通用塑料

工程塑料介紹陳聖文2007.8.14目錄一.定義,分類二.聚碳酸酯(PC)三.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)四.聚甲醛(POM)五.超高分子量聚乙烯（UHMWPE）六.聚酰胺(PA)七.聚对苯二甲酸丁二醇酯(PETPET)八.聚苯醚和改性聚苯醚（PPO）九.性能項目一定義,分類工程塑料是一種新興高分子聚合物材料,由于具有各種優良性能和易加工的特點，廣泛用于國民經濟的各個領域,尤其是在高科技，電子，汽車工業，家用電器和高欓消費品上使用普遍．這種材料不但可以代替而且優于鋼材和有色金屬，加工后的制品強度高，材質輕，消耗少，成本低，外型美觀，受到用戶的普遍歡迎．因此，從本世紀五十年代以來，工程塑料得到了長足的發展，產量成倍增長，新品種不斷開發．工程塑料的生產和使用已成為一個國家工業化水平的主要標誌．我國工程塑料的開發起步較晚，產量較低．改革開放以來，生產有了一定的發展，但品種仍不多，遠遠落后于世界各工業發達國家（地區）的增長速度，多年來主要一依靠進口來解決，極不適應我國國民經濟高速發展的需求.1分類塑料是以合成或天然的高分子化合物为基本成分,在将其制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或原地聚合或固化而定形,其成品的状态为柔韧性或刚性固体的材料.由于塑料是一个包容着结构不同,性能各异,应用广泛的许许多多品种的大家族,所以其分类方法有多种,.每一种方法都无法包容万象,而只是从某种需要出发,从某一个侧面将其大致分类.按化学结构分,塑料可分为聚烯烃类(聚乙烯,聚丙烯),聚苯乙烯类(聚苯乙烯,丙烯月青-丁二烯-苯乙烯共聚物,即ABS),聚酰胺类(各种尼龙),聚醚类(聚甲醛，聚碳酸酯，改性聚苯醚等),含氟聚合物类(聚四氟乙烯,聚氟乙烯等),聚芳杂环类等.按结晶形态,塑料可分结晶性塑料(在适党条件下能产生某种几何形态结晶体结构的塑料,如聚乙烯,,聚丙烯),还有无定形塑料(分子形状和分子相互排列不呈晶体结构而呈无序状态的塑料,如ABS,聚碳酸酯)按受热呈现分,塑料可分为结晶性塑料(在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化)和热固性塑料(受热后成为不熔不溶的物质,再次受热不再具有可塑性).工程塑料本身又可细分为通用工程塑料和特种工程塑料.后者的性能更高,产量较小,生产厂商很少,价格较高.按塑料应用领域分,通常分为通用塑料和工程塑料两大类..通用塑料一般只能作为非结构材料使用,产量大,价格相对低廉,性能一般,生产厂商较多.某些通用塑料经过改性后(如加入稳定剂,玻璃纤维增强,加入填料等),虽然某一方面的性能大大提高.,但其综合性能和长期性能仍远不如工程塑料.聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯等,都是典型的通用塑料.而工成塑料是指可以作为结构性材料,具有优异的综合性能,能在较宽的温度范围和较长时间内良好地保持这些性能,并在承受机械应力和较为苛刻的化学物理环境中长期使用.聚酰胺,聚甲醛，聚碳酸酯,改性聚苯醚以及PBT和PET,是目前公认的五工程塑料.与通用塑料相比,工程塑料的产量较小,价格较高,生产厂家也较少.党然,工程塑料合通用塑料之间并没有截然的分界线,象ABS就是介于两者之间,其高级牌号被用于工程领域,而一般牌号又是极普通的通用塑料.也有通用塑料经过改性后,尽管其综合性能仍不如工程塑料,但也能代替部分工程塑料,用于许多工程领域.2发展简史人类历史上第一个人造塑料------硝化纤维素塑料,是英国发明家亞歷山大(Alexander)发明的,并于1862年在伦敦举行的大国际展览会上展出.接着,美国人約翰(John)采用新的工艺,大大降低了这一产品的生产成本,并于1870年取得美国专利,从而奠定了其发展的基础.