工程塑料

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，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8~9%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7~9%的速度递增。虽然仅占全部塑料的2~3%，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1.0~2.0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。1.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）。2.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1.机械设务：轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等等2.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3.电子电器：机罩、集成线路板、旋扭、电器线圈4.化工设备：耐腐耐油管道、输油管、过滤器5.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（surfaceMountTechnology）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Polycarbonate(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-100~130oC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PC尺寸稳定性非常好。冲击强度比PS高18倍，比HDPE高7~8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。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。~20%聚甲醛的化学性能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（0.20~0.27%），使在潮湿环境仍保持尺寸和形状的稳定性。耐非极性溶剂，但不耐强酸和强氧化剂，酚类，有机卤化物及强极性有机溶剂。聚甲醛的改性玻璃纤维增强聚甲醛聚甲醛结晶度高，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。聚甲醛熔体凝固速率快，会造成冲模困难，制品表面褶皱，毛斑等，因此模温宜控制在80~130oC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.聚甲醛的应用聚甲醛（耐有机溶剂，耐磨，抗蠕变，耐疲劳等）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。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。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。