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文档简介
1、工程塑料性能介绍主要高分子材料:1、聚乙烯(PE) 2、聚丙烯(PP) 3、聚氯乙烯(PVC) 4、聚苯乙烯(PS) 5、ABS 6、聚酰胺7、尼龙,8、锦纶(PA) 9、聚甲基丙烯酸甲酯,10、有机玻璃(PMMA) 11、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE) 12、聚甲醛(POM) 13、聚丙烯腈,腈纶(PAN) 14、聚碳酸酯(PC) 15、聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚酯,涤纶(PET) 16、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 17、聚醚醚酮(PEEK) 18、聚醚砜(PES) 19、聚苯硫醚(PPS) 20、聚砜(PSU) 21、主要化学合成纤维 22、聚酯在包装领域的应用状况及发展趋势 23、
2、尼龙的优点与不足 24、Kevlar1、聚乙烯(PE)Polyethylene玻璃化温度: -78oC. 熔点: 100oC. 无定型态密度(25oC): 0.855 g/cm3. 晶体密度(25oC): 1.00 g/cm3. 聚乙烯是最结构简单的高分子聚合物,也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的CH2单元连接而成的。聚乙烯通过乙烯CH2=CH2加聚而成。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压),有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长
3、,分子量高达几十万。如果是在高压力(1000-2000大气压),高温(190210°C),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE),它是支化结构的。 高密度聚乙烯质地硬,韧,有弹性。大多数的高密度聚乙烯用于生产容器,如奶瓶,去污剂瓶等。这种聚乙烯分子量在200,000到500,000。低密度聚乙烯相对软一些,主要用于制造塑料薄膜。 将乙烯与带有烷基的支化烯烃,如4-甲基-戊烯(4-methyl-1-pentene)共聚可以得到线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
4、60; 分子量达到3,000,000-6,000,000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高,可以用来做防弹衣。2、聚丙烯(PP)Polypropylene 聚丙烯是用途最为广泛的通用塑料,它即可以作为塑料使用也可以纺丝制成纤维(丙纶)。聚丙烯比聚乙烯稍微要脆一些,熔融温度为160°C。聚丙烯广泛地用于汽车内饰件,如仪表盘,用于食品包装,如酸乳容器。丙纶是低吸水性,高耐腐蚀性的纤维,可以用于服装和家具,特别适合织造地毯。聚丙烯由丙烯,CH2=CHCH3,在茂金属催化剂作用下加聚而成的。它的分子结构与聚乙烯相
5、似,但是碳链上相间的碳原子带有一个甲基(CH3)。 聚丙烯根据结构不同分为全同聚丙烯(isotactic)和无规聚丙烯(atactic) 一般常用的聚丙烯都是全同聚丙烯。通过特殊的催化方法还可以制成分别带有全同和无规链段的聚丙烯: 这种聚丙烯的性质和橡胶类似。 3、聚氯乙烯(PVC)Poly(vinylidene chloride)玻璃化温度: 85oC. 熔点: 240oC.无定型态密度(25oC): 1.385 g/cm3.晶体密度(25oC): 1.52 g/cm3. 更多物性
6、 聚氯乙烯是用途最广泛的通用塑料之一。PVC具有很好的隔水性,所以被广泛用于制造水管,浴帘;此外PVC具有阻燃性能,因为在燃烧时,PVC会释放出抑制燃烧的氯原子。聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。 PVC的发明过程很有意思。这要从100多年前的德国说起,当时电的价格很贵。照明用灯是一般是用乙炔气为燃料的。一些德国企业认为乙炔气是一个很大的市场,就投资制造了大量的乙炔气。可就在大量的乙炔被生产出来时,新型发电机被发明了。随之而来的是电价的大幅度下降,从此再没有人用乙炔气灯了。这样一来,大量的乙炔气就没用了。为了利用这些乙炔气,在1912年的时候,有一个叫
