特種工程塑料加工成型

1、特種工程塑料的加工成型特種工程塑料的加工成型簡介：簡介：（美High performance plsatics; 日Super Engineering plastics）具有優(yōu)異的耐熱性，熱變形溫度在200以上，長期使用溫度在150以上，且具有一定機械強度的聚合物。特種工程塑料 芳雜環(huán)高分子芳雜環(huán)高分子：主鏈有芳環(huán)和：主鏈有芳環(huán)和/或雜環(huán)及小的或雜環(huán)及小的連接連接基團基團，如，如O、S、CO、CONH、 SO2、 COO等構成的高分子。等構成的高分子。芳雜環(huán)高分子芳雜環(huán)高分子芳環(huán)高分子芳環(huán)高分子雜環(huán)高分子雜環(huán)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亞胺聚苯并咪唑聚苯

2、并噁唑 聚苯并噻唑 聚喹啉 聚喹噁啉 僅僅有有芳環(huán)芳環(huán)和和連接基團連接基團構構成的聚合物成的聚合物芳環(huán)芳環(huán)+雜環(huán)雜環(huán)+連接基團連接基團構構成的聚合物成的聚合物特種工程塑料分類：分類：聚醚醚酮聚醚醚酮（PEEK）目錄目錄應用領域發(fā)展趨勢關鍵技術與裝備加工現(xiàn)狀發(fā)展歷程發(fā)展歷程發(fā)展歷程聚醚醚酮聚醚醚酮(PEEK)(PEEK)樹脂研究開發(fā)的沿革樹脂研究開發(fā)的沿革u2020世紀世紀7070年代末，英國年代末，英國ICIICI公司研發(fā)成功并使其商公司研發(fā)成功并使其商品化；品化； 戰(zhàn)略物資戰(zhàn)略物資 國防軍工國防軍工 1000t/a 1000t/au19931993年，成立年，成立VictrexVictrex

3、公司，注冊公司，注冊peek Victrexpeek Victrex商商標擁有包括中國在內的大部分國家和地區(qū)專利標擁有包括中國在內的大部分國家和地區(qū)專利 民用高科技領域民用高科技領域 1500t/a 1500t/au經(jīng)四次擴建，經(jīng)四次擴建，20052005年達到年產量年達到年產量30003000噸，歷年銷售噸，歷年銷售平均增長率為平均增長率為20%20%u20092009，1450t/a1450t/a規(guī)模的新廠落成，總產能達到規(guī)模的新廠落成，總產能達到4250t/a4250t/a polyetheretherkethonepolyetheretherkethone發(fā)展歷程發(fā)展歷程聚醚醚酮聚醚醚

4、酮(PEEK)(PEEK)樹脂研究開發(fā)的沿革樹脂研究開發(fā)的沿革1978-20051978-2005年，期間，聚醚醚酮的生產為年，期間，聚醚醚酮的生產為VictrexVictrex公司公司獨家壟斷，獨家壟斷，20052005年之后，有新的公司進入這個市場，年之后，有新的公司進入這個市場，從而打破了其獨家壟斷局面。新參與的公司是從而打破了其獨家壟斷局面。新參與的公司是: :德國德國的的DegussaDegussa公司、中國吉林大學技術公司、中國吉林大學技術( (現(xiàn)更名為現(xiàn)更名為EvonikEvonik公司公司) )、瑞士的、瑞士的ShlvayShlvay公司、印度公司、印度GhadaGhada公司

5、技術、公司技術、盤盤錦中潤特塑有限公司錦中潤特塑有限公司和和中國博文特塑技術咨詢服務有中國博文特塑技術咨詢服務有限公司技術限公司技術。其中前兩者都是轉讓別國技術。其中前兩者都是轉讓別國技術, ,規(guī)模目規(guī)模目前還都在百噸級。只有前還都在百噸級。只有中國的盤錦特塑有限公司是采中國的盤錦特塑有限公司是采用本國專利技術用本國專利技術, ,即將在年底前建成投產即將在年底前建成投產, ,規(guī)模為千噸規(guī)模為千噸級。屆時中國又將成為就生產規(guī)模而言僅次級。屆時中國又將成為就生產規(guī)模而言僅次VictrexVictrex公司公司(4250t/a),(4250t/a),居世界居世界第二位第二位的國家。的國家。發(fā)展歷程發(fā)

