第9章 特種工程塑料

廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室廣東高校高分子材料加工工程技術(shù)開發(fā)中心陳大華二〇二〇年一月十日塑料材料與助劑第九章特種工程塑料2第九章特種工程塑料1、氟塑料2、聚砜類塑料3、聚苯硫醚4、聚酰亞胺5、聚醚醚酮6、液晶聚合物3概述特種工程塑料是20世紀(jì)60年代后，隨著美國、前蘇聯(lián)之間的軍備競賽、太空爭霸等需求而相繼出現(xiàn)的一類高耐熱、高強(qiáng)度工程塑料。也稱為高性能塑料或超級工程塑料主要性能特點(diǎn)：較高的力學(xué)強(qiáng)度、較高的耐熱性；Tg一般都在150oC以上，長期使用溫度可達(dá)150oC~300oC以上。其他特點(diǎn)：基本都具有較好的阻燃性，基本都是本征阻燃高聚物。工業(yè)化品種有：PTFE、PPS、PSU、PI、PAR、PEEK、LCP等半芳香尼龍如PA6T、PA9T、PA10T等在產(chǎn)業(yè)界也歸為特種工程塑料HDPELDPEPCRF-PPm-PPOPTFEPETPBTPAPOMPESPEIPEEKPVCPPSUPAIPE-UHMWPMMAPPABSPPSPSUPBI無定型結(jié)晶型PS150oC100oC

200oCPIPU通用塑料工程塑料高性能塑料/特種工程塑料金字塔尖的存在！5特種工程塑料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系概述除氟塑料外，其他特種工程塑料一般都具有一些共同的結(jié)構(gòu)特征，如：主鏈上含有較高比例的苯環(huán)（或其他環(huán)），因此一般都具有較高的剛性和力學(xué)強(qiáng)度、較高的耐熱性和較好的阻燃性。部分還含有較高比例的硫原子和氮原子，因此進(jìn)一步提高了其阻燃性。LCP聚砜PPS氟塑料是分子鏈上含有大量氟原子的各種塑料的總稱。氟塑料品種繁多，應(yīng)用最多的是聚四氟乙烯（PTFE）聚四氟乙烯（PTFE）因?yàn)榭箯?qiáng)酸、強(qiáng)堿甚至王水，具有極其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，因此俗稱“塑料王”PTFE分子結(jié)構(gòu)與PE類似，無極性，具有較高的結(jié)晶度，碳氟鍵能大，極為牢固，同時(shí)碳碳鍵四周被氟原子包圍，不易受氧的攻擊，這種結(jié)構(gòu)使PTFE具有耐高溫、耐腐蝕以及優(yōu)異的耐候性。聚四氟乙烯（PTFE）概述PTFE結(jié)晶度高，無極性，分子間作用力小，表面極端惰性，表面自由能低，故不粘、摩擦系數(shù)低，是現(xiàn)有塑料中最低的。因此經(jīng)常用來做不粘鍋的涂層以及耐磨軸承等。摩擦系數(shù)最低，是一種良好的減摩材料。物理性能：白色，無味、無臭、無毒。不燃，難粘，不吸水，有滑膩感。密度最大的塑料：2.14～2.30（為什么密度高？）力學(xué)性能較差：強(qiáng)度和硬度低，耐蠕變性能差耐低溫和高溫性能好：長期使用溫度范圍-195～260oC聚四氟乙烯（PTFE）概述為什么PFTE耐高溫和耐低溫性能優(yōu)異？成型加工與應(yīng)用概述

