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1、工程塑料,Contents,工程塑料,1,聚碳酸酯,2,聚酰胺,3,什么是工程塑料？,工程塑料英文名为：engineering-plastics，是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚碳酸酯、聚砜等。,生活中的工程材料,工程塑料的发展,1931年，杜邦公司的卡罗泽斯开 发尼龙66，成为最先开工业化的 工程塑料。 1942年，德国人开发了尼龙6的工 业技术，并作为纤维开发应用。 1961年，
2、 中国开发PA1010。 1972年，杜邦公司开发芳香族尼龙工业化技术。,尼龙目前是工程塑料中产量最大的品种,工程塑料的发展,1953年，拜耳公司首次获得聚碳酸酯（PC）。 1958年，拜耳公司以熔融酯交换法进行PC的中规模工业化生产。 1960年，美国通用公司半工业化投产 我国在1958年着手研发，1965年工业化建厂,80年代后，PC的应用需求迅速示增长，80年代的 增长速度接近13%，90年代保持在89%,工程塑料的状况,从20世纪50年代出现工程塑料以来，半个世纪的发展，在市场竞争中成长壮大，在2000年，全世界工程塑料产量已超过500万t，还以每年79%的速度递增。虽然仅占全部塑料的
3、23%，但其优异的性能是其他材料不能比拟的。,工程塑料的状况,工程塑料的分类,按聚合物结构单元和重复单元特征分类 可分为聚酯，聚芳杂环化合物，聚酰氨，聚醚和含氟塑料五类 按长期连续使用温度来划分 通用工程塑料：聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲醛，聚苯醚和热塑性聚酯。 特种工程塑料：聚酰亚胺，聚砜，聚苯硫醚，聚醚，聚苯酯，聚芳酯等等。,工程塑料的主要特性,工程塑料的主要特性： 质量轻、相对密度小 工程塑料的相对密度一般在1.02.0之间，远低于金属，可替代一些传统的金属材料，减轻自重，用于航空飞行器、车辆等领域。,工程塑料的主要特性,较高的比强度： 用玻璃纤维、碳纤维等纤维增强，可以大大提高抗张强度，拉伸
4、强度与相对密度的比值一般在1500-1700，甚到高达4000（钢1600，铝1500） 突出的耐磨和自润滑性能 用工程塑料作摩擦零件，与耐磨金属合金相对，磨耗量低于1：5。氟塑料更佳,工程塑料的主要特性,优良的机械性能 在较宽的温度范围内，许多工程塑料，尤其是增强的工程塑料有优异的抗冲击和耐疲劳性能。 优良的电绝缘性 几乎所有工程塑料都有 优良的电绝缘性和耐电弧的 特性，可以跻身优良绝缘材 料行列,工程塑料的主要特性,化学稳定性 对酸、碱和一般有机溶剂都有很好的抗腐蚀性。 较好的制件尺寸稳定性 有较高的耐热性 一般的工程塑料在不同玻璃纤维增强时，UL长期连续使用温度都超过100，特种工程塑料
5、的指标一般都超过150,工程塑料的主要特性,优良的吸震、消声和对异物的埋没性能 工程塑料作为运动零部件使用时，没有金属撞击的噪声，有优良的吸震消声性能。对于有磨粒存在的条件下，可以埋没异物，不像金属之前可能会咬死或刮伤。,工程塑料的主要特性,良好的加工性能 工程塑料可以在较低的温度下（通常400以下），采用注塑、挤出、吹塑等方法进行加工，制品可采用机械方法再加工，尺寸稳定，成品的互换性强，模具费用低，与加工金属相对，可节省能耗50%左右，而且缩短工时，成品率高。,聚酰胺（尼龙）,Nylon,什么是聚酰胺,聚酰胺，又称尼龙(Nylon),是 一种人造多聚物、纤维、塑料，发 明于1935年，发明者
