《工程塑料部分》ppt课件

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1、,2.2 工程塑料部分,概述,通用工程塑料,特种工程塑料,工程塑料,工程塑料： 力学性能和热性能较好、可以作为结构材料使用、在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力、能在较苛刻的化学、物理环境中使用的塑料。 具有优异的力学性能、化学性能、电性能、耐热性、耐磨性、耐老化性能等。,使用量较大、长期使用温度100150的塑料，如PA、POM、PC、PPO、PET、PBT等,使用量小、价格高、长期使用温度150的塑料，如PI、PSF、PPS、PEEK、PTFE、PVDF、PBI等,2.2.1 聚酰胺（PA，Polyamide）,PA (尼龙，nylon）：分子链含有酰胺基团的聚合物； 由二元胺和二元酸缩

2、聚而成，也可由-氨基酸或内酰胺自聚而成； PA的品种： 尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙1010 （前为胺） 、尼龙46、尼龙7、尼龙9等 极性酰胺基上的H能与另一分子酰胺基的O形成氢键,聚酰胺的结构与性能,酰胺基的比例越大，吸水率越大： PA6 PA66 PA610 注意吸水率对性能的影响,物理性能 白色至淡黄色颗粒，制品坚硬，表面有光泽，有自熄性 优良的力学性能（拉伸强度、压缩强度、冲击强度等） 但力学性能会受温度和湿度的影响 热性能 熔点高（200 ），但Tg一般在80 具有良好的化学稳定性 一般不溶于普通溶剂，但室温能溶解于强极性溶剂（酚类、硫酸、甲酸等） 电性能 低温和

3、干燥条件下具有良好的电绝缘性，但在潮湿条件下会显著降低,聚酰胺的加工性能,加工前原料必须干燥 PA的吸湿性很大 熔体粘度低、流动性大 必须采用自琐式喷嘴，以免漏料 热稳定性较差 应避免采用较高的熔体温度 结晶性聚合物，成型收缩率较大,PA作为热塑性塑料，一般的塑料成型方法（注射、挤出、模压、吹塑、浇注）都可采用，最常用的方法是注射成型。,普通PA的应用,目前工业上产量最大的工程塑料； 机械、化学及电气零件：轴承、齿轮、密封圈、涡轮等 PA粉末喷涂于各种零件表面，提高磨擦性能； 汽车工业、机械工业、电子电气、包装业、体育器材等行业越来越广泛地使用PA塑料。,其它种类PA,其主要原料是PA6，直接

4、将PA6单体浇注到模具内进行聚合并制成制品； 分子量（3.5万7万）比一般PA6高一倍，各项物理、力学性能、热性能均比一般PA6要好； 能根据模具方便地制出任意形状的制件、型材； 优良的耐磨擦性，可与POM相媲美。 用途：造船、汽车、造纸、各种机械的部件,(1) 单体浇注聚酰胺（monomer cast PA，MC PA）:,聚对苯酰胺 聚对苯二甲酰对苯二胺（kevlar，芳纶）,(2) 芳香族聚酰胺,合成方法：对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚而成； 特性：超高强度（强度最高的合成纤维）、超高模量、耐高温（Tg=410、Tf=450）、耐腐蚀、阻燃、耐疲劳、尺寸稳定性好等一系列优异的特点；,聚对苯二

5、甲酰对苯二胺（kevlar，芳纶）,用途：,增强材料：橡胶补强材料、制成增强塑料用于航天器、导弹壳体等高技术领域。,有机纤维：轮胎帘子线、特种绳索和工业织物（如防弹衣、赛艇、弓箭、羽毛球等体育器材）,引入侧基来破坏分子链的规整性，减小结晶 透光率可达90%,(3) 透明聚酰胺,通常PA不透明（晶区存在）,一般采用玻璃纤维作为增强材料； 其力学性能、耐蠕变性能、尺寸稳定性在原有基础上有大幅提高,(4) 增强聚酰胺:,2.2.2 聚碳酸酯（PC，Polycarbonate）,指分子主链中含有 链节的线性高聚物； R可以为脂肪族、脂环族、芳香族，最具工业价值的是芳香族PC，特别是双酚A型PC，其产量