7、Fritz Klatte的德国化学家,将乙炔与盐酸反应得到了氯乙烯。他把得到的氯乙烯放在实验室的架子上,过了一段时间,发现氯乙烯聚合了。聚氯乙烯就这样被发明了。遗憾的是,当时他并不知道聚氯乙烯有什么用处,虽然他所在的公司(Greisheim Electron)将聚氯乙烯这种材料在德国申请了专利,但直到1925年专利过期,他们也没有想出聚氯乙烯有什么用途。 然而就在一年后,即1926年,美国化学家,Waldo Semon,又一次独立地发明了聚氯乙烯,而且发现这种材料具有优良隔水性能,非常适合做浴帘。于是,Semon和他所在的B.F.Goodrich公司将聚氯乙烯在美国申请了专利,就这样PVC开始
8、被大量生产应用。4、聚苯乙烯(PS)Polystyrene 聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料。你现在正在使用的计算机的外壳就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯,包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。聚苯乙烯属于聚烯烃,是由苯乙烯通过自由基聚合而成的。 通过茂金属催化聚合可以得到一种新型聚苯乙烯,即间同聚苯乙烯(syndiotactic)。间同聚苯乙烯上的苯环交替地连接的主链的两侧,而普通聚苯乙烯的苯环在无规地连接在主链两侧。 间同聚苯乙烯(syndiotactic)是结晶高分子,熔点达到270。在苯乙烯聚合体系中中加入聚丁二烯,
9、使苯乙烯在聚丁二烯主链上接枝聚合。 聚苯乙烯和聚丁二烯是不相容的,因此苯乙烯和丁二烯链段分别聚集,产生相分离。 这些聚丁二烯相区可以吸收冲击能,从而提高了聚苯乙烯的冲击强度,这就是高抗冲聚苯乙烯(high-impact polystyrene,HIPS)。GE公司的NorylTM就是将HIPS与聚苯醚(PPO)进行共混制成的。Further reading: Polystyrene Facts5、丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物(ABS)Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Terpolymer主要特
10、点:较好的抗冲强度和一定的耐磨性。耐寒性能良好,石油温度范围40100。良好的耐油性、耐水性和化学稳定性。电性能良好,其绝缘性很少受温度、湿度的影响。具有良好的模塑性,能着色、能电镀、能粘结。无毒,无臭,不透水但略透水蒸气。不足之处是耐气候性差,耐紫外线、耐热性不高。主要用途: ABS用途广泛,主要用于汽车、飞机零件、机电外壳、空调机、电冰箱内衬打字机、照相机壳,电视机壳安全帽,天线放大器、车灯以及板、管、棒等。 制造方法:共聚: 将丁二烯/丙烯腈乳液加入到苯乙烯/丙烯腈乳液中,然后沉淀聚合。接枝共聚: 将苯乙烯和丙烯腈加入到聚丁二烯乳液中。然后搅拌加热,加
11、入水溶性引发剂进行聚合。这样得到的接枝共聚ABS相对与共聚得到的ABS冲击强度大,但刚性和硬度低。 ABS的强度很高,密度小,用它来制造汽车部件,如保险杠,可以降低油耗,减少污染。ABS的强度高是因为丙烯腈上的腈基有很强的极性,会相互聚集从而将ABS分子链紧密结合在一起。同时,具有橡胶性能的聚丁二烯使ABS具有良好的韧性。7、尼龙 (Nylon)Polyamide 尼龙是最常见的人造纤维。1940年用尼龙织造的长统丝袜问世时大受欢迎,尼龙从此一举成名。此后在二战期间,尼龙被大量用于织造降落伞和绳索。不过尼龙最初的用途是制造
12、牙刷的刷毛。尼龙属于聚氨酯,在它的主链上有氨基。氨基具有极性,会因氢键的作用而相互吸引。所以尼龙容易结晶,可以制成强度很高的纤维。 尼龙分尼龙6,6、尼龙6、尼龙1010等。 其实尼龙6和尼龙6,6,区别不大。之所以两种都生产,只是因为杜邦公司发明尼龙6,6后申请了专利所以其它的公司为了生成尼龙,才发明出尼龙6来。10、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)Poly(methyl methacrylate) 甲基丙烯酸甲酯(PMMA),是一种透明塑料, 就是所谓的有机玻璃.PMMA
13、不象玻璃那么易碎,且透光性能比玻璃好,玻璃厚度增加后透明度就变差了, 而PMMA可以厚达33cm仍保持透明. 这一性能非常有用, 比如水族馆的橱窗需要耐数吨的压力, 如果用玻璃的话, 必须用很厚的玻璃, 这样透明性就差了, 而用厚的PMMA, 就可以解决这个问题.世界上最大的橱窗, 加洲的蒙特雷湾水族馆的橱窗就是用的一块6.6 米长, 5.5米高, 33 厘米厚的PMMA。PMMA还用于丙烯酸类的颜料中. 润滑油或液压油在低温下会变的粘稠, 影响机器的工作. 而少量添加PMMA就可以避免这个问题, 甚至可以耐到100oC的低温.