6、展歷程國內發(fā)展歷程國內發(fā)展歷程u“七五七五”國家國家重點科技攻關項目和重點科技攻關項目和“863”“863”計劃初期計劃初期研制研制 成果成果：在全部采用國產原料的情況下，開發(fā)出具有自主：在全部采用國產原料的情況下，開發(fā)出具有自主知識產權的聚醚醚酮樹脂合成路線。知識產權的聚醚醚酮樹脂合成路線。u“八五八五”期間對聚醚醚酮樹脂進行了期間對聚醚醚酮樹脂進行了10t/a10t/a規(guī)模的放大規(guī)模的放大 成果成果：實現(xiàn)了小批量生產，滿足了國內軍工和民用領域：實現(xiàn)了小批量生產，滿足了國內軍工和民用領域的急需。的急需。u“九五九五”鑒定驗收聚醚醚酮樹脂鑒定驗收聚醚醚酮樹脂30t/a30t/a規(guī)模的中試規(guī)模的

7、中試u“十五十五”產業(yè)化示范工程產業(yè)化示范工程500t/a500t/a聚醚醚酮項目于聚醚醚酮項目于20032003年底年底建成投產建成投產 意義意義：使中國繼英國：使中國繼英國VictrexVictrex公司之后公司之后, ,第二個能用本國第二個能用本國專利技術生產這種高性能新材料的國家專利技術生產這種高性能新材料的國家u20082008年年PEEKPEEK研發(fā)團隊與盤錦中潤化工有限公司合作進行新研發(fā)團隊與盤錦中潤化工有限公司合作進行新專利技術的專利技術的千噸級千噸級產業(yè)化建設產業(yè)化建設加工現(xiàn)狀加工現(xiàn)狀材料性能加工工藝加工設備市場需求PEEK的優(yōu)異性能的優(yōu)異性能uPEEKPEEK是一種新型的半

8、結晶態(tài)芳香族熱塑性特種工程塑料，是一種新型的半結晶態(tài)芳香族熱塑性特種工程塑料，擁有極其優(yōu)良的綜合性能。擁有極其優(yōu)良的綜合性能。a)a)物理性能物理性能 琥珀色半結晶型聚合物，結晶度琥珀色半結晶型聚合物，結晶度20%-30%20%-30%，最，最高可達高可達48%48%。密度為。密度為1.26-1.321.26-1.32克克/ /立方厘米；立方厘米；b)b)機械性能機械性能 具有具有高強度、高模量、高韌性、優(yōu)良尺寸穩(wěn)定高強度、高模量、高韌性、優(yōu)良尺寸穩(wěn)定性，線膨脹系數(shù)小、耐疲勞、耐磨損和摩擦性能優(yōu)異，自性，線膨脹系數(shù)小、耐疲勞、耐磨損和摩擦性能優(yōu)異，自潤滑性能好；潤滑性能好；c)c)熱性能熱性能

9、 玻璃化轉變溫度玻璃化轉變溫度Tg143Tg143度，熔點度，熔點Tm343Tm343度，負載度，負載應用溫度高達應用溫度高達310310度。連續(xù)使用溫度接近度。連續(xù)使用溫度接近260260度，熱穩(wěn)定性度，熱穩(wěn)定性好，在好，在400400度度1 1小時仍穩(wěn)定，熱分解溫度達小時仍穩(wěn)定，熱分解溫度達5050度以上；度以上；d)d)燃燒性能燃燒性能 不不加任何阻燃劑，厚度加任何阻燃劑，厚度1.45mm1.45mm試樣，阻燃性為試樣，阻燃性為UL94V-0UL94V-0等級。極限氧指數(shù)為等級。極限氧指數(shù)為3535；e)e)電性能電性能 電絕緣性杰出，且隨溫度、濕度、頻率的改變電絕緣性杰出，且隨溫度、濕

10、度、頻率的改變變化極小?？勺鲎兓瘶O小?？勺鯟 C級絕緣材料使用，是制做電線電纜和原子級絕緣材料使用，是制做電線電纜和原子能工程部件的好材料；能工程部件的好材料；f)f)耐化學性耐化學性 能耐能耐所有有機或無機溶劑，稀酸或強堿。在所有有機或無機溶劑，稀酸或強堿。在260260度過熱蒸汽中使用幾千小時不水解，經(jīng)度過熱蒸汽中使用幾千小時不水解，經(jīng)250250次循環(huán)消毒次循環(huán)消毒不降聚；不降聚；g)g)抗輻照性抗輻照性 經(jīng)得起經(jīng)得起10109 9RadRad高能射線高能射線和和，或或射線輻射線輻照，不發(fā)生明顯降解，耐候性好，戶外老化一年，性能沒照，不發(fā)生明顯降解，耐候性好，戶外老化一年，性能沒有損失。