一直到1909年,酚醛树脂实现工业化生产以后,商品名为”赛璐珞”的硝化纤维素,才结束其独领风骚四十年的局面.1918年,尿醛树脂问世,醋酸纤维素亦在尿基树脂发展的同时初露锋芒.20世纪30到40年代,发明了聚苯乙烯、聚氯乙烯和乙烯等乙烯塑料.1945----1955年间,随着党时已有塑料品种质量的显着改性和牌号的不断增加,一个重要的新品种-----高抗冲聚苯乙烯问世.50年代中期,采用菲利浦法和齐格勒法的高密度聚乙烯开发成功.接着聚丙烯的发现和迅速开发.这些聚烯烃很快成为大吨位生产的热塑性塑料.同时,高抗冲聚苯乙烯的发展导致了ABS的问世.从高分子科学的理论发展史看,1925---1935年间,人们提出了有关高分子化合物特征和生成的基本理论,从而在有机化学和物理化学基础上产生了高分子化学这一门新兴学科,有力地促进了塑料工业的发展.1945年,人们发现`通过定向聚合的方法可以得到性能优异的聚合物.随后,这种方法被视为提高产品性能的主要措施而广泛应用于生产实践.20150677300060009985010002000300040005000600070008000900010000塑料產量193519501960197019811990年份塑料產量變化1935年,世界塑料总产量仅有20万吨.而1950年产量发展到150万吨,1960年是677万吨,1970年为3000万吨,1981年为6000万吨,1990年达到9985万吨.目前,塑料工业已成为世界上各工业部门中发展!速度最快的领域之一,就体积而,塑料总产量已经超过钢的产量.由于工程塑料性能优,良可代替金属作结构材料,在某些应用领域已成为任何其它材料无法替代的新型材料,因而被广泛地应用于电子电器汽车机械设箅等行业,在国民经济各领域中的地位日益业着,目前,全球工程塑料的主要应用领域依次为:电子电器占26%,汽车22站,工业仪器设备19%,机械产品10%,消费10%,其它13%.3工程塑料的特点与金属材料相比：(1)优点：(a)比重小：1.0――2.0，约为鐵的六分之一，减轻重量效果大；(b)加工性好，生产效率高；(c)耐水及各种化學药品腐蚀；(d)自润滑性好，摩擦系数小(e)可以自由着色；(f)容易与玻璃纖維及各种填料复合；(g)优异的電绝缘性；(h)隔热件优良，导热系数约为铁的百分之一，銅的千分之二以下；(i)可降低成本、节约资源和能源.(2)缺点：(a)耐热性低，软化点低；(b)機械强度低，抗张强度一般约为鋼的十分之一；(c)尺寸稳定性差，线膨胀系数约为钢的5倍；(d)耐久性差，长期受重力作用易产生疲劳，在室外长期受紫外线作用，易降低性能。4应用领域4.1汽车工业汽车工业为达到节油目的而推进经量化,从而为工程塑料发展担供了契机.1985年,发达国家平均每辆车用塑料50~90公斤,占汽车自重10~13%,.预计,今后西欧和美国的汽车塑料用量将以每年5.7~7%的速度增长.工程塑料在汽车的用量与通用塑料相比,虽然较少,约占汽车塑料耗用总量的5~6%,但绝对消耗量高达40万吨,并且发展很快.以日本为例,1980年到1990年间的十年中,每辆汽车的工程塑料用量,PC由0.31公斤增加到4.2公斤,增长14倍mPPO由0.3公斤增到4.1公斤,增长13.6倍,POM由0.8公斤增到5.9公斤,增长7.4倍.工程塑料在汽车上的应用,儊进了工程塑料及其加工技术的发展.汽车用塑料虽然只有40多年历史,但发展极为迅速,未来汽车工业的竞争,很大程度体现爱新材料及新技术的竞争.这一竞争中,塑料特别是工程塑料,起着重要作用.工程塑料用量的多少将继续成为汽车工业技术水平高低的重要标志.4.2电子电器工业由于电子电器产品日趋小型化,要求所使用的材料有更高的热变形温度和尺寸稳定性.这就为工程塑料在电子电器工业,包括电子元器件,家电产品等方面的应用提供了良机.拿家用电器产品来说,从半导体收音机,50年代出现的电视机,60年代的摄像机,70年的家用空调等等家庭的现代化电器产品的开发和普及,是与塑料,特别是工程塑料的发展和应用是分不开的.工程塑料的大量采用,提高了电器的产品质量,使其小型化和大批量生产成为可能,而且将低了成本.目前,家用电器的塑料用量已达到较高的水平,每台(件)平均使用塑料的重量为:洗衣机9.6公斤,电冰箱13.6公斤,空调器5.5公斤,彩电47公斤.4.3机械工业工程塑料为工业机械的小型化,轻量化和高密度化提供了高性能的新材料.