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1、特种工程塑料的加工成型特种工程塑料的加工成型1 1简介：简介：（美（美High performance plsatics; 日日Super Engineering plastics）具有具有优异的耐热性优异的耐热性，热变形温度在热变形温度在200200以上以上，长长期使用温度在期使用温度在150150以上以上，且，且具有一定机械强度具有一定机械强度的的聚合物。聚合物。特种工程塑料 芳杂环高分子芳杂环高分子：主链有芳环和：主链有芳环和/ /或杂环及小的或杂环及小的连接连接基团基团，如，如OO、SS、COCO、CONHCONH、 SOSO2 2、 COOCOO等构成的高分子。等构成的高分子。2 2
2、芳杂环高分子芳杂环高分子芳环高分子芳环高分子杂环高分子杂环高分子聚苯醚聚苯硫醚聚苯硫醚聚芳砜聚芳酮聚芳酮芳香聚酯芳香聚酰胺聚酰亚胺聚苯并咪唑聚苯并噁唑 聚苯并噻唑 聚喹啉 聚喹噁啉 仅仅有有芳环芳环和和连接基团连接基团构构成的聚合物成的聚合物芳环芳环+ +杂环杂环+ +连接基团连接基团构构成的聚合物成的聚合物特种工程塑料分类：分类：3 3聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEKPEEK）4 4目录目录应用领域发展趋势关键技术与装备加工现状发展历程5 5发展历程发展历程聚醚醚酮聚醚醚酮(PEEK)(PEEK)树脂研究开发的沿革树脂研究开发的沿革u2020世世纪纪7070年年代代末末，英英国国ICIICI公公
3、司司研研发发成成功功并并使使其其商商品化；品化； 战略物资战略物资 国防军工国防军工 1000t/a 1000t/au19931993年年，成成立立VictrexVictrex公公司司，注注册册peek peek VictrexVictrex商商标拥有包括中国在内的大部分国家和地区专利标拥有包括中国在内的大部分国家和地区专利 民用高科技领域民用高科技领域 1500t/a 1500t/au经经四四次次扩扩建建，20052005年年达达到到年年产产量量30003000吨吨，历历年年销销售售平均增长率为平均增长率为20%20%u20092009，1450t/a1450t/a规规模模的的新新厂厂落落成
4、成，总总产产能能达达到到4250t/a4250t/a polyetheretherkethone polyetheretherkethone6 6发展历程发展历程聚醚醚酮聚醚醚酮(PEEK)(PEEK)树脂研究开发的沿革树脂研究开发的沿革1978-20051978-2005年年，期期间间，聚聚醚醚醚醚酮酮的的生生产产为为VictrexVictrex公公司司独独家家垄垄断断，20052005年年之之后后，有有新新的的公公司司进进入入这这个个市市场场，从从而而打打破破了了其其独独家家垄垄断断局局面面。新新参参与与的的公公司司是是: :德德国国的的DegussaDegussa公公司司、中中国国吉吉林
5、林大大学学技技术术( (现现更更名名为为EvonikEvonik公公司司) )、瑞瑞士士的的ShlvayShlvay公公司司、印印度度GhadaGhada公公司司技技术术、盘盘锦锦中中润润特特塑塑有有限限公公司司和和中中国国博博文文特特塑塑技技术术咨咨询询服服务务有有限限公公司司技技术术。其其中中前前两两者者都都是是转转让让别别国国技技术术, ,规规模模目目前前还还都都在在百百吨吨级级。只只有有中中国国的的盘盘锦锦特特塑塑有有限限公公司司是是采采用用本本国国专专利利技技术术, ,即即将将在在年年底底前前建建成成投投产产, ,规规模模为为千千吨吨级级。届届时时中中国国又又将将成成为为就就生生产产