11、有損失。uPEEKPEEK通過增強，共混，填充等改性技術，可以獲得性能更通過增強，共混，填充等改性技術，可以獲得性能更為優(yōu)越的玻纖，碳纖，晶須，無機納米粒子復合材料和為優(yōu)越的玻纖，碳纖，晶須，無機納米粒子復合材料和PEEK/PPSPEEK/PPS，PEEK/PESPEEK/PES，PEEK/PTFEPEEK/PTFE，PEEK/PHB.PEEK/PHB.等等等等“合金合金”材料。被廣泛用于航空航天、電子電氣、醫(yī)療器材料。被廣泛用于航空航天、電子電氣、醫(yī)療器械、食品加工、燃源核電、儀器儀表、交通運輸、家用電械、食品加工、燃源核電、儀器儀表、交通運輸、家用電器、機械工業(yè)等各個領域。器、機械工業(yè)等各

12、個領域。PEEK的優(yōu)異性能的優(yōu)異性能加工工藝加工工藝注射成型注射成型u標準的單螺桿往復式注塑機均能加工標準的單螺桿往復式注塑機均能加工PEEKPEEK制件，復雜而高制件，復雜而高能的部件很容易大批量生產，無需退貨后處理或機械后加能的部件很容易大批量生產，無需退貨后處理或機械后加工。工。通用型和尼龍型螺桿均適用于PEEK加料區(qū)：70-100度料筒容量：注射量的2-5倍敞口式噴嘴，溫度360度以上注射壓力：10-12MPA直徑4mm，斜度2，越短越好圓形梯形為佳，流徑越短越好，截面厚度較大可加熱到400度純PEEK，鎖模壓力50-80MPa，玻纖增強65-125MPa，視制品而定PEEKPEEK注

13、塑成型建議開機溫度注塑成型建議開機溫度PEEK等級等級后段溫度后段溫度中段溫度中段溫度前段溫度前段溫度噴嘴溫度噴嘴溫度450G355365370375450GL30360365370375450CA30365380390395注：未增強顆粒450G通用級，用于擠出及注射成型 纖維增強顆粒450GL30 ，30%玻纖增強，注射及擠出級 450CA30標準粘度，30%碳纖維增強，注射級螺桿轉速：純PEEK50-100轉/分，玻纖增強：50-60轉/分加工工藝加工工藝加工工藝加工工藝擠出成型擠出成型u擠出成型技術包括電線包覆、管棒型材擠出、薄膜片材和擠出成型技術包括電線包覆、管棒型材擠出、薄膜片材和

14、單絲的制造。所有擠出機基本上均是單螺桿擠出機，只是單絲的制造。所有擠出機基本上均是單螺桿擠出機，只是機頭、口模、定型、冷卻、牽引、拉伸、壓延、收卷等下機頭、口模、定型、冷卻、牽引、拉伸、壓延、收卷等下游設備各不相同游設備各不相同PEEK擠出成型電線電纜包覆澆注輥筒與三輥壓延機，薄膜及片材的生產設備加工工藝加工工藝PEEK擠出擠出片材和薄膜的典型工藝條件片材和薄膜的典型工藝條件螺桿螺桿32mm尼龍型螺桿尼龍型螺桿機頭300mm縫隙式機頭螺桿轉速40轉/分過濾器2層400目編織不銹鋼網(wǎng)加上支撐網(wǎng)裝入粗濾板內料筒溫度后中前340375375機頭溫度380口模溫度380澆注輥筒溫度50生產出的薄膜10

15、0um無定型單螺桿擠出機擠出成型單螺桿擠出機擠出成型PEEK典型的單絲生產條件典型的單絲生產條件熔體溫度熔體溫度375過濾器3*200目機頭與水平面距離700mm水淬冷溫度60拉伸比V2 ：V13.5：1拉伸烘箱溫度T2200熱定型烘箱溫度T3280松弛V3：V20.95：1產量3.1公斤/小時機頭（16孔）1.125mm單絲直徑0.5mm關鍵技術與設備關鍵技術與設備u模壓機的壓力至少應大于模壓機的壓力至少應大于100100噸，上下壓板要有噸，上下壓板要有加熱和隔熱加熱和隔熱系統(tǒng)，以系統(tǒng)，以保證可以使溫度達到保證可以使溫度達到400400以上。模壓以上。模壓模具的材質模具的材質設計和制作設計和