6、仅次于PA； 合成工艺：酯交换法、空气界面缩聚法；,聚碳酸酯的结构与性能,主链的刚性和苯环的位阻效应，结晶能力较差，无定形聚合物，具有优良的透明性，透光率8790%； 力学性能优良，特别是冲击性能十分突出，优于一般的工程塑料； 很好的耐高低温性，长期使用温度-70120 ； 尺寸稳定性能好 主链上酯基对水敏感，高温下易水解；易产生应力开裂；,综合性能 优良 （刚而韧）,聚碳酸酯的加工性能,加工前必须严格进行干燥对水十分敏感； PC熔体粘度较一般热塑性塑料高，提高温度可改善熔体流动性； 在较高温度下成型时，制品易产生应力开裂，故成型后制品应进行后处理，100120 ，保温812h；,PC可以采用

7、注射、挤出、吹塑、真空成型、热成型等方法，常采用注射、挤出、吹塑。,聚碳酸酯的改性,加工流动性差、制品残余应力大、高温易水解、不耐磨擦等,缺陷：,改性方法：,增强PC：,PC合金,增强材料：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等； 拉伸、弯曲强度、耐热性、耐应力开裂性均明显改善； 主要用于注射成型各种工程零件，机械方面：电动工具外壳；电气方面，插头、插座、继电器等,PC/PE：改善加工流动性、耐应力开裂性及乃沸水性，但耐热性有所降低； PC/ABS、PC/POM、PC/PTFE等,PC的应用,玻璃装配业：各种防护玻璃、大型灯罩、飞机座舱玻璃； 汽车工业：仪表盘系统和内装饰系统，如前灯罩、前后档板，反光镜框

8、等； 电子电器工业：接线盒、插座、插头、继电器外壳， 家用电器手柄等。,三大应用领域：,生活日用品：纯净水周转桶、热水杯、奶瓶、餐具等 光学材料：录影（音）带、光盘、储存器介质等。,其它应用领域：,2.2.3 聚甲醛（POM，Polyoxymethylene）,产量仅次于PA和PC，第三大通用工程塑料； 分子主链上具有 重复单元，是一种无侧链、高密度、高结晶度（75%）的线性聚合物； 工业上一般采用三聚甲醛为原料； 优良的综合性能； 特色：特别适合作为轴承使用具有良好的摩擦磨损性能，尤其是具有优越的干摩擦性能,聚甲醛的性能,白色粉末或粒料，硬而质密，表面光滑有光泽； 较好的力学性能，尤其是具有

9、较好弹性模量、硬度和刚度以及优异的耐磨擦性能； 热性能：具有价高的Tg，短期使用温度140 ，长期使用不应超过100 ； 电绝缘性能优良，且不随温度变化； 吸水率0.25% ，湿度对其尺寸无影响； 但不耐酸碱，耐候性也较差，对紫外线敏感。,聚甲醛的加工性能,加工方法可以是注塑、挤出、吹塑、模压等，以注塑为主 吸水率小原料一般不必干燥； 热稳定性较差加工温度应控制在250以下，且在料筒中时间不宜过长； 熔体的冷凝速度快，模具的温度不宜低，以避免植皮表面产生缺陷； 制品会产生残余应力，应适当进行后处理（100130 ， 6h）；,聚甲醛的应用,比刚度和比强度接近金属，可替代有色金属制作各种结构零部

10、件，特别适合制造耐磨擦的零件，如齿轮、滑轮、轴承等； 添加玻璃纤维、碳纤维、玻璃球等增强材料可制得增强聚甲醛； 加入石墨、PTFE、硅油等润滑材料，可明显提高POM的润滑性能。,2.2.4 聚苯醚（PPO）,分子主链上含有 重复单元，又称为聚亚苯基氧； 线性非结晶性聚合物； 工业上一般采用2.6-二甲基苯酚为原料，在氧气中缩聚而成； 白色或微黄色粉末，硬而坚韧； 分子主链中含有大量的酚基芳香环分子链段内旋转困难，熔点升高，熔体粘度增大， 流动性小，加工困难；,聚苯醚的性能,具有很好的拉伸强度、模量、抗冲击性能，硬度高于POM、PC和PA，但耐应力开裂性不好； 优良的热性能：Tg为210 ，Tf

11、为350 ； 电绝缘性能优异，介电常数是工程塑料中最低的； 吸水率为0.03% ，尺寸稳定性好，且具有优良的耐水性。,优良的综合性能，很多性能均优于POM、PC、PA，但缺陷也很明显：流动性差、加工性能差、制品已开裂、价格昂贵等。,聚苯醚的加工性能,加工以注塑为主 吸水率小但为避免表面形成银丝、起泡，最好加工前进行干燥，140150 ，3h； 刚性较大，Tg高，制品易产生内应力，需要后处理（180 ，4h）； 熔体的粘度较大，应提高温度并适当增加注射压力；,聚苯醚的改性,PPO/PS合金：PS常选用HIPS PPO/ABS合金 PPO/PPS合金 PPO/PA合金 PPO/玻璃纤维,刚性的苯环