6、规规模模而而言言仅仅次次VictrexVictrex公公司司(4250t/a),(4250t/a),居世界居世界第二位第二位的国家。的国家。7 7发展历程发展历程8 8国内发展历程国内发展历程u“七五七五”国家重点科技攻关项目和国家重点科技攻关项目和“863”“863”计划初期研制计划初期研制 成成果果：在在全全部部采采用用国国产产原原料料的的情情况况下下，开开发发出出具具有有自自主主知知识产权的聚醚醚酮树脂合成路线。识产权的聚醚醚酮树脂合成路线。u“八五八五”期间对聚醚醚酮树脂进行了期间对聚醚醚酮树脂进行了10t/a10t/a规模的放大规模的放大 成成果果：实实现现了了小小批批量量生生产产，
7、满满足足了了国国内内军军工工和和民民用用领领域域的的急需。急需。u“九五九五”鉴定验收聚醚醚酮树脂鉴定验收聚醚醚酮树脂30t/a30t/a规模的中试规模的中试u“十十五五”产产业业化化示示范范工工程程500t/a500t/a聚聚醚醚醚醚酮酮项项目目于于20032003年年底底建成投产建成投产 意意义义：使使中中国国继继英英国国VictrexVictrex公公司司之之后后, ,第第二二个个能能用用本本国国专利技术生产这种高性能新材料的国家专利技术生产这种高性能新材料的国家u20082008年年PEEKPEEK研研发发团团队队与与盘盘锦锦中中润润化化工工有有限限公公司司合合作作进进行行新新专利技术
8、的专利技术的千吨级千吨级产业化建设产业化建设9 9加工现状加工现状材料性能加工工艺加工设备市场需求1010PEEKPEEK的优异性能的优异性能uPEEKPEEK是是一一种种新新型型的的半半结结晶晶态态芳芳香香族族热热塑塑性性特特种种工工程程塑塑料料，拥有极其优良的综合性能。拥有极其优良的综合性能。a)a)物物理理性性能能 琥琥珀珀色色半半结结晶晶型型聚聚合合物物，结结晶晶度度20%-30%20%-30%，最最高可达高可达48%48%。密度为。密度为1.26-1.321.26-1.32克克/ /立方厘米；立方厘米；b)b)机机械械性性能能 具具有有高高强强度度、高高模模量量、高高韧韧性性、优优良
9、良尺尺寸寸稳稳定定性性，线线膨膨胀胀系系数数小小、耐耐疲疲劳劳、耐耐磨磨损损和和摩摩擦擦性性能能优优异异，自自润滑性能好；润滑性能好；c)c)热热性性能能 玻玻璃璃化化转转变变温温度度Tg143Tg143度度，熔熔点点Tm343Tm343度度，负负载载应应用用温温度度高高达达310310度度。连连续续使使用用温温度度接接近近260260度度，热热稳稳定定性性好，在好，在400400度度1 1小时仍稳定，热分解温度达小时仍稳定，热分解温度达5050度以上；度以上；d)d)燃燃烧烧性性能能 不不加加任任何何阻阻燃燃剂剂，厚厚度度1.45mm1.45mm试试样样，阻阻燃燃性性为为UL94V-0UL9
10、4V-0等级。极限氧指数为等级。极限氧指数为3535；e)e)电电性性能能 电电绝绝缘缘性性杰杰出出，且且随随温温度度、湿湿度度、频频率率的的改改变变变变化化极极小小。可可做做C C级级绝绝缘缘材材料料使使用用，是是制制做做电电线线电电缆缆和和原原子子能工程部件的好材料；能工程部件的好材料；1111f)f)耐耐化化学学性性 能能耐耐所所有有有有机机或或无无机机溶溶剂剂，稀稀酸酸或或强强碱碱。在在260260度度过过热热蒸蒸汽汽中中使使用用几几千千小小时时不不水水解解，经经250250次次循循环环消消毒毒不降聚；不降聚；g)g)抗抗辐辐照照性性 经经得得起起10109 9RadRad高高能能射射
11、线线和和，或或射射线线辐辐照照，不不发发生生明明显显降降解解，耐耐候候性性好好，户户外外老老化化一一年年，性性能能没没有损失。有损失。uPEEKPEEK通通过过增增强强，共共混混，填填充充等等改改性性技技术术，可可以以获获得得性性能能更更为为优优越越的的玻玻纤纤，碳碳纤纤，晶晶须须，无无机机纳纳米米粒粒子子复复合合材材料料和和PEEK/PPSPEEK/PPS，PEEK/PESPEEK/PES，PEEK/PTFEPEEK/PTFE，PEEK/PHB.PEEK/PHB.等等等等“合合金金”材材料料。被被广广泛泛用用于于航航空空航航天天、电电子子电电气气、医医疗疗器器械械、食食品品加加工工、燃燃源源