16、制作等也要做特殊考慮。模具本身應裝置加熱系統(tǒng)等也要做特殊考慮。模具本身應裝置加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，設計要保證利于熔體流動充模。材質要求在和冷卻系統(tǒng)，設計要保證利于熔體流動充模。材質要求在高溫下不變形，不擦傷等。高溫下不變形，不擦傷等。u擠出機除螺桿、料筒要有擠出機除螺桿、料筒要有5050的足夠溫度區(qū)間外，還要求的足夠溫度區(qū)間外，還要求主驅動主驅動馬達馬達要有要有足夠大的功率足夠大的功率。止推軸承要有足夠的軸向。止推軸承要有足夠的軸向止推力，螺桿的抗扭矩能力要強。由于止推力，螺桿的抗扭矩能力要強。由于PESPES的的熔融溫度高，熔融溫度高，熔體粘度大，螺桿的設計應保證樹脂能盡快熔融擠出同時熔體粘度

17、大，螺桿的設計應保證樹脂能盡快熔融擠出同時又不會使螺桿的扭矩過高超載。又不會使螺桿的扭矩過高超載。u擠出口模擠出口模的材質設計和制作等必須特殊考慮，對于冷卻定的材質設計和制作等必須特殊考慮，對于冷卻定徑、牽引等輔助設備也要特殊設計。例如冷卻介質、冷卻徑、牽引等輔助設備也要特殊設計。例如冷卻介質、冷卻時的溫度梯度等時的溫度梯度等。應用領域應用領域uPEEKPEEK在航空航天、機械、汽車、生物工程、在航空航天、機械、汽車、生物工程、食品工程、電子電氣等對材料力學、熱、化食品工程、電子電氣等對材料力學、熱、化學、燃燒等性能有特殊要求的工程領域的應學、燃燒等性能有特殊要求的工程領域的應用。用。u食品工

18、程食品工程 Victrex Victrex公司用公司用PEEKPEEK制造的食品加工、制造的食品加工、儲存、烹飪設備零部件被允許用于儲存、烹飪設備零部件被允許用于食品接觸食品接觸領域領域。PEEKPEEK還可用于超純水的輸送、貯存設還可用于超純水的輸送、貯存設備備, ,如管道、閥門、泵和容器等。如管道、閥門、泵和容器等。應用領域應用領域應用領域應用領域u航空航天航空航天 可以可以作為作為高強度復合材料高強度復合材料替代鋁和其它替代鋁和其它金屬材料制造飛機零部件金屬材料制造飛機零部件, ,利用其優(yōu)異的利用其優(yōu)異的阻阻燃性能燃性能, ,制造內飾件和電纜元件制造內飾件和電纜元件, ,目前波音、目前波

19、音、空客公司已開始大量使用這種材料?？湛凸疽验_始大量使用這種材料。應用領域應用領域應用領域應用領域應用領域應用領域應用領域應用領域聚苯硫醚聚苯硫醚（PPS）聚苯硫醚簡介：簡介：聚苯硫醚英文名Polyphenylene sulfide，簡稱PPS?；瘜W結構式：Sn 定義：分子主鏈中含有 苯硫基 鏈節(jié)的熱塑性工程塑料。 PPS為第六大工程塑料和第一大特種工程塑料，屬熱塑性結晶樹脂。其Tm高達280290，Td400，與無機填料、增強纖維以及其它高分子材料復合，可制得各種PPS工程塑料及合金。Ryton PPSFortron PPS 突出突出特點特點：耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、不燃、無毒、機械性能：

20、耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、不燃、無毒、機械性能和電性能十分優(yōu)異，制品的尺寸穩(wěn)定性好。和電性能十分優(yōu)異，制品的尺寸穩(wěn)定性好。PPS的合成硫源硫源在NMP中加熱硫化閃蒸閃蒸Flash Vaporization 支化交聯(lián)型PPS樹脂（第1代）與線型PPS樹脂（第2代）在分子結構上的差異和性能及加工的不同點 名稱名稱分子結構差異分子結構差異性能不同點性能不同點加工不同點加工不同點交聯(lián)型交聯(lián)型PPSPPS 直鏈型直鏈型PPSPPS Ryton PPSFortron PPS 因合成反應中添加多鹵代芳基化合物（三鹵代苯）作為第三反應單體，分子鏈為支化結構 樹脂為脆性，在氧氣存在下發(fā)生交聯(lián)而固化，耐熱性及耐蠕變

