特種工程塑料詳解課件

1、*1第十三章特種工程塑料 普通雙酚A型聚砜 聚砜（PSU） 改性聚砜（雙酚A與PMMA及ABS共聚物） 非雙酚A型聚砜（或稱聚苯醚砜） 聚醚砜（又稱聚芳醚）聚酰亞胺（PI）聚苯醚（PPO） 聚苯硫醚（PPS） 聚醚酮PEK聚芳醚酮 聚醚酮銅（PEKK） 聚醚醚酮（PEEK）聚四氟乙烯(PTFE)液晶聚合物（LCP）*21、簡介：聚酰亞胺是由美國杜邦公司首先工業(yè)化生產(chǎn)的，1961年實(shí)現(xiàn)PI薄膜和絕緣漆的工業(yè)化生產(chǎn)，以后出現(xiàn)了模塑制品。世界各國廣泛開展研究工作，以滿足宇航等工業(yè)部門對高溫、耐輻射材料的需要。 PI是一類分子中含有酰亞胺基團(tuán)的雜環(huán)聚合物。分子主鏈上含有-C-N-C-的聚合物統(tǒng)稱PI，

2、是由二元酸酐和二元胺縮聚而成，按結(jié)構(gòu)可分三大類：不熔性、可熔性和改性聚酰亞胺；按生產(chǎn)方法分為縮聚性和加成型兩大類。主要品種有均苯型聚酰亞胺、醚酐型聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚雙馬來酰亞胺。第一節(jié) 聚酰亞胺（PI ） Polyimide*31）耐輻射性為塑料之冠。耐低溫性也非常優(yōu)秀，在-110條件下，強(qiáng)度和電性能不變。2）密度1.4-1.43。吸水率0.32%-1.3%，高溫真空下透氣性很?。荤晟胪该?；成型收縮率0.5-1%；難燃，自熄。3）玻璃化溫度270-280 ，分解溫度570-590 ，耐低溫可達(dá)-193 ，可在-193-230 環(huán)境中長期使用。2.PI性能特點(diǎn) 4）力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度

3、74-95Mpa,彎曲強(qiáng)度100Mpa。5）電性能，溫度和頻率的變化對PI的介電常數(shù)影響較小，體積電阻率1017cm。6）耐藥品性，耐大多數(shù)溶劑，易受強(qiáng)堿、強(qiáng)酸的侵蝕、在水蒸氣和高溫水中，其強(qiáng)度下降較快。7）性脆、對缺口敏感，成本高、加工困難。*5PI的應(yīng)用領(lǐng)域 用在耐高溫、低摩擦、低透氣和高輻射的地方，應(yīng)用于原子能、航空航天、特殊電子電器領(lǐng)域。 *6第二節(jié) 聚砜（PSF）Polysulfone1、簡介：聚砜（Polysufone）是60年代出現(xiàn)的一種新穎的熱塑性工程塑料，分子主鏈上含有砜基及芳環(huán)的高分子化合物。非結(jié)晶性高分子。 普通雙酚A型聚砜,聚砜（PSF）種類: 改性聚砜（雙酚A與PMM

4、A及ABS共聚物） 非雙酚A型聚砜（或稱聚苯醚砜） 聚醚砜（又稱聚芳醚）*72. PSF性能特點(diǎn) 由于PSF（聚砜）的主鏈為苯環(huán)，通過醚、砜、異丙基等基團(tuán)“鉸鏈”連接而成，兼有聚芳砜的剛性、耐熱性及聚芳醚的柔性。1）透明淡琥珀色，密度1.24-1.4，成型收縮率小，可做精密零件。2）力學(xué)性能優(yōu)異、高強(qiáng)度、高抗沖。3）熱性能：熱穩(wěn)定性好、-100-150 長期使用。4）尺寸穩(wěn)定性好，抗蠕變性能優(yōu)異。5）耐燃、耐磨。6）具有突出的長期耐蠕變性，在長時間使用過程中力學(xué)性能仍能保持不變。*8 7）在150 下長時間熱老化時，其物理性能和電性能變化很小，且耐蒸汽性能優(yōu)良，經(jīng)連續(xù)2 年曝露表明，它的壽命在