如用PC或PA制电动工具外壳可减轻重量,降低噪音.用POM制造的链条可满足物品搬运时耐磨耗,耐热,刚性好的要求.由于工程塑料柔软,尺寸稳定,所以世界上发达高家的工业机械正越来越使用工程塑料.4.4其它行业由于工程塑料的各种性能,工程塑料在医疗行业中,主要用于生产人工器管和辅件,体育用品中,高尔夫球杆采用了碳纤维增强的工程塑料后,大幅度提高了球杆的质量,增加了高尔夫球的飞形距离,以及在灯具行业,包装材料等等方面工程塑料的应用越来越广泛.世界工程塑料的诞生和发展是和其它行业,特别是汽车,电子电器,航空等高科技工业的发展休戚相关的.高科技工业为工程塑料发展创造了技术条件和市场条件.可以预言,随着工程塑料在国命民经济各领域中应用的不断扩大,其发展必将会有一个新的飞跃.二聚碳酸酯(PC)1.简介聚碳酸酯是一种无味、无臭、无毒、透明的无定形热塑型材料，是分子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称，简称PC。由于R基团的不同，它可分为脂肪族类和芳香族类两种。但因制品性能、加工性能及经济因素等的制约，目前仅有双酚A型的芳香族聚碳酸酯投入工业化规模生产和应用。双酚A型聚碳酸酯是目前产量最大、用途最广的一种聚碳酸酯，也是发展最快的工程塑料之一。双酚A型聚碳酸酯（简称PC）可以看成是較為柔軟的碳酸酯鏈和鋼性的苯環相連,因其具有优良的冲击强度、耐蠕变性、耐热耐寒性、耐老化性、电绝缘性及透光性等，广泛应用于电气电子零部件、机械纺织工业零部件、建筑结构件、航空透明材料及零部件、泡沫结构材料等。随着汽车行业和电子行业的迅猛发展，近年来对PC的需求空前高涨，世界消费能力已达l100kt/a，其中国内PC消费也已达60kt／a。鉴别：难燃，离火后熄灭慢，火焰呈黄色，燃烧后塑料熔融起泡，发生特殊的臭味。nC3CH3CHC1.1物理性能聚碳酸酯的比重為1.2,具有良好的透光性,0.1密耳厚的膜對3500~6500A波長的光,透過率達68~88%,折光率為1.586.1.2機械性能聚碳酸酯最主要的特點是機械性能好,既韌又,剛無缺口沖擊強度在熱度塑料塑料中名列前茅,接近玻璃纖維增強的酚醛或不鉋的樹脂,呈延性斷裂.成型的零件可達到很精密的公差,并在寬範圍內保持尺寸穩定,優於聚甲醛.1.3熱性能熱變形瘟度為135~145℃,若用玻璃纖維增強還可提高15℃,聚碳酸與其塑料相比,前者的線脹系數甚低,加入玻璃纖維后能降低1/3.100℃以下時間熱處理,剛性稍有增加,彈性模量彎曲強度拉伸強度增加而抗沖值有所降低.在100℃溫度以下退火,可消除內應力.1.4電性能聚碳酸酯具有良好的電性能,在較寬的溫度范圍內電絕緣恆定性,並耐電暈性.聚碳酸酯體積電阻率的介電強度與聚酯薄膜相當,介電損耗角正切值僅次於聚乙烯的聚苯乙烯,且几乎不受溫度景影響,在10~30℃范圍內接近常數.1.5耐化學品性能室溫耐水稀酸氧化劑鹽油脂肪烴,但不耐咸胺酮酯芳香烴.在很多有機溶中溶脹,常用的溶濟有二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷等.2聚碳酸酯的合成技术PC的早期工业化生产方法有酯交换法和溶液光气法两种，这两种工艺现在基本不再使用。目前在工业生产中采用的主要是接口光气法。由于光气毒性大，同时二氯甲烷和副产品氯化钠对环境污染严重，故20世纪90年代以来非光气法工艺发展迅速，1993年第一套非光气法装置在日本投产。2.1酯交换法酯交換法反就是在碱性催化劑存在下,將雙酚A和碳酸二苯酯放入高溫、高真空中熔融,待反應分子量達到所需值時出料,水下冷卻,切粒即得成品.酯交換法只能生產低、中粘度的樹酯。2.2接口光气法接口光气法工艺先由双酚A和50％氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠盐，送入光气化反应釜，以二氯甲烷为溶剂，通入光气，使其在接口上与双酚A钠盐反应生成低分子聚碳酸酯，然后缩聚为高分子聚碳酸酯。反应在常压下进行，一般采用三乙胺作催化剂