14、160; PMMA是由甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合而成的. 聚碳酸酯(PC)和PMMA一样也是透明的, 可以做防爆玻璃, 不过价格比PMMA贵. 11、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE) 超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一种新型热塑性工程塑料,它的分子结构和普通聚乙烯完全相同,普通聚乙烯的分子量一般在4万12万,而超高分子量聚乙烯可达到100400万。随着分子量的大幅度升高,树脂的某些性能会发生突变,比如耐磨性佳;抗冲击性强,而且在低温时抗冲击强度仍保持较高数值;自润滑性好等。UHMW一PE可以而且在取代碳
15、钢、不锈钢、青铜等,用于纺织、造纸、食品机械、运输、陶瓷、煤炭等领域。目前,世界上超高分子量聚乙烯年生产能力为8万吨。我国UHMWPE年生产能力为一万吨。成型加工技术与工艺 由于UHMWPE流动性差,熔融状态下粘度高,很难用一般的方法加工。压制烧结成型是UHMWPE最早的加工方法,它是将UHMWPE粉末置于模具中,加压制成有一定强度和密度的坯件,然后在规定的温度下烧结成型。挤出成型是采用柱塞挤出机对UHMW一PE加工成型,可看作是连续的压制烧结。活塞的往复运动提供了巨大的挤出压力,但筒内UHMW一PE塑化效果差,生产效率低,不易加工成较大制品。日本三并石油化
16、工公司1974年开发出注射成型工艺,并于1976年实现工业化。注射成型时物料在高压下呈喷射流动状,利于充模,使制品保持尺寸稳定。国外发展状况 生产情况 世界上UHMW-PE生产及应用至今已有30多年的历史。近10年随着加工技术的不断发展,其产量和消费量不断增长:1989年消耗量为5万吨,1995年市场销售量达到6万吨。蒙特尔是世界UHMWPE主要生产商,它在北美有一家年生产能力为1.6万吨的工厂,1997年其年产能力从1.6万吨增至2.7万吨。目前,蒙特尔在北美拥有47%的市场份额,在其它地区的销售量不是很多。该公司目前研究与开发重点集中在现有产品改性方面。
17、荷兰DMS公司和日本三井公司的UHMW-PE生产规模都比较小。除生产常规牌号外,还提供特殊牌号(如注射成型牌号,纤维牌号和超细UHMW PE)。需求情况1997年,国际市场UHMWPE需求量约为6万吨,其中,北美占56%,西欧占34%。与北美及西欧良好的开发市场相比,UHMW PE在亚洲的消费量很小,仅占10% 。在亚洲各国中,日本年消费量最大,约为2000吨。国内开发情况 国内于70年代末开始研制超高分量聚乙烯。当时的研究单位有上海高桥化工厂、安徽化工研究院、广州塑料厂等,但皆因技术不过关,树脂分子量只能达到150万左右。北京助剂二厂在年产8OOO吨低压聚
18、乙烯装置上生产超高分子量树脂,产量从1000吨逐年增加,目前该厂年生产能力已达一万吨。该广把研究与开发重点放在改进产品质量方面。目前其产品的内在质量(如分子量、堆密度、抗张强度、断裂伸长率等)可达到日本三井240M、340M和德国赫司特公司GUR432牌号水平。 1996年我国UHMW-PE总需求量约为2000吨左右,基本由北京助剂二厂供应,产品主要应用在纺织、机械设备、造纸、食品、运输等方面。其中,板材占60%,型材占25%,过滤器材占15%。按用途分,村里占60%,造纸行业占15%,过滤器占15%,其它占10%。近年来UHMW-PE的加工技术有了重大突破
19、,由最初的烧结压制成型发展到专用设备挤出成型,由最初的烧结压制成型,应用领域也不断扩大。如UHMWPE已在纺织、造纸、包装、运输、机械、化工、采矿、石油、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域得到了广泛应用。 纺织机械 纺织机械是UHMWPE较早应用的领域。目前,国外在每台纺织机械上应用的UHMWPE零件平均有30件左右,如投梭器、打梭棒、齿轮、连结器、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁等零件。使用超高分子量聚乙烯皮结代替水牛皮结,其耐冲击次数由原来的100万次增加到500600万次。造纸机械是UHMWPE的主要领域。UHMWPE磨擦系数低而且耐磨。
