高分子材料基礎(chǔ)

1、4.1.5 工程塑料工程塑料n工程塑料一般是指在較廣的溫度范圍內(nèi)，在一定的機(jī)械應(yīng)力和較苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中能長(zhǎng)期作為結(jié)構(gòu)材料使用的那些塑料。n 工程塑料既具有獨(dú)特的力學(xué)性能，還具有耐熱、耐低溫、電絕緣、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、耐氣候等優(yōu)良性能。工程塑料的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀：工程塑料的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀：工程塑料的發(fā)展只有30多年的歷史，其增長(zhǎng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用塑料。當(dāng)前工程塑料的發(fā)展方向是對(duì)現(xiàn)有的品種進(jìn)行改性、進(jìn)一步追求性能與價(jià)格之間最佳平衡并開(kāi)拓應(yīng)用范圍。由于工程塑料的綜合性能優(yōu)異，其使用價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用塑料。工程塑料的分類(lèi)：工程塑料的分類(lèi)：工程塑料 通 用工程塑料（耐熱100140） 特 種工程塑料（耐

2、熱150以上）熱塑性結(jié)晶型無(wú)定型聚酰胺（PA）聚甲醛（POM）聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）增強(qiáng)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚碳酸酯（PC）改性聚苯醚（MPPO）熱塑性非交聯(lián)型結(jié)晶型無(wú)定型聚苯硫醚（PPS）聚芳醚酮（PAEK）全芳族聚酯熱塑性含氟樹(shù)脂聚芳酯（PAR）聚砜（PSU)聚醚酰亞胺（PEI）聚酰胺-酰亞胺（PAI）非熱塑性聚四氟乙烯(PTFE)全芳香族聚酯聚酰亞胺（PI)交聯(lián)型聚氨基馬來(lái)酰亞胺PABNM三嗪樹(shù)脂交聯(lián)型PI、PAI工程塑料的主要特性：工程塑料的主要特性：1.質(zhì)量輕、相對(duì)密度小2.較高的比強(qiáng)度3.突出的耐磨性和自潤(rùn)滑性4.優(yōu)良的機(jī)械性能5.優(yōu)良的電絕緣性6.化學(xué)穩(wěn)定性好7.優(yōu)良的吸

3、震、消聲性8.較好的尺寸穩(wěn)定性9.較高的耐熱性10. 良好的加工性4.1.5.1 聚酰胺聚酰胺n尼龍PA CONHNHCH2COxNHCH2NHCOCH2xmCOn-2由內(nèi)酰胺分子或胺基酸自聚由二元胺和二元酸單體縮聚一、性能一、性能：1.PA為結(jié)晶性聚合物，存在牢固的氫鍵，因而具有優(yōu)良的韌性、耐油、和耐溶劑性以及優(yōu)異的力學(xué)性能。當(dāng)有足夠能量時(shí)，氫鍵會(huì)暫時(shí)解脫，分子鏈易于流動(dòng)，所以PA的加工性也很好。2.PA熱變形溫度低，使用溫度-401003.PA具有良好的力學(xué)性能，可代替某些金屬材料使用4.吸水性大，尺寸穩(wěn)定性較差5.PA具有優(yōu)良的耐摩擦性和耐磨耗性，摩擦系數(shù)0.10.3。添加二硫化鉬、石墨

4、、PE、PTFE可降低摩擦系數(shù)和提高耐磨耗性。6.PA具有良好的耐疲勞性二、成型加工與應(yīng)用二、成型加工與應(yīng)用成型方法：成型方法：注射、擠出、模壓、吹塑、澆鑄、流化床浸 漬涂覆、燒結(jié)、冷加工注意：注意：成型前對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行干燥成型后進(jìn)行熱處理應(yīng)用：應(yīng)用：制造各種機(jī)械、電器部件，如軸承、齒輪、滑輪、渦輪、風(fēng)扇葉片、墊片、儲(chǔ)油容器、繩索、接頭三、主要品種：三、主要品種：PA66、PA6、PA610、PA1010增強(qiáng)尼龍：增強(qiáng)尼龍：?jiǎn)误w澆鑄尼龍（單體澆鑄尼龍（MC尼龍）尼龍）反應(yīng)注射成型尼龍（反應(yīng)注射成型尼龍（RIM）芳香族尼龍：芳香族尼龍：NOmex、Kevlar 透明尼龍透明尼龍 ：Trogamid-