成型加工：PTFE熔點(diǎn)Tm：327℃；熔體粘度極高，熔點(diǎn)以上也不能流動(dòng)。因此難以用常規(guī)的注塑、擠出等方法成型。

一般采用冷壓燒結(jié)法成型。應(yīng)用：防腐材料、絕緣材料、減摩耐磨、防粘、醫(yī)療、建筑等聚四氟乙烯（PTFE）概述PVDF：聚偏氟乙烯氟塑料中第二大品種；應(yīng)用主要集中在石油化工、電子電氣和氟碳涂料三大領(lǐng)域采用PVDF樹脂制作的多孔膜、凝膠、隔膜等，在鋰二次電池中應(yīng)用，目前該用途成為PVDF需求增長最快的市場之一。可熔融加工：擠出、注塑等。PCTFE：聚三氟氯乙烯引入一個(gè)氯原子取代一個(gè)氟原子，有一定的極性，分子間作用力增大，因此力學(xué)強(qiáng)度高于PTFE。但電性能、耐腐蝕性能比PTFE差一些?？扇廴诩庸ぃ簲D出、注塑等。其他氟塑料其他氟塑料四氟乙烯共聚物：主要是為了改善PTFE難以熔融加工的缺點(diǎn)而開發(fā)的品種PFA：四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(又稱：可溶性聚四氟乙烯)FEP：四氟乙烯-六氟丙烯共聚物ETFE：四氟乙烯-乙烯共聚物以上三種氟塑料都能熔融加工，比如擠出或注塑等，一般擠出較多。典型應(yīng)用為高溫高頻高絕緣要求的場合，例如高溫高頻電線的絕緣層。聚砜類塑料是一類主鏈結(jié)構(gòu)中含有二苯砜基的線性熱塑性工程塑料；其中應(yīng)用最多的是雙酚A型聚砜（PSU）。PSU的Tg為190oC，無定形高聚物，因此透明。PSU為琥珀透明固體材料，硬度和沖擊強(qiáng)度高，無毒、耐熱、耐寒性、耐老化性好，可在-100--175度下長期使用。聚砜類塑料概述還有幾種聚砜：聚亞苯基砜樹脂（PPSU）、聚芳砜（PAS，Tg為288oC）和聚醚砜（PES，Tg為227oC）聚砜類塑料基本都是透明的，且阻燃性好聚砜類塑料可采用注塑、擠出等常規(guī)方法成型PSU和PES應(yīng)用廣泛，最常見的就是用作高檔奶瓶聚砜類塑料概述結(jié)構(gòu)特征：苯環(huán)、硫醚鍵、分子鏈簡單、對稱，無極性、最高結(jié)晶度80％。阻燃性優(yōu)異（苯環(huán)、硫原子所致）Tg為110oC，不高，但結(jié)晶度高，熔點(diǎn)高達(dá)280oC。具有突出的耐化學(xué)腐蝕性能。具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，特別是剛性高，但脆性大。敲擊時(shí)的聲音類似于金屬聚砜類塑料可采用注塑、擠出等常規(guī)方法成型常用于電子電氣及汽車、航空航天等領(lǐng)域聚苯硫醚（PPS）聚酰亞胺（PI）聚酰亞胺（PI）具有優(yōu)異的強(qiáng)度、剛性和韌性。以耐高溫性能優(yōu)異著稱長期使用溫度-240～260℃阻燃，發(fā)煙度低耐輻射有熱固性、熱塑性PI，改性PI多種類別熱塑性PI可注塑、擠出成型，但加工性能不佳。PI主要應(yīng)用軍事、航空航天、電子電氣、醫(yī)療等領(lǐng)域目前PI薄膜作為柔性顯示的基材備受矚目！比如折疊手機(jī)。聚芳酮種類繁多，其中聚醚醚酮（PEEK）應(yīng)用最多PEEK為結(jié)晶高聚物，熔點(diǎn)高達(dá)334oC，耐熱性極佳。PEEK具有極為突出的耐化學(xué)腐蝕性能、耐蒸煮性能。PEEK具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，耐疲勞、抗蠕變、耐磨性極為優(yōu)異PEEK塑料常用玻纖進(jìn)行增強(qiáng)改性，可采用注塑、擠出等常規(guī)方法成型，常用于電子電氣及汽車、航空航天等領(lǐng)域聚醚醚酮（PEEK）優(yōu)點(diǎn)很多，主要的毛病就是太貴液晶聚合物(LCP)是指在液態(tài)(熔融態(tài)或溶液態(tài))下分子仍然具有有序排列的一類高聚物。正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，LCP在液態(tài)下具有超高的流動(dòng)性！很神奇的聚合物！LCP主要有熱致性型液晶和溶致型液晶幾類。但具體品種繁多！LCP的分子主鏈剛性都很大，這是形成液晶的前提。溶致型LCP紡絲可得到高強(qiáng)度、高模量的耐熱纖維，比如凱夫