12、核核电电、仪仪器器仪仪表表、交交通通运运输输、家家用用电电器器、机械工业等各个领域。机械工业等各个领域。PEEKPEEK的优异性能的优异性能1212加工工艺加工工艺注射成型注射成型u标标准准的的单单螺螺杆杆往往复复式式注注塑塑机机均均能能加加工工PEEKPEEK制制件件，复复杂杂而而高高能能的的部部件件很很容容易易大大批批量量生生产产，无无需需退退货货后后处处理理或或机机械械后后加加工。工。通用型和尼龙型螺杆均适用于PEEK加料区：70-100度料筒容量：注射量的2-5倍敞口式喷嘴，温度360度以上注射压力：10-12MPA直径4mm，斜度2，越短越好圆形梯形为佳，流径越短越好，截面厚度较大可
13、加热到400度纯PEEK，锁模压力50-80MPa，玻纤增强65-125MPa，视制品而定1313PEEKPEEK注塑成型建议开机温度注塑成型建议开机温度PEEK等级等级后段温度后段温度中段温度中段温度前段温度前段温度喷嘴温度喷嘴温度450G355365370375450GL30360365370375450CA30365380390395注：未增强颗粒450G通用级，用于挤出及注射成型 纤维增强颗粒450GL30 ，30%玻纤增强，注射及挤出级 450CA30标准粘度，30%碳纤维增强，注射级螺杆转速：纯PEEK50-100转/分，玻纤增强：50-60转/分加工工艺加工工艺1414加工工艺加
14、工工艺挤出成型挤出成型u挤挤出出成成型型技技术术包包括括电电线线包包覆覆、管管棒棒型型材材挤挤出出、薄薄膜膜片片材材和和单单丝丝的的制制造造。所所有有挤挤出出机机基基本本上上均均是是单单螺螺杆杆挤挤出出机机，只只是是机机头头、口口模模、定定型型、冷冷却却、牵牵引引、拉拉伸伸、压压延延、收收卷卷等等下下游设备各不相同游设备各不相同PEEK挤出成型电线电缆包覆1515浇注辊筒与三辊压延机，薄膜及片材的生产设备加工工艺加工工艺1616PEEKPEEK挤出片材和薄膜的典型工艺条件挤出片材和薄膜的典型工艺条件17171818单螺杆挤出机挤出成型单螺杆挤出机挤出成型PEEKPEEK典型的单丝生产条件典型的
15、单丝生产条件熔体温度熔体温度375过滤器3*200目机头与水平面距离700mm水淬冷温度60拉伸比V2 ：V13.5：1拉伸烘箱温度T2200热定型烘箱温度T3280松弛V3：V20.95：1产量3.1公斤/小时机头（16孔）1.125mm单丝直径0.5mm1919关键技术与设备关键技术与设备u模模压压机机的的压压力力至至少少应应大大于于100100吨吨，上上下下压压板板要要有有加加热热和和隔隔热热系系统统，以以保保证证可可以以使使温温度度达达到到400400以以上上。模模压压模模具具的的材材质质设设计计和和制制作作等等也也要要做做特特殊殊考考虑虑。模模具具本本身身应应装装置置加加热热系系统统
16、和和冷冷却却系系统统，设设计计要要保保证证利利于于熔熔体体流流动动充充模模。材材质质要要求求在在高温下不变形，不擦伤等。高温下不变形，不擦伤等。u挤挤出出机机除除螺螺杆杆、料料筒筒要要有有5050的的足足够够温温度度区区间间外外，还还要要求求主主驱驱动动马马达达要要有有足足够够大大的的功功率率。止止推推轴轴承承要要有有足足够够的的轴轴向向止止推推力力，螺螺杆杆的的抗抗扭扭矩矩能能力力要要强强。由由于于PESPES的的熔熔融融温温度度高高，熔熔体体粘粘度度大大，螺螺杆杆的的设设计计应应保保证证树树脂脂能能尽尽快快熔熔融融挤挤出出同同时时又不会使螺杆的扭矩过高超载。又不会使螺杆的扭矩过高超载。u挤