20、因此,用它做造纸机上水箱的盖板及刮水板、压密部件、接头等,可以延长造纸机上聚酯网的寿命,节省更换新网的费用,减少停机造成的损失。此外,UHMWPE也可用来制造造纸机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等部件。目前,造纸工业所需UHMWPE量占其总消费量的10%。 包装储运UHMW-PE具有优良的化学稳定性和不吸水性,可用作各种溶液存储设备的铺面材料和大型包装容器。特别是UHMW-PE具有无毒、耐水等优点,可作为直接与食品接触材料,用来制作食品装瓶自动包装线上的零部件,能防止瓶子破裂,减少噪音,提高工作效率。此外,UHMW-PE可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、
21、谷物之类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里由于它具有优良的自润滑性及不粘性,可使上述粉状材料对储运设备不发生粘附现象,保证稳定运输。采用UHMWPE制造煤场和粮食加工厂的输送管道,比金属材料使用寿命提高1050倍,并且大大降低成本、提高输送效率。 农业及建筑机械 UHMWPE自润滑性优异,泥土在其表不会发生粘着,而且其耐磨损性优良,用它来制造农业和建筑机械的零部件,可大幅度提高工作效率,减少能耗。用其制造农业收割机的齿轮,比钢制品便宜1/3,而使用寿命延长2倍以上。 此外,UHMW-PE在医疗上还可用于矫形外科零件、人工关节
22、等,是理想的医用高分子材料,从使用性能上看由UHMWPE制成的人工髋关节,耐磨性和安全性比PTFE更为优异。UHMW-PE具有优异的耐低温性能,可应用于各种冷冻机械,并可作为核工业的耐低温部件,也可用作原子能发电站的遮蔽板。UHMW-PE电绝缘性能良好,可制造酸性铅蓄电池隔板(膜)。UHMWPE纤维强度为钢丝的10倍,碳纤维的2倍,抗张强度为150350kg/平方厘米,抗张模量为800010000kg平方厘米,在国防、民用方面均有广阔的用途(如制造防弹衣、飞机座椅、海运和渔业用绳索等)。利用其自润滑性、耐磨性和耐寒注,可以制造滑冰、滑雪。水上运动等体育器材的零部件。
23、160; 超高分子量聚乙烯具有其它工程塑料无法比拟的耐磨性。耐冲性、耐化学药品、自润滑等性能,在国民经济的各个领域,尤其是耐磨输送、设备衬里、各种机械零部件等方面的应用具有独特优势、其产品的开发和应用具有广阔的前景,新应用领域(如汽车领域)的开发,正受到人们的关注。 但由于其熔融粘度高,加工难度大,长期以来,国内外对其加工主要采用类似加工聚四氟乙烯的庄制烧结和住塞挤出成型方法加工,生产效率较低,从而限制了该产品的推广应用。为此,可考虑结合我国国情,同时引进国外先进经验和技术,并根据我国深加上产品市场需求,研制出适合深加工产品需要的加工设备及技术。另外,适应工
24、业产品多样化的要求,当前的发展方向是实现特殊工程塑料的通用化。为获得高附加值的产品,必须开拓市场,向生产技术含量高的新领域扩展,以满足社会需求。12、聚甲醛(POM)polyoxymethylene, polyacetal, poly(methylene oxide)-CH2-On-玻璃化温度: -30oC. 熔点: 183oC.无定型态密度(25oC): 1.25 g/cm3. 晶体密度(25oC): 1.54 g/cm3.更多物性 聚甲醛又名聚氧化次甲基,英文名polyoxymethylene(简称POM)。POM规整的分子结构导致的结晶性使其物理机械性
25、能十分优异,有金属塑料之称。 POM为乳色不透明结晶性线性热塑性树脂,具有较高的弹性模量,很高的刚性和硬度,比强度和比刚性接近于金属,且摩擦系数小,耐磨耗,尺寸稳定性好。POM常用建材来代替铜、锌、锡、铅等有色金属,广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器等部门。POM的主要缺点是阻燃性较差,遇火徐徐燃烧,即使添加阻燃剂也得不到满意的要求。 除了均聚甲醛,POM通常还与氧化乙烯(ethylene oxide)共聚,目的是抑制在较高的加工温度下POM的降解。均聚甲醛结晶度高,机械强度、刚性比共聚甲醛好,