6、为美国威尔明 顿杜邦公司的华莱士卡罗瑟斯， 最早的尼龙制品是尼龙制的牙刷的 刷子,今天，尼龙纤维是多种人造纤 维的原材料，硬的尼龙被用在建筑业中。,世界上第一种完全人造的纤维,脂肪族聚酰胺的结构与性能,力学性能 典型的强而韧聚合物，综合力性能优于一般的通用塑料。 测试环境和条件（温湿度，加载速率）对力学性能影响大（水分有增塑作用）。 具有良好的耐磨耗性，是优良的耐磨材料之一。结晶度愈高，材料硬度愈大，耐磨性愈好。,脂肪族聚酰胺的结构与性能,热性能 PA是半结晶聚合物，结晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等高结晶度聚合度。具有良好的柔性，玻璃化温度在室温左右，氢键的形成，使其熔融温度一般高于
7、聚烯烃，有明显的熔点。 电性能 极性的酰胺基团，影响其电绝缘性。室温干燥的条件下，电绝缘性较好，潮湿的时候，电绝缘性减小。同时，温度升高，也会使电绝缘性降低,脂肪族聚酰胺的结构与性能,光学性能 大多数结晶脂肪族PA超过2.5mm厚几乎不透明，低于0.5mm时为半透明。加入的添加剂（如炭黑等）作为成核剂，增加PA的结晶度、球晶数量，从而降低光透射，在球晶边界的光散射是光透射减少和不透的原因。随着PA中酰胺基浓度减少，PA的透明区增加。,脂肪族聚酰胺的结构与性能,耐化学性能 具有良好的化学稳定性，由于其高的内聚能和结晶性，使其不溶于普通溶剂（醇、酯、酮类），耐许多化学药品，不受弱酸碱、油脂及清洁剂
8、等影响。对盐水、细菌和霉菌都很稳定。常温下，溶于强极性的溶剂（硫酸、甲酸等） 其他性能 室温下，PA性能稳定，可长时间保持性能不变。具有相对优良的耐候性，气候的变化会使PA发脆，力学性能下降，表面产生变化。具有自燃性，但火焰传播速度很慢,脂肪族聚酰胺的加工与应用,PA具有宽泛的加工范围和良好的加工性，几乎所有常用的热塑件塑料加工方法均可加工PA。其中最主要的是注塑和挤出成形。令外，PA吸水率高。应该在成形前对树脂进行干燥。 PA的应用极其广泛 机械设务：轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等等 汽车工业：主要采用玻纤增强PA，用在皮带轮、吸附罐、刮水器等等 电子电器：机罩、集成线路板、旋扭、电器线圈 化
9、工设备：耐腐耐油管道、输油管、过滤器 建筑与民用：门、滑轮、安全帽、绳索等等,半芳香聚酰胺的产品,均聚半芳香聚酰胺产品 透明尼龙 尼龙MXD6 尼龙6T 尼龙9T 尼龙12T,共聚半芳香聚酰胺产品 德国（BASF）半芳香族共聚酰胺模塑料 日本（三井化学）半芳香族共聚酰胺 日本（可东丽）PA9M-T 法国（埃勒夫阿托）高度耐化学试剂的透明尼龙 中国（郑州大学）尼龙12T/12I,半芳香族的应用,主要应用于以下几个方面： 电气电子工业：作为SMT（surface Mount Technology）基板。 汽车工业：制作轴承支架、传动齿轮等 纤维工业：可望作为衣料及工业用纤维材料,聚碳酸酯,Poly
10、carbonate( PC),生活中的聚碳酸酯,聚碳酸酯的性能,聚碳酸酯是透明的无色或微黄色强韧固体，透明性仅次于PMMA和PS，透光率可达89%，无味、无毒，着色性好，可制成各种色彩鲜艳的制品。 热性能 良好的耐热性和耐寒性：热变形温度高达130oC,且受负荷大小影响不大，可在-100130oC长期使用 较好的热导率及比热容：塑料中居中等水平，但与金属材料相比，仍不失为良好的绝热材料。,聚碳酸酯的性能,力学性能 典型的强韧聚合物，具有良好的综合力学性能，能在广阔的温度范围内保持较高的机械强度。其突出的特点是具有优异的抗冲击性和尺寸稳定性，但耐疲劳性和耐磨性较差，易产生应力开裂。抗蠕变性好，使