17、挤出出口口模模的的材材质质设设计计和和制制作作等等必必须须特特殊殊考考虑虑，对对于于冷冷却却定定径径、牵牵引引等等辅辅助助设设备备也也要要特特殊殊设设计计。例例如如冷冷却却介介质质、冷冷却却时的温度梯度等时的温度梯度等。2020应用领域应用领域uPEEKPEEK在在航航空空航航天天、机机械械、汽汽车车、生生物物工工程程、食食品品工工程程、电电子子电电气气等等对对材材料料力力学学、热热、化化学学、燃燃烧烧等等性性能能有有特特殊殊要要求求的的工工程领域的应用。程领域的应用。2121u食品工程食品工程 VictrexVictrex公公司司用用PEEKPEEK制制造造的的食食品品加加工工、储储存存、烹
18、烹饪饪设设备备零零部部件件被被允允许许用用于于食食品品接接触触领领域域。PEEKPEEK还还可可用用于于超超纯纯水水的的输输送送、贮贮存存设设备备, ,如如管管道道、阀阀门门、泵泵和和容器等。容器等。应用领域应用领域2222应用领域应用领域2323u航空航天航空航天 可可以以作作为为高高强强度度复复合合材材料料替替代代铝铝和和其其它它金金属属材材料料制制造造飞飞机机零零部部件件, ,利利用用其其优优异异的的阻阻燃燃性性能能, ,制制造造内内饰饰件件和和电电缆缆元元件件, ,目目前前波波音音、空空客客公公司司已已开开始始大大量量使使用这种材料。用这种材料。应用领域应用领域2424应用领域应用领域
19、2525应用领域应用领域2626应用领域应用领域2727聚苯硫醚聚苯硫醚（P PPSPS）2828聚苯硫醚简介：简介：聚苯硫醚英文名Polyphenylene sulfide，简称PPS。化学结构式： 定义：分子主链中含有 苯硫基 链节的热塑性工程塑料。 PPS为第六大工程塑料和第一大特种工程塑料，属热塑性结晶树脂。其Tm高达280290，Td400，与无机填料、增强纤维以及其它高分子材料复合，可制得各种PPS工程塑料及合金。Ryton PPSFortron PPS 突出特点突出特点：耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、无毒、机械性能和：耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、无毒、机械性能和电性能十分优异，
20、制品的尺寸稳定性好。电性能十分优异，制品的尺寸稳定性好。2929PPS的合成硫源硫源在NMP中加热硫化闪蒸闪蒸Flash Vaporization3030 支化交联型PPS树脂（第1代）与线型PPS树脂（第2代）在分子结构上的差异和性能及加工的不同点 Ryton PPSFortron PPS 因合成反应中添加多卤代芳基化合物（三卤代苯）作为第三反应单体，分子链为支化结构 树脂为脆性，在氧气存在下发生交联而固化，耐热性及耐蠕变性好 加工性能 有所提高，树脂可直接挤出造粒，制成塑料。分子链为线性结构 相对分子质量高，树脂的韧性和延伸性优良，综合性能得到进一步提高。加工性能得到进一步提高3131PP
21、S的结构与性能 由于由于PPS树脂结构为树脂结构为刚性刚性苯环苯环与与柔顺性柔顺性硫醚键硫醚键交替交替连接连接而成，分子链有很大的而成，分子链有很大的刚性和规整性刚性和规整性，因而，因而PPS为为结晶性聚合物结晶性聚合物，具有诸多优异性能（，具有诸多优异性能（耐热、阻燃、耐耐热、阻燃、耐化学药品化学药品）。又硫原子上的）。又硫原子上的孤对电子孤对电子使得使得PPS树脂与树脂与GF、无机填料及金属具有良好的无机填料及金属具有良好的亲和性亲和性，这样就易于制成，这样就易于制成各类增强复合材料及合金。各类增强复合材料及合金。3232 耐热性优良，可在较宽的温度范围内使用，耐热性优良，可在较宽的温度范
22、围内使用，其其拉伸强度拉伸强度、弯曲强度弯曲强度和和弯弯曲弹性模量曲弹性模量均列在工程塑料前列均列在工程塑料前列。PSPS树脂与树脂与GFGF复合增强后，具有极为优良的复合增强后，具有极为优良的强度、刚性和耐疲劳性。在高温下的强度、刚性和耐疲劳性。在高温下的强度保持率强度保持率远远高于远远高于PBTPBT、PESPES、PCPC及其及其它工程塑料。它工程塑料。PPSPPS的的耐蠕变性耐蠕变性优异，适宜制作优异，适宜制作螺丝螺丝等紧固件，可解决等紧固件，可解决因塑料因塑料松弛而引起的紧固力下降松弛而引起的紧固力下降这一缺点。这一缺点。2.2.摩擦学性能摩擦学性能 1.1.力学性能力学性能 PPS
