近开发出聚醚砜热塑硬质泡沫材料。该材料具有高热变形温度、耐热老化、低烟挥发密度、低毒性、耐水解、耐酸和碱等特性。这种硬质泡沫材料与聚醚砜树脂的复合材料一起用于航空航天领域前途广阔。由于该材料具有坚硬、质轻的特性，还可以用于造船、火车、医疗及体育用品的制件。芳族聚酰胺（Polyamide Aromatic，简称 PARA）的纤维及其复合材料具有高拉伸强度高模量较低的伸长率、耐燃烧、耐高温、耐有机溶剂和燃料、润滑剂等特性，因此在工程方面有广泛用途，目前已开发在工业上应用的有 PPTA、

16、MPIA、PBA 等。一、聚对苯酰胺学 名 聚对苯甲酰胺英 文 名 Poly(p-benzamide)，简称 PBA化学结构（一）发展史美国杜邦公司于 1916 年首先介绍芳族聚酰胺-聚间苯二甲酰间苯二胺（Nomex）纤维，1970 年介绍了聚对苯酰胺（Fibre B 或 PRD-49） ，1972 年又介绍了较韧性的聚 1，4- 苯撑对苯二酰胺（Kevlar 49）纤维，分析表明Kevlar 纤维为代表。1977 年我国开始研制聚对苯酰胺，1990 年上海市合成树脂研究所完成年产 3 吨中试鉴定。（二）主要生产方法1.树脂生产以对氨基苯甲酸为单位、N-甲基吡咯烷酮为溶剂，在催化剂、助催化剂存在和 8090的条件下，反应 3 小时。然后，将物料沉析到酒精中，用水洗涤树脂，干燥，即可得到纺丝用树脂。树脂的特性粘度控制在 1.82.2范围内。2.液晶浆液的制备将芳纶-I 树脂溶解在含有 46% 助溶剂的有机溶剂（二甲基乙酰胺或 N-甲基吡咯烷酮）中，聚合物浓度控制在 9