26、共聚甲醛熔点低,热稳定性,流动特性,加工性优于均聚甲醛。13、聚丙烯腈(PAN)Polyacrylonitrile玻璃化温度: 85oC. 熔点: 317oC. 无定型态密度(25oC): 1.184 g/cm3. 腈纶是我们日常生活中最常见的化学合成纤维之一。腈纶通常就是由丙烯腈与丙烯酸甲酯,或丙烯腈与甲基丙烯酸甲酯共聚而成的:我们还可以将丙烯腈与氯乙烯共聚,这样得到的纤维具有阻燃性能: 此外,还可以将丙烯腈与苯乙烯共聚(SAN),与丁二烯,苯乙烯三元共聚(ABS)。 SAN是将丙烯腈与苯乙烯的无规共聚得到的。而ABS则
27、是将丙烯腈与苯乙烯加到聚丁二烯乳液中聚合,因为聚丁二烯上有不饱和双键,这样就得到了以聚丁二烯为主链,丙烯腈与苯乙烯无规共聚物(SAN)为支链的ABS。14、聚碳酸酯(PC)Polycarbonates 聚碳酸酯,英文名Polycarbonate,简称PC。PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械性能,尤其是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;蠕变性小,尺寸稳定。 聚碳酸酯还具有良好的耐热性和耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能,尺寸稳定性,电性能和阻燃性,可
28、在 -60120下长期使用;无明显熔点,在 220230呈熔融状态;由于分子链刚性大,树脂熔体粘度大;吸水率小,收缩率小,尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;属自熄性材料;对光稳定,但不耐紫外光,耐候性好;耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类和芳香族溶剂,长期在水中易引起水解和开裂,缺点是因抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,耐磨性欠佳。 PC可注塑、挤出、模压、吹塑热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在
29、室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。高冲击韧性,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:1824,压缩比1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹片成型高质量,高透明瓶子。 PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工型)和制品易应力开裂等缺陷,PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/
30、ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表质量,降低密度。 PC的三大应用领域是玻璃装配业,汽车工业和电子、电器工业、其次还有工业机械零件、光盘、民装、计算机等办公室设备、医疗及保健,薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板和防强玻璃。PC板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器,PC树脂用于汽车照相系统,仪表盘系统和内装饰系统,用作前灯罩,带加强筋汽车前后档板,反光镜
31、框,门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳,PC可做低载荷,零件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光盘储存介质理想的材料。瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)。PC及PC合金可做计算机架,外壳及辅机,打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血标本器具,血液充氧器,外科手术器械,肾透析器等,PC可做头盔和安全帽,防护面罩