23、 PPS硬度高，磨损量较小，与硬度高，磨损量较小，与MoS2MoS2、PTFEPTFE、石墨、石墨、CFCF等材料复合后，可等材料复合后，可制得不同温度下使用的低摩擦系数、低磨耗制件，具有极其优异的制得不同温度下使用的低摩擦系数、低磨耗制件，具有极其优异的无油润滑无油润滑滑动特性滑动特性。 3.3.热性能热性能 最高结晶度达最高结晶度达65%65%，结晶温度为，结晶温度为127127，T Tm m为为280280290290， Td 为为430430460460，热稳定性热稳定性远远优于远远优于PAPA、PBTPBT、POMPOM及及PTFEPTFE等工程塑料。经与等工程塑料。经与GFGF复合
24、增强复合增强后，后，HDTHDT可达可达260260，长期使用温度长期使用温度为为220220240240，在热塑性塑料中是最高的在热塑性塑料中是最高的。 PPS的的阻燃性阻燃性优异，在火焰上可燃，但不滴落，离火自熄，发烟量低优异，在火焰上可燃，但不滴落，离火自熄，发烟量低 。 此外还有优异的电性能、化学性能以及其他性等。此外还有优异的电性能、化学性能以及其他性等。PPS的结构与性能3333PPS的应用 PPS PPS综合性能优异，尤其是综合性能优异，尤其是热稳定性热稳定性、化学稳定性化学稳定性、耐腐耐腐蚀性蚀性和和电性能电性能等。作为优良的等。作为优良的电绝缘材料电绝缘材料、结构材料结构材料
25、和和防腐蚀防腐蚀材料材料，使得其在电子电气、精密机械、军工、航空、石油、化，使得其在电子电气、精密机械、军工、航空、石油、化工、轻工等许多工业部门领域获得广泛的应用。工、轻工等许多工业部门领域获得广泛的应用。电容电容 电容器支架电容器支架 电喷发动机油泵叶轮电喷发动机油泵叶轮 3434PPS的加工成型 PPS成型方法包括注塑、挤出、模压、烧结、压延等，这里简要介绍一下模压成型。模压成型：模压成型： 适用于量小的特殊制品或大型制品，且PPS树脂应具有低流动性。采用两次压缩，先冷却，后热压。热压的预热温度纯PPS为360左右15min，GFPPS为380左右20min，模压压力为1030Mpa，冷
26、却到150脱模。工艺过程：工艺过程：原料原料预成型预成型冷压冷压成品成品熔融熔融二次二次压缩压缩冷却冷却1520MPa300370 740MPa35min慢冷230 快冷150 脱模3535其他加工成型注塑成型：注塑成型： 可采用通用注塑机，玻璃纤维增强PPS的熔融指数以50为宜。注塑的工艺条件为：料筒温度，纯PPS为280330，40GFPPS为300-350；喷嘴温度，纯PPS为305，40GFPPS为330；模具温度120-180；注塑压力，50-130MPA。挤出成型：挤出成型： 采用排气式挤出机，工艺为：加料段温度小于200；料筒温度300-340，连接体温度320-340，口模温度
27、300-320。喷涂成型：喷涂成型： 采用悬浮喷涂法和悬浮喷涂与干粉热喷混合法，都是将PPS喷涂到金属表面，再经过塑化、淬火处理而得到涂层；PPS的涂层处理温度在300以上，保温30min。3636参考文献参考文献1 林有希,高诚辉.PEEK的改性及应用J.工程塑料应用.2005(9):64-67.2 王贵宾,姜振华,于闯,张万金,吴忠文等.特种工程塑料PES、PEEK的成型加工特性.J.化工科技.2001(2):156-162.3 吴忠文. 聚醚醚酮类树脂的国际、国内发展历程及新进展.J.化工新型材料.2010(12).4 陶国源.聚醚醚酮的成型加工.J.塑料制造.2006(z1).5 高性能工程塑料聚醚醚酮的开发研究.J.化工科技.2006,14(5):46-48.6 王明福,陈建光.聚苯硫醚的成型加工技术J.工程塑料应用.2002(8):20-22.7 金国珍.工程塑料M.北京：化学工业出版社，2001.3737谢谢！谢谢！3838