11、PC尺寸稳定性非常好。,冲击强度比PS高18倍，比HDPE高78 倍，是ABS的2倍，可与玻璃钢相比,聚碳酸酯的性能,光学性能及耐旋光性 通常呈非晶结构，无色透明，具有良好透光性。但材料表面硬度较低，耐磨性也不太好，表面容易磨毛而影响其透光率。PC对红外光、可见光和紫外光等低能长波光线一般都有良好的稳定性。 电性能 弱极性聚合物，使其电性能低于PE、PS等非极性塑料，但也不失为电性能较优的绝缘材料，特别是因其耐热性优于聚烯烃，可在较宽的温度范围内保持良好的电性能。,聚碳酸酯的性能,耐化学试剂及耐溶剂性 聚碳酸酯是无定形 聚合物，它的内聚能在 塑料中居中等水平，具 有一定的抗化学腐蚀能 力和耐溶
12、剂性。,聚碳酸酯的加工及应用,注塑成形 PC最重要的成形方法，制品广泛用于汽车、建筑、纺织、医疗器械等各种领域。产中主要以设备零部件为主，也用于光盘，光安帽，防护玻璃等。 挤出成形 挤出制品主要用于绝缘材料、防震玻璃以及二次加工和冷加工原料。 中空吹塑 生产热水杯、包装容器等中空制品。,,Company Logo,聚醚类工程塑料,分子主链上含有醚键（ O）和硫醚键（S）的聚合物统称聚醚塑料; 结构通式 , ; 本章分别介绍聚甲醛（POM) ,聚苯醚（PPO),改性聚苯醚。,,Company Logo,聚甲醛的物理力学性能,均聚甲醛的力学强度略高1020%,,Company Logo,聚甲醛的化
13、学性能,弱极性结晶聚合物； 内聚能密度高； 溶解度参数大; 如：聚甲醛低的吸水率（0.200.27%），使在潮湿环境仍保持尺寸和形状的稳定性。,,Company Logo,聚甲醛的改性,玻璃纤维增强聚甲醛,,Company Logo,聚甲醛的成型工艺性,1. 聚甲醛结晶度高，由无定形熔体变为结晶型凝固体的体积收缩率大约17%，因此采用保压补料方式防止收缩。 2. 聚甲醛熔融温度范围窄，热稳定性差，加工温度不宜超过250oC，熔体在料筒中停留时间不宜过长。在保证物料充分塑化条件下应尽量降低温度，并采用提高注射压力和速度增加熔料冲模能力。,,Company Logo,聚甲醛的成型工艺性,3. 聚甲
14、醛熔体凝固速率快，会造成冲模困难，制品表面褶皱，毛斑等，因此模温宜控制在80130oC来消除。 4. 聚甲醛吸湿性小，一般可不干燥，也可在110oC下干燥2h。 5. 聚甲醛加工时应选用突变螺杆，喷嘴宜用直通式，模具的浇注系统应设计为流线型，浇口尽可能大.,,Company Logo,聚甲醛的应用,聚甲醛（耐有机溶剂，耐磨，抗蠕变，耐疲劳等）,,Company Logo,聚酯（PET） 常用的聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯（PET），它是由对苯二甲酸与乙二醇进行缩聚反应制得的，也是生产涤纶纤维的原料。这种聚酯具有耐热性和良好的耐磨性，而且有一定强度和优良的不透气性。聚对苯二甲酸乙二酯制成的双向拉伸薄
15、膜广泛用于录音带、电影及照相软片等。双向拉伸吹塑制品的瓶子，由于透明及二氧化碳不易透过，常用作碳酸饮料的容器。,,Company Logo,聚苯醚 （PPO） 聚苯醚是本世纪60年代发展起来的高强度工程塑料，它有很高的机械强度和抗蠕变性能；电性能优异，耐高温于120，且在很宽的温度范围内，尺寸稳定，机械性能和电性能变化很小；吸湿很小，耐水蒸汽蒸煮。广泛用在电子、电器部件、医疗器具、照相机和办公器具等方面。,,Company Logo,聚砜（PSF） 聚砜是60年代中期出现的一种热塑性高强度工程塑料。聚砜的特点是耐温性好，介电性能优良，在水和湿气或190的环境下，仍保持高的介电性能。此外，耐辐照也是它的优点。由于这些独特的性能，它可以用来制作汽车、飞机等要求耐热而有刚性的机械零件，也被用来做尺寸精密的耐热和电器性能稳定的电器零件， 如线圈骨架、电位器部件等。,