5、145 蒸汽下至少為12 年。同時在寬的溫度和頻率范圍內(nèi)保持良好的電性能，其耐燃性能滿足更嚴(yán)格的安全要求，在耐輻射性方面為塑料的最佳品種。 缺點(diǎn)：易開裂、耐侯、耐紫外線差，加工成型困難。 *93. PSF應(yīng)用3.1.電子領(lǐng)域：可用于制作各種接觸器、接插件、變壓器絕緣件、可控硅帽、絕緣套管、線圈骨架、接線柱、集電環(huán)、印刷電路板、集成電路載體、軸套、罩、TV 系統(tǒng)零件、電容器薄膜、電刷座、堿性蓄電池盒等。3.2.汽車、航天領(lǐng)域：適于制作防護(hù)罩元件、電動齒輪、蓄電池蓋、雷管、電子發(fā)火裝置元件、燈具部件、飛機(jī)內(nèi)部配件如啟動指示板、邊壁、頂壁指示板和飛機(jī)外部零件、宇航器外部防護(hù)罩等。*10 3.3 廚房

6、用品：在廚房用品市場中，PSF 產(chǎn)品有蒸汽餐盤、咖啡盛器、微波烹調(diào)器、牛奶及農(nóng)產(chǎn)品盛器、蛋炊具及擠奶器部件、飲料和食品分配器等，可代替玻璃及不銹鋼制品，用于廚房設(shè)備。PSF 為FDA 確認(rèn)的無毒制品，可制成反復(fù)與食物接觸的用具。PSF 作為透明新材料，當(dāng)用于烹調(diào)和清潔時，耐熱水，水解穩(wěn)定性優(yōu)于其它任何一種熱塑性塑料，故可用于制作咖啡壺等。利用其透微波性好的特點(diǎn)，可用于制作微波器皿。3.4醫(yī)療器械:PSF 適用于制作醫(yī)療器械，如外科手術(shù)盤、噴霧器、加濕器、接觸透鏡夾具、流量控制器、器械罩、牙科和外科器械、液體容器、起搏器、呼吸器和實(shí)驗(yàn)室器械。 *113.5日用品 用PSF 可制作的耐熱、耐水解產(chǎn)

7、品有：加濕器、頭發(fā)吹風(fēng)機(jī)、衣服汽蒸器、照相機(jī)盒、放映機(jī)元器件等3.6德國Frensenios 公司使用PSF 制作多孔中空纖維膜用于血液滲析。國內(nèi)已開發(fā)出PSF 的功能膜，如超濾膜、反滲透膜制品等*124.1簡介：英國ICI公司1972開發(fā)成功，1981以后德國和美國開始少量生產(chǎn)。我國吉林大學(xué)在70年代開始研究，目前已完成年產(chǎn)500噸的中試。結(jié)構(gòu)式：4 聚醚砜PES*13 1. 耐熱等級高。PES 在180 下可連續(xù)使用20 年，在200 下可使用2 -3 年，其它熱塑性工程塑料無法與之相比；2 抗蠕變性能優(yōu)異.PES 在常溫20MPa 的負(fù)荷下，三年后蠕變性能僅為1%與PA66相當(dāng)。PES.

8、 隨溫度變化小，在200 的高溫下其彎曲模量和線膨脹系數(shù)幾乎不變；3 尺寸穩(wěn)定性好。20%玻纖增強(qiáng)品級的成型收縮率為0.2-0.5% ，無異向性，并因濕度變化小，吸水率為2%，體積變化率為0.14%；聚醚砜(PES)性能特點(diǎn) 4 阻燃性好。PES. 具有自身阻燃性，低的煙霧擴(kuò)散性，不需加氯等無機(jī)阻燃劑，能達(dá)到美國UL-94 V-0 的標(biāo)準(zhǔn)；5 電性能優(yōu)異。PES. 具有介電損耗小、介電強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。在高溫下仍能控制電阻，而且電性能隨溫度變化極小，自身絕緣性好；6 耐化學(xué)性好。PES. 耐化學(xué)藥品性好，耐酸、堿腐蝕；容易加工成型。PES 易于加工成型，脫模性好，生產(chǎn)周期短，而且能保持原有的力學(xué)性

9、能和熱性能*15性能 PSF PES密度（g/cm3） 1.241.37拉伸強(qiáng)度MPa） 7286彎曲強(qiáng)度(MPa)110130體積電阻率(cm) 1014 1013熱變形溫度()0.45MPa 180200Tg190225連續(xù)使用溫度 1501804 PSF、PES性能比較*16聚醚砜PES應(yīng)用4.1電子電器： PES主要用于集成電路片載體、電連接器、二維板、三維板，用于取代環(huán)氧樹脂。還用于微波爐配件及熱空氣爐。作為絕緣材料，PES可用于通風(fēng)或充氣電纜外包覆層，替代聚四氟乙烯，可制作電纜夾、扁平電線、電動機(jī)防護(hù)罩、微調(diào)電位器、開關(guān)零件、燈架、燈座、電容器薄膜、透明電極、吹干器、可控硅絕緣體、