5、T 、PACP9/6 高抗沖尼龍高抗沖尼龍電鍍尼龍電鍍尼龍4.1.5.2 聚碳酸酯聚碳酸酯COCH3CH3OCOn目前主要的生產(chǎn)公司目前主要的生產(chǎn)公司： 西德的拜爾、美國(guó)的GE，莫貝、日本的帝人及三菱化成合成方法：合成方法：光氣法和酯交換法 一、性能一、性能1.力學(xué)性能：均衡的剛性和韌性、突出的沖擊強(qiáng)度： 拉伸強(qiáng)度，6170MPa，伸長(zhǎng)率，80130，沖擊強(qiáng)度，缺口1724/m22.熱性能：非結(jié)晶，Tg145150，脆化溫度-100，最高使用溫度135，熱變形溫度1151273.透明性：透光率8791%4.其他性能：吸水率低、成型收縮率小、尺寸精度高、良好的電性能、優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、自熄、易

6、增強(qiáng)、阻燃、無(wú)毒、易著色二、二、PC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域1. 光盤(pán)材料2. 汽車(chē)工業(yè)3. 電子電氣行業(yè)4. 機(jī)械行業(yè)5. 代替玻璃和金屬做透明材料和結(jié)構(gòu)材料4.1.5.3 聚甲醛聚甲醛 POMCH2On高度結(jié)晶、高熔點(diǎn)、品牌：delrin、Celcon 突出性能：突出性能： 綜合力學(xué)性能好（最接近金屬材料的品種之一），硬而不脆、耐磨、耐疲勞和耐磨耗、耐蠕變熱性能：Tm165175，長(zhǎng)期使用溫度100 。短期使用140 耐溶劑性能優(yōu)良，幾乎沒(méi)有常溫溶劑電絕緣性能優(yōu)良，即使在潮濕的環(huán)境里仍有很好的絕緣性尺寸穩(wěn)定性好，不吸水（吸水率0.25），適合制作精密制件缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：密度大，耐酸性和阻燃性不好應(yīng)

7、用：應(yīng)用： 代替有色金屬和合金在汽車(chē)、機(jī)床、化工、電器、儀表中應(yīng)用，用來(lái)制造軸承、凸輪、輥?zhàn)?、齒輪、墊圈、各種儀表外殼、護(hù)罩、汽車(chē)升降窗裝置4.1.5.4 聚苯醚聚苯醚PPOCH3CH3O特點(diǎn)：特點(diǎn)：耐高低溫性能 -127121，無(wú)負(fù)載時(shí)，可以用到204 ；介電性能是工程塑料中最好的，并且不受溫度和濕度的影響；無(wú)毒、吸水率極低；綜合力學(xué)性能好，阻燃性好，自熄缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：加工性能差 MPPO （PPO/PS、PPO/PA、PPO/PPS、PPO/BT) 應(yīng)用：應(yīng)用：PPO最適合用于潮濕、有載荷、要求優(yōu)良電絕緣性、力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性的場(chǎng)合，如電器零部件、醫(yī)療器械、蒸煮消毒器具、較高溫度下工作的齒

8、輪、軸承、凸輪、泵葉輪、化工設(shè)備部件4.1.5.5聚酯（聚酯（PBT、PET）(滌綸）滌綸）CO(CH2)4OCOOCO(CH2)2OCOO特點(diǎn)：特點(diǎn)： 優(yōu)良的電絕緣性，即使在潮濕、高頻及惡劣的環(huán)境中工作，電絕緣性也不會(huì)出問(wèn)題；價(jià)格便宜、加工容易； 耐老化、耐光性能由于POM，可以戶(hù)外長(zhǎng)期使用； 摩擦系數(shù)小、磨耗低 阻燃應(yīng)用：應(yīng)用： 最大的市場(chǎng)是電子電器，因?yàn)榫埘ル娊^緣性好，且流動(dòng)性好有利于模塑精密制件 PET：飲料瓶4.1.5.5 聚酰亞胺（聚酰亞胺（PI）特種工程塑料：具有優(yōu)異的性能CCNOOCCOOOCCOOOONH2NH2+室溫下熔融聚合360環(huán)化CCNOOCCNOOO特點(diǎn)：特點(diǎn)：耐熱