32、,墨镜和运动护眼罩。PC薄膜广泛用于印刷图表,医药包装,膜式换向器。15、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)Polyethylene terephthalate 聚对苯二甲酸乙二醇酯,英文名 polyethylene terephthalate(简称PET)。PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达120,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,耐蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。 PET 有酯键,在强酸、强碱和水
33、蒸汽作用下会发生分解,耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率小,成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和改性,以玻璃纤维增强效果明显,可提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进结晶速度慢的弊病,可以采取添加型核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃剂可改进 PET阻燃性和自熄性。为改进PET性能,PET可与PC、弹性体、PBT、PS类、ABS、PA共混形成合金。 PET按用途可分为纤维和非纤维两大类,后者包括薄膜、容器和工程塑料。PET在开发初期主要用于制造合成纤维(占PET消耗量的70左右)。PET
34、还用来制造绝缘材料、磁带带基、电影或照相胶片片基和真空包装等。PET非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器。其次,PET还作为工程塑料用于电子、电器等领域,如仪表壳、热风口罩等。其中尤以包装容器的发展最引人注目,现在已有20以上的PET用于包装材料,且呈逐年上升的趋势。包装业已成为PET的第二大用户,仅次于合成纤维。16、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)Polybutylece terephthalate聚对苯二甲酸丁二醇酯,英文名polybutylece terephthalate(PBT)。PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。具有高耐热性、韧性、耐疲劳性,自润滑、
35、低摩擦系数,耐候性、吸水率低,仅为0.1%,在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能),电绝缘性,但体积电阻、介电损耗大。耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀,耐水解性差,低温下可迅速结晶,成型性良好。 PBT的缺点是缺口冲击强度低,成型收缩率大。故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性,其拉伸强度、弯曲强度提高一倍以上,热变形温度大幅提高。可以在140下长期工作,玻纤增强后制品纵、横向收缩率不一致,易使制品发生翘曲。 PBT 结晶速度快,最适宜加工方法为注塑,其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型,成型前需预干
36、燥,水分含量要降至0.02%。 PBT(增强、改性PBT)主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、特混工业。如作为汽车中的分配器、车档部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈,显象管和电位器支架,伴音输出变压器骨架,适配器骨架,开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套。另外还有运输机械零件,缝纫机和纺织机械零件、钟表外壳、镜筒、电熨斗罩、水银灯罩、烘烤炉部件、电动工具零件、屏蔽套等。已商品化PBT合金有:PBT/弹性体、PBT/PC/弹性体、PBT/PPO、PBT/PE、PBT/ASA合金等。