12、、极性酯基、柔性脂肪烃基大分子链刚硬，又有一定的柔性； 支化程度很低，分子结构规整，结晶度可达40%，但结晶速度慢，且结晶温度高；,由饱和二元酸和饱和二元醇缩聚得到的线性高聚物。,（1）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）,2.2.5 热塑性聚酯,具有很好的拉伸强度、刚度和硬度，PET的拉伸强度是PE膜的9倍，PC和PA膜的3倍； 优良的热性能：熔融温度255260 ，长期使用温度120 ； 不耐强酸强碱，在水蒸气作用下也会水解； 吸水率很低 ，尺寸稳定性好，且具有优良的耐候性。,PET的性能,PET的用途,涤纶纤维：目前其产量约占到世界上合成纤维的一半； 薄膜：各种绝缘膜、精密仪器包装膜、磁盘、磁

13、带、磁卡等； 聚酯瓶：饮料、食用油、调味品的包装等； 增强改性PET：各类电器、机械零件。,（2）聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）,与PET相比，PBT脂肪烃链节更长一些，柔性会更好一些，Tg和Tm均会低一些，刚性也小一些； PBT结晶速度较快，只有薄膜制品是无定形态； PBT的力学性能一般，80% 品种都是改性品种，如玻璃纤维增强PBT 应用主要集中在电子、电气、汽车、机械方面，如汽车保险杠等,特种工程塑料概述,20世纪60年代以来至80年代初美苏两霸冷战时期军备竞赛的产物。 主要品种：,1聚酰亚胺（PI） 2聚芳酯（U-polymer） 3聚苯硫醚（PPS） 4聚砜（PSF）（聚醚砜、聚芳砜

14、） 5. 聚醚醚酮（PEEK） 6. 聚苯并咪唑（PBI） 7. 氟塑料,特种工程塑料概述,特点： 1）物性方面： a. 耐热等级高（一般定义为UL温度指数在150以上） b. 力学强度大（一般为通用塑料的24倍） c. 综合性能优异（如耐辐射、耐温、耐候） 2）加工工艺方面： a. 加工温度高（一般在300400） b. 注射压力大（一般需要120MPa160MPa） c. 模具必须加热（与通用塑料的冷却正相反） 3）附加值高（一般每吨在110万美元之间，为通用塑料的几十倍） 4）各品种多为几家大公司所垄断生产供应,国内，PPS：1000t/a（四川华拓）、PES：300t/a、PEEK：1

15、00t/a,2.2.6 聚酰亚胺（PI）,分子主链上含有酰亚胺基团 的一类芳杂环聚合物； 芳杂环耐高温聚合物中最早工业化的品种（DuPont，1960）； 耐热性最好的品种之一； 制备方法：先采用芳香族二元酸酐和芳香族二元胺缩聚成聚酰胺酸，然后经热转化或化学转化脱水形成PI； PI品种有20多种,聚酰亚胺的结构与性能,大量的五元杂环及芳环分子链刚性大，分子间作用力强； 芳杂环的共轭效应耐热性很高； 分子主链中含有大量的酚基芳香环分子链段内旋转困难，熔点升高，熔体粘度增大，流动性小，加工困难； 具有优良的力学性能（-200260 ），非常适合制造高温下使用尺寸精度要求高的制品； 极其优异的热稳定

16、性：热分解温度500以上； 电绝缘性能优异结构对称、Tg高和刚性大大影响了极性基团的活动； 在强氧化剂下会氧化降解，在碱作用下会发生水解,2.2.7 聚砜,异亚丙基有一定空间体积，减少分子间作用力，提高韧性和加工性； 醚基增加分子的柔顺性； 砜基，亚苯基提供刚性、耐热性及抗氧化能力 具有优良的力学性能，拉伸强度和弯曲强度均高于普通工程塑料； 最高使用温度150165 ，长期使用温度-100150 ； 主要缺点：疲劳强度较低,分子主链上含有芳香基和砜基的一类非结晶热塑性聚合物,（1） 双酚A型聚砜（polysulfone， PSU）,（2）聚芳砜（PAS）,透明琥珀色坚硬固体； 联苯结构代替异亚丙基和脂肪族C-C具有更为突出的耐热性和耐氧化降解性能； 刚性更大很高的熔融温度和熔体粘度，加