9、性，-269600、耐溶劑、低熱膨脹、耐輻射性能、阻燃性、無(wú)毒用途：用途：（1）薄膜，Kapton、Upilex等品牌，用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包材料，透明薄膜可用作太陽(yáng)能電池底板（2）涂料 作為絕緣漆（3）先進(jìn)復(fù)合材料，用于航空、航天的零部件（4）纖維 彈性模量?jī)H次于碳纖維，作為高溫介質(zhì)及放射物質(zhì)的過(guò)濾材料和防彈、防火織物(5) 泡沫塑料 用作耐高溫隔熱材料4.1.5.5 聚酰亞胺（聚酰亞胺（PI）4.1.6 熱固性塑料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 體型交聯(lián)聚合物、剛性、一般含有填料加工特點(diǎn)加工特點(diǎn)：模壓、傳遞模塑、澆鑄主要品種主要品種： 酚醛塑料PF、氨基塑料、環(huán)氧塑料EP、不飽和聚酯塑料UP、有

10、機(jī)硅塑料SIR4.1.6.1 酚醛塑料PF以酚類(lèi)和醛類(lèi)化合物縮聚而得的樹(shù)脂稱(chēng)為PF, 主要用作絕緣材料“電木電木” 1909年開(kāi)始生產(chǎn)，現(xiàn)在產(chǎn)量占合成樹(shù)脂的46，居第六位 熱塑性酚醛樹(shù)脂：以酸作催化劑，酚過(guò)量，線(xiàn)型聚合物 熱固性酚醛樹(shù)脂：以堿作催化劑，醛過(guò)量甲階樹(shù)脂（線(xiàn)型結(jié)構(gòu)）乙階樹(shù)脂（部分線(xiàn)型結(jié)構(gòu)）丙階樹(shù)脂（體型結(jié)構(gòu)）合成方法合成方法按加工成型方法：按加工成型方法：酚醛層壓塑料、酚醛模壓塑料、酚醛泡沫塑料4.1.6.1 酚醛塑料PF1）酚醛層壓塑料）酚醛層壓塑料將各種片狀填料（棉布、玻璃布、木材片、石棉布、紙等）浸以甲階熱固性酚醛樹(shù)脂，干燥、切割迭配后，放入層壓機(jī)內(nèi)層壓成制品。價(jià)格便宜、尺寸

11、穩(wěn)定性好，耐熱性?xún)?yōu)良。（2）酚醛模壓塑料）酚醛模壓塑料甲階熱固性酚醛樹(shù)脂與填料混合均勻，再采用模壓方法成型。填料為木粉、云母粉得到粉狀壓縮料，稱(chēng)為壓縮粉；碎屑?jí)嚎s粉使用的填料為小布?jí)K、小紙塊、小木塊。具有較高的力學(xué)性能和突出的耐磨性。耐熱性，可以制作優(yōu)良摩擦片或制動(dòng)零件、剎車(chē)片、耐高溫摩擦制品，化工設(shè)備襯里、閥件。(3) 酚醛泡沫塑料酚醛泡沫塑料熱塑性或甲階熱固性酚醛樹(shù)脂，加入法泡劑、固化劑等經(jīng)起跑后得到。主要用作隔熱材料、救生圈、浮筒等。4.1.6.2 氨基塑料UF、MFCH2NCH2CNOCH2CH2NNCH2NCH2CNOCH2CH2NNCH2NCH2CNOCH2CONCON CH2NC

12、H2CNOCH2CH2NNCH2CH2NCH2COCONCH2CH2NNCOCOCOUFNCNCNCNNHHCH2NHCH2NHNH(CH2)2NCNCNCNHCH2NCNCNCNNHH(CH2)2NHCH2MF氨基樹(shù)脂加填料、固化劑、著色劑、潤(rùn)滑劑等即制得層壓料或模壓料，經(jīng)成型。固化即得氨基塑料制品。特點(diǎn)：無(wú)色，可制成各種色彩得塑料制品。用途：主要用作各種顏色鮮艷的日用品、裝飾品及電器設(shè)備4.2 橡膠橡膠合成橡膠合成橡膠通用橡膠特種橡膠其他橡膠丁苯橡膠（SBR）順丁橡膠（BR）異戊橡膠（IR）氯丁橡膠（CR）丁基橡膠（IIR）丁腈橡膠（NBR）乙丙橡膠（EPDM）硅橡膠氟橡膠聚氨酯橡膠聚硫橡