37、17、聚醚醚酮(PEEK)poly(etheretherketone)玻璃化温度: 143oC. 熔点: 334oC. 聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料。 耐高温 PEEK树脂具有较高的玻璃化转变温度(143)和熔点(334),这是它可在有耐热性要求的用途中可靠应用的理由之一。其负载热变型温度高达316(30%GF或CF增强牌号),连续使用
38、温度为260。 机械特性 PEEK树脂是韧性和刚性兼备并取得平衡的塑料。特别是它对交变应力的优良耐疲劳性是所有塑料中最出众的,可与合金材料媲美。 自润滑性(耐腐蚀性) PEEK树脂在所有塑料中具有出众的滑动特性,适合于严格要求低摩擦系数和耐摩耗用途使用。特别是碳纤、石墨、聚四氟乙烯各占10%比例混合改性的滑动牌号或30%CF增强牌号等均为具有优异滑动特性的牌号。 耐
39、化学药品性 PEEK树脂具有优异的耐化学药品性,在通常的化学药品中,能溶解或者破坏它的只有浓硫酸,它的耐腐蚀性与镍钢相近。 阻燃性 PEEK树脂是非常稳定的聚合物,1.45mm厚的样品,不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准。下面是它与几种工程塑料燃烧时发烟量的对比。 易加工性 PEEK树脂虽然是超耐热性树脂,但由于它具有高温流动性好和热分解温度很高等特点,因此可采用如下
40、加工方式: 1、注射成型 2、挤出成型 3、模压成型 4、吹塑成型 5、熔融纺丝 6、旋转成型 7、粉末喷涂18、聚醚砜树脂(PES)Poly(ether sulfones) 聚醚砜树脂(PES)是英国ICI公司在1972年开发的一种综合性能优异的热塑性高分子材料,是目前得到应用的为数不多的特种工程塑料之一。它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等,特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点,在许多领域已经得到广泛应用。
41、160;耐热性 热变型温度在200220,连续使用温度为180200,UL温度指数为180。 耐水解性 可耐150160热水或蒸气,在高温下也不受酸、碱的侵蚀。 模量的温度领事性 基模量在-100到200几乎不变,特别在100以上比任何一种热塑性树脂都好。 抗蠕变性 在180以
42、下的温度范围内其抗蠕变性是热塑性树脂当中最优异的一种,特别是玻璃纤维增强PES树脂比某些热固性树脂还好。 尺寸稳定性 线膨胀系数小,而且其温度信赖性也小是其特点。特点是30%玻璃纤维增强PES树脂,其线膨胀系数只有2.3×10 /,并且直到200仍然可以保持与铝相近似的值。 耐冲击性 具有与聚碳酸酯相同的耐冲击性。不增强的树脂可以铆接,但对尖细的切口较敏感,因此设计上要注意。
43、160; 无毒性 在卫生标准方面,被美国FDA认可,也符合日本厚生省第434号和178号公告的要求。 难燃性 具有自熄性,不添加任何阻燃剂即有优异的难燃性,可达UL94V0级(0.46mm) 耐化学药品性 PES耐汽油、机油、润滑油等油类和氟里昂等清洗剂,它的耐溶剂开裂性是非晶树脂中最好的。但它耐丙酮、氯仿等极性溶剂的性能不好,使用时应加以注意。
44、 电器、电子领域 利用PES的可耐焊锡性、尺寸稳定性好、耐各种清洗剂、可镶嵌金属件、与环氧树脂粘结性好等优点,作为H级绝缘材料用于电子、电器领域。已经开发的主要制品有线圈骨架,电位计的外壳和底座,吹发器零件,印刷线路板、按钮式开关、可控硅的绝缘体,电动工具马达的绝缘体、打印机、送风机、继电器等的线圈骨架、DIP开关,各类接插件等。还可以采用挤出成型法制成不同厚度的薄膜用于各种电子设备和电器产品。 机械领域 利用其高温抗蠕变
45、性,尺寸稳定性、耐油性、韧性好等优点,在一般树脂不能满足使用要求的地方得到了广泛应用。已经开发的主要制品有各种机器的杠杆、柄、支架等,X-射线装置的观察玻璃,链锯、农机发动机和汽化器等的绝缘体,活塞环,耐热滚珠,齿轮,复印机零件,照像机零件,放映机零部件,工业用吹风机罩,汽车空调的零部件,电弧焊枪的手柄,各种分析仪器元件等。 汽车领域 主要利用其在-100190广阔温度范围内的刚性和尺寸稳定性,高温抗蠕变性,耐汽油、柴油、各类机油等特长。已经开发的制品有各种轴承保持架,制动轴的轴瓦,点火器的噪音消除器,