10、熔絲匣、連接器等4.2汽車、航空 PES 耐溶劑洗滌，不燃，可用于客機(jī)的艙內(nèi)裝飾品。利用其特有的難燃性，用做機(jī)艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料，如高溫內(nèi)部接插件、密封接插件、艙內(nèi)熱風(fēng)管道、窗框、衛(wèi)生間等。*17 在航空航天領(lǐng)域，開發(fā)飛機(jī)用內(nèi)裝材料、支架、門窗，并已廣泛用于儀器盒、插件、前錐體、雷達(dá)天線罩、空氣導(dǎo)管等。 在照明方面，PES 可制作燈的反光鏡和投射器、汽車前燈，并可取代黃銅用于自動裝置、汽車水箱部件，可用于制作固定器、軸承保持架、絕緣體活塞環(huán)、齒輪、保險座、汽化器部件、軸承罩、制動軸的軸襯、點(diǎn)火的消聲器、自動變速器部件、齒輪箱、軸承座等。 4.3機(jī)械制造,有復(fù)印機(jī)、印刷機(jī)各種無油潤滑元件，導(dǎo)軌和齒輪

11、及放映機(jī)、相機(jī)、手表等用的零部件，耐熱輥、電弧焊手柄、工業(yè)用干燥機(jī)罩、 光機(jī)的窺視窗用零件，各種機(jī)械外殼、水泵、座架、窗、油泵、面罩等，耐熱水裝置；熱水泵零件、熱水閥門及接頭、蒸汽及熱水計(jì)量表、熱水測溫計(jì)套、熱敏電池、防腐蝕的電極絕緣材料等。*194.4醫(yī)療器械方面：可制造各種各樣的醫(yī)用器械，如儀器外殼、齒科及外科儀器、液體容器、注射器、接觸透鏡殺菌器，外科手術(shù)室用的鉗、罩、照明設(shè)施，各種手術(shù)器械的手柄、搶救設(shè)備部件、呼吸器部件，齒科用反光鏡和投射器、齒用鉆頭柄、血液檢查裝置部件，食品生產(chǎn)設(shè)備的管道、閥門、泵、冰淇淋容器、民航食具等。將PES 用于醫(yī)用消毒盤，取代不銹鋼盤，耐熱可消毒，不會跌碎

12、破裂。PES用于鑲牙，有與聚砜相同的性能，粘接強(qiáng)度高于丙烯酸一倍。聚醚砜PES應(yīng)用*201簡介： 聚苯醚又稱聚苯撐氧（Polyenylene Oxide），是以2，6-二甲基苯酚為原料，苯或甲醇為溶劑，銅氨鉻合物為催化劑，通入氧氣，用氧氣偶合的方法縮聚而成的聚合物。 PPO 1967年由美國通用電器公司投入商品化生產(chǎn)，一般呈琥珀色透明體，顆粒狀或粉狀，玻璃化溫度較高210度，吸水率較低，為0.1%。難燃燒?；鹧鏋闈夂跓?，熔融并發(fā)出花果臭味。第三節(jié) 聚苯醚(PPO)和聚苯硫醚(PPS)*21 2. PPO的性能特點(diǎn)1) 耐熱水和耐蒸汽煮性在熱塑性塑料最優(yōu)。2) 機(jī)械強(qiáng)度高，綜合性能好。3) 抗應(yīng)

13、力松弛、彈性疲勞、抗蠕變性能突出。4）熱變形溫度150左右，可在-190-150長期使用。5）吸水性小，不水解，尺寸穩(wěn)定性好。 由于PPO玻璃化溫度高，材料的加工困難、價格較高，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂、在一定程度上限制了它的應(yīng)用，1967年還是美國通用電器公司又成功的通過與苯乙烯共混、共聚的方法研制出了改性聚苯醚，性能與PPO相差不大，價格明顯降低，加工性得到了大幅度改善。*23 聚苯硫醚，是一種分子主鏈上帶有苯硫基的熱塑性工程塑料，是一類具有支鏈、無結(jié)晶熔點(diǎn)、高粘度聚合物，交聯(lián)前是線性結(jié)構(gòu)，呈熱塑性，交聯(lián)后，成熱固性，充分加熱后還能軟化到一定程度，因此并非真正的熱固性塑料。 聚苯硫醚是硫化納與二氯苯