21、性好 加工性能 有所提高，樹脂可直接擠出造粒，制成塑料。分子鏈為線性結構 相對分子質量高，樹脂的韌性和延伸性優(yōu)良，綜合性能得到進一步提高。加工性能得到進一步提高PPS的結構與性能 由于由于PPS樹脂結構為樹脂結構為剛性剛性苯環(huán)苯環(huán)與與柔順性柔順性硫醚鍵硫醚鍵交替交替連接連接而成，分子鏈有很大的而成，分子鏈有很大的剛性和規(guī)整性剛性和規(guī)整性，因而，因而PPS為為結晶性聚合物結晶性聚合物，具有諸多優(yōu)異性能（，具有諸多優(yōu)異性能（耐熱、阻燃、耐耐熱、阻燃、耐化學藥品化學藥品）。又硫原子上的）。又硫原子上的孤對電子孤對電子使得使得PPS樹脂與樹脂與GF、無機填料及金屬具有良好的、無機填料及金屬具有良好的親

22、和性親和性，這樣就易于，這樣就易于制成各類增強復合材料及合金。制成各類增強復合材料及合金。 耐熱性耐熱性優(yōu)良，可在較寬的溫度范圍內使用，優(yōu)良，可在較寬的溫度范圍內使用，其其拉伸強度拉伸強度、彎曲強度彎曲強度和和彎彎曲彈性模量曲彈性模量均列在工程塑料前列均列在工程塑料前列。PSPS樹脂與樹脂與GFGF復合增強后，具有極為優(yōu)良的復合增強后，具有極為優(yōu)良的強度、剛性和耐疲勞性。在高溫下的強度、剛性和耐疲勞性。在高溫下的強度保持率強度保持率遠遠高于遠遠高于PBTPBT、PESPES、PCPC及其及其它工程塑料。它工程塑料。PPSPPS的的耐蠕變性耐蠕變性優(yōu)異，適宜制作優(yōu)異，適宜制作螺絲螺絲等緊固件，可

23、解決等緊固件，可解決因塑料因塑料松弛而引起的緊固力下降松弛而引起的緊固力下降這一缺點。這一缺點。2.2.摩擦學性能摩擦學性能 1 1. .力學性能力學性能 PPS PPS硬度高，磨損量較小，與硬度高，磨損量較小，與MoS2MoS2、PTFEPTFE、石墨、石墨、CFCF等材料復合后，可等材料復合后，可制得不同溫度下使用的低摩擦系數(shù)、低磨耗制件，具有極其優(yōu)異的制得不同溫度下使用的低摩擦系數(shù)、低磨耗制件，具有極其優(yōu)異的無油潤滑無油潤滑滑動特性滑動特性。 3 3. .熱熱性能性能 最高最高結晶度達結晶度達65%65%，結晶溫度為，結晶溫度為127127，T Tm m為為280280290290， T

24、d 為為430430460460，熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于遠遠優(yōu)于PAPA、PBTPBT、POMPOM及及PTFEPTFE等工程塑料。經(jīng)與等工程塑料。經(jīng)與GFGF復合增強復合增強后，后，HDTHDT可達可達260260，長期使用溫度長期使用溫度為為220220240240，在熱塑性塑料中是最高的在熱塑性塑料中是最高的。 PPSPPS的的阻燃性阻燃性優(yōu)異，在火焰上可燃，但不滴落，離火自熄，發(fā)煙量低優(yōu)異，在火焰上可燃，但不滴落，離火自熄，發(fā)煙量低 。 此外還有優(yōu)異的電性能、化學性能以及其他性等。此外還有優(yōu)異的電性能、化學性能以及其他性等。PPS的結構與性能PPS的應用 PPS PPS綜合性能優(yōu)異，尤其是綜合性能優(yōu)異，尤其是熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性、耐腐耐腐蝕性蝕性和和電性能電性能等。作為優(yōu)良的等。作為優(yōu)良的電絕緣材料電絕緣材料、結構材料結構材料和和防腐蝕防腐蝕材料材料，使得其在電子電氣、精密機械、軍工、航空、石油、化，使得其在電子電氣、精密機械、軍工、航空、石油、化工、輕工等許多工業(yè)部門領域獲得廣泛的應用。工、輕工等許多工業(yè)部門領域獲得廣泛的應用。電容電容 電容器支架電容器支架 電噴發(fā)動機油泵葉輪電噴發(fā)動機油泵葉輪 PPS的加工成型 PPS成型方法包括注塑、擠出、模壓、燒結、壓延等，這里簡要介紹