46、发动机齿轮,汽化器的线圈骨架,雾灯的反射镜,止推环等。 热水领域 主要利用其在160的热水或蒸气中还能保持优异的抗蠕变性,刚性和尺寸稳定性等特点。开发的主要制品有热水、蒸气用阀门,防腐蚀电极的绝缘体,温度传感器的元件,各种液体和粉体泵的泵体和叶轮,散热器阀门,超滤装置用零部件等。 医疗器具、食品加工机械领域 主要利用其可以采用蒸气灭菌、干蒸(180)灭菌、V射线灭菌等灭菌法消毒,而且可以耐反复消毒等特点。开发的主
47、要制品有接触透镜灭菌器,牙科用钻的柄,外科用容器,注射器,食品工业用阀门和管子。 其它领域 1、照明设备 可用于电影机的反射镜,聚光镜的反射镜,频闪观测的反射镜,手术照明用的反射镜,雾灯的反射镜,指示灯罩等。 2、飞机 可用作窗框,热风通风管道,卫生间的内装饰材料。 3、涂料
48、由于它有与铁、铅等金属的附着力好,涂层表面硬度高等优点,因此,可用于化工防腐、炊具不粘等的涂料。 4、形材 PES可以用挤出成型法制成片材、棒材、管材、薄膜等型材,广泛应用于各个领域。 此外,PES还可用溶液法制成超滤膜或反渗透膜等。20、聚砜(PSU)Polysulphone玻璃化温度: 185oC. 更多物性 聚砜(PSU)是一类在分子主链上含有砜基的芳香族非结晶高性能的热塑性工程塑料。分为透明、不透明和填充品级3种规格。由于聚砜的主链为苯环,通过醚、砜、异丙基等
49、基“铰链“联接而成,因此兼有聚芳砜的刚性、耐热性及聚芳醚的柔性。PSU是透明、水解稳定的塑料,尺寸稳定性好,在室温下具有良好的形变稳定性;加热形变温度为175,具有突出的热稳定性,长期使用温度为160,短期使用温度为190,能在-100 +150范围内保持良好的性能。PSU具有优良的力学性能,拉伸强度为7075MPa,弯曲模量2680MPa,并具有突出的长期耐蠕变性,在长期时间使用过程中机械性能仍能保持不变。PSU还具有优异的介电性能,即使放置在水中或190下仍能保持很高的介电性能,在150下长时间热老化时,其物理性能和电性能变化甚小,且耐蒸汽性能优良,它的寿命在145蒸汽下至少为12年,同时
50、在宽的温度和频率范围内保持良好的电性性能,其耐燃性能满足更严格的安全要求,在耐辐射性方面为塑料的最佳品种。PSU易于加工成型、能达到精密的公差,除浓硝酸、浓硫酸外,对其他酸、碱、醇、脂肪烃等化学物品稳定。PSU的制备方法 工业上,PSU的制备方法是先由氯苯与氯磺酸反应制成对氯苯磺酰氯,再与氯苯在三氯化铝催化下缩合成4,4-二氯二苯砜。接着与由双酚A和氢氧化钠在二甲基亚砜等溶剂存在下反应生成的双酚A钠盐反应缩聚成PSUPSU的应用状况 PSU的应用十分广泛,在电子电气领域,PSU可用于制作各种接触器、接插件、变压器绝缘件、可
51、控硅帽、绝缘套管、线圈骨架、接线柱和集电环等电气零件,印刷电路板、轴套、罩、TV系统零件、电容器薄膜、电刷座、碱性蓄电池盒等;在汽车、航空领域,PSU可用于制作防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、雷管、电子发火装置元件、灯具部件、飞机内部配件和飞机外部零件、宇航器外部防护罩等。还可用于PSU制作照明器档板、电传动装置、传感器等,世界市场上用来制作机舱部件的聚砜类聚合物需求在继续增长,主要是由于这类聚合物燃烧时释放的热量少、产生的烟雾少,有毒气体扩散量少,完全符合安全规定的使用要求;在厨房用品市场上,PSU可代替玻璃及不锈钢制品用于制造蒸汽餐盘、咖啡盛器、微波烹调器、牛奶及农产品盛器,蛋炊具及挤奶器
52、部件、饮料和食品分配器等产品。PSU为无毒制品,可制成反复与食品接触的用具。PSU作为透明新材料,耐热水、水解稳定性优于其他任何一种热塑性塑料,故可用于制作咖啡壶等。用PSU制作的连接管,用于玻纤或玻纤增强的聚酯砌面,管外层强度高,管内层耐化学品,较钢管轻,且透明,便于临控,常用于食品工业和制作强光灯的灯盏;在卫生及医疗器械方面,PSU可用于制作外科手术盘、喷雾器、加湿器、接触透镜夹具、流量控制器、器械罩、牙科器械、液体容器、起搏器、呼吸器和实验室器械等。PSU用于制作各种医疗制品较玻璃制品成本低,而且不易破裂,故可用于仪器外壳,齿科仪器,心瓣盒,刀片清理系统,软接触镜片的成型盒,微型过滤器,
53、渗析膜等。PSU还可用于镶牙,其粘接强度比丙烯酸高一倍;在日用品方面,PSU可用于制作加湿器、吹风机、服装汽蒸、照相机盒,放映机元器件等耐热、耐水解产品。经0.4-1.6MGy辐射和良