14、在強(qiáng)極性溶劑（六甲基磷酸胺）中，在220-220下縮聚而成。 聚苯硫醚(PPS) (Polyphnylens Sulfide)*24（一）耐熱性 PPS 的耐熱性能優(yōu)良，在高溫下具有極好的剛性、強(qiáng)度及耐疲勞性，連續(xù)使用溫度范圍為180-240。經(jīng)玻纖增強(qiáng)或經(jīng)無機(jī)填料填充的PPS，熱變形溫度高于260，在500以下?lián)p失熱很少，且力學(xué)性能不降低，是使用溫度最高的熱塑性工程塑料之一。（二）耐化學(xué)藥品性PPS具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，其耐腐蝕性與有“塑料之王”之稱的聚四氟乙烯相近。它能抵抗酸、堿、氯烴等各種化學(xué)侵蝕，在200以下不溶于任何有機(jī)溶劑，除強(qiáng)氧化性酸和發(fā)煙硝酸、氯磺酸、氟酸外，幾乎不受所有無機(jī)介

15、質(zhì)侵蝕。在250以上僅溶于聯(lián)苯、聯(lián)苯醚和它們的鹵代物。在高溫下即使最好的溶劑氯化聯(lián)苯也僅能溶解10%。在沸騰的濃鹽酸中， 不發(fā)生任何變化。 PPS 性能特點(diǎn)*25（三）阻燃性 樹脂具有優(yōu)異的阻燃性能，樹脂原粉氧指數(shù)為46-53。在火焰上能燃燒，但不滴落，離火后自熄，發(fā)煙率低于鹵化聚合物，不需添加阻燃劑即可達(dá)UL94U-D級標(biāo)準(zhǔn)。（四）電性能 PPS具有優(yōu)良的電性能。介電常數(shù)3.9，電感應(yīng)率小，介電強(qiáng)度（擊穿電壓強(qiáng)度）高達(dá)19KV/mm，電阻率高達(dá)1016。在高濕、高溫、變頻等條件下仍能保持良好的電絕緣性。PPS 耐電弧性優(yōu)良，用無機(jī)材料改性的PPS耐電弧性為185s，可取代熱固性塑料。 PPS

16、 性能特點(diǎn)*26 PPS 性能特點(diǎn)（五）粘合性 pps具有極好的粘結(jié)性能，對金屬與非金屬，均可粘接?？箾_擊性能極好，粘接強(qiáng)度高。粘結(jié)玻璃，其粘接強(qiáng)度大于玻璃本身的內(nèi)聚力。（六）尺寸穩(wěn)定性 PPS 具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，成型收縮率為0.0015-0.003.%，最低可達(dá)0.0001%，吸水率僅為0.05%，因此它具有較高的熱穩(wěn)定性。PPS 在300以下不熔融，呈高彈狀態(tài)，加熱到400-500穩(wěn)定而不分解，交聯(lián)PPS 可耐600以上的溫度。PPS在高濕狀態(tài)下不變形，盡管熔融溫度高，但熔體粘度低，流動性好，適于制作精密制件或薄壁制品。*27 PPS 性能特點(diǎn)（七）力學(xué)性能 PPS 由于耐熱性優(yōu)良，可

17、在寬的溫度范圍內(nèi)使用，其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及彎曲彈性模量均列在工程塑料前列。增強(qiáng)型PPS在耐沖擊性、強(qiáng)度、硬度及絕大多數(shù)力學(xué)、物理性能上獲得改進(jìn)，因此，PPS 模塑混合料幾乎都是玻纖或礦物增強(qiáng)型。此外，PPS 抗蠕變性和耐疲勞性優(yōu)良。 （八）PPS的改性、共混與合金 PPS的改性主要是在PPS 主鏈或苯環(huán)上引入改性基團(tuán)，其改性產(chǎn)品有聚苯硫醚酮（PP-SK），聚苯硫醚砜（PPSF）、聚苯硫醚酰胺（PPSA）、聚苯腈硫醚（PPCS）等，這些改性產(chǎn)品，使PPS 的力學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性等性能獲得改善。經(jīng)改性的PPS 則純度更高，也更易于加工成型。 PPS 的共混主要是以玻璃纖維、碳纖維與無機(jī)填料進(jìn)行填充增強(qiáng)改性以改善抗沖擊強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度等，使產(chǎn)品成本得以大幅度下降。*29 廣泛應(yīng)用于國防軍工、電子電器、汽車精密機(jī)械，家用電器（微波爐支架）。 PPS 的耐熱性及尺寸穩(wěn)定性、耐電弧性優(yōu)良，可用于制造電氣插件和插座、連接器、接觸開關(guān)、電刷柄、開關(guān)元件、轉(zhuǎn)換器、微波爐元件、電子手表零件、 電磁線圈軸