13、膠熱塑性彈性體（如：SBS、SIS）合成膠乳（如：丁苯、丁腈）粉末橡膠（如：丁苯、丁腈）液體橡膠（如：氯丁、聚丁二烯）我國(guó)合成橡膠企業(yè)14家，生產(chǎn)能力1127kt/a4.2.1 結(jié)構(gòu)與性能一、結(jié)構(gòu)特征一、結(jié)構(gòu)特征1.大分子鏈具有足夠的柔性2.在使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度很小3.在使用條件下無(wú)分子間滑動(dòng)（無(wú)冷流）二、性能二、性能1.彈性和強(qiáng)度2.耐熱性和耐老化性3.耐寒性4.化學(xué)反應(yīng)性5.加工性4.2.2 原料及加工工藝一、原料一、原料（1）生膠和再生膠（2）橡膠的配合劑：硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活化劑、防焦劑、防老劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑二、加工工藝：塑料、混煉、壓延、壓出、成型、硫化等二、加工工藝：

14、塑料、混煉、壓延、壓出、成型、硫化等三、加工設(shè)備三、加工設(shè)備:開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)4.2.3 天然橡膠NR工藝工藝：三葉橡膠樹(shù)膠乳加酸凝固洗滌壓片干 燥打包天然橡膠主要成分主要成分：異戊二烯鏈節(jié)分子量33000萬(wàn)，d2.810特點(diǎn)：特點(diǎn)：彈性好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐撓曲疲勞性缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：耐油性、耐臭氧老化性、耐熱氧老化性用途：用途：制造各類(lèi)輪胎、各種工業(yè)橡膠制品，如膠管、膠帶和工業(yè)橡膠雜品、日常生活用品，如膠鞋雨衣4.2.4 合成橡膠一、順丁橡膠一、順丁橡膠中國(guó)：1967年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)量和消耗量居第二，次于丁苯橡膠特點(diǎn)：彈性高、耐低溫性好Tg-105、耐磨性好缺點(diǎn)：加工性能差 、撕裂強(qiáng)

15、度和拉伸強(qiáng)度低、抗?jié)櫥圆缓孟鹉z并用用途：輪胎、膠管、運(yùn)輸管、膠板、膠鞋、文體用品 二、異戊橡膠二、異戊橡膠結(jié)構(gòu)與性能與天然橡膠相近，也稱(chēng)合成天然橡膠與NR相比：優(yōu)點(diǎn)：生熱小、抗龜裂、吸水小、電性能及耐老化性能好缺點(diǎn)：硫化速率慢、煉膠時(shí)粘輥、成型粘度大、價(jià)格高三、丁苯橡膠三、丁苯橡膠品種多，占合成橡膠產(chǎn)量的55，部分或全部代替NR特點(diǎn)：耐磨性、耐熱性、耐油性和耐老化性比天然橡膠好，不容易焦燒缺點(diǎn)：彈性、耐寒性、耐撕裂性和粘著性比NR差 與NR并用CH2CHCHCH2nCH2CCH3CHCH2nCH2CCH3CHCH2CH2CHCHCH2CH2CHxyz4.2.4 合成橡膠CH2CHCHCH2C

16、H2CHCNxyn四、丁腈橡膠（四、丁腈橡膠（NBR）1937年工業(yè)化（德國(guó)）以耐油性而著稱(chēng)的特種合成橡膠、耐熱性、氣密性由于NR、SBR五、丁基橡膠五、丁基橡膠IIR1943年美國(guó)生產(chǎn)異丁烯與異戊二烯的共聚物，氣密性最好的橡膠，耐溶劑性好，主要用于氣密性制品，如汽車(chē)內(nèi)胎、蒸汽軟管、化工設(shè)備襯里六、乙丙橡膠（六、乙丙橡膠（EPDM）飽和橡膠特點(diǎn)：耐老化、耐臭氧性是通用橡膠中最好的一種；耐熱120長(zhǎng)期使用；耐溶劑、絕緣性好、耐蒸汽、低密度（0.86）缺點(diǎn)：硫化速率慢、不易與不飽和橡膠并用、耐燃性、耐油性、氣密性差用途：汽車(chē)零件、電器制品、建筑材料、家庭用品、防水材料CH2CCH3CHCH2CCH2CH3CH3CCH2CH3CH3xY4.2.4 合成橡膠七、硅橡膠七、硅橡膠特點(diǎn)：既耐高溫又耐低溫（-100300）；絕緣性好、耐候性、耐臭氧性好、無(wú)味、無(wú)毒缺點(diǎn)：物理機(jī)械性能、耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性較差、加工困難用途：制造耐高溫、耐低溫的密封件、高溫電線(xiàn)、電纜絕緣層、食品工業(yè)耐高溫制品、及人造心臟、人造血管。八、氟橡膠（八、氟橡膠（FPM）特點(diǎn)：耐熱、耐油、耐腐蝕、對(duì)光、臭氧、氣候穩(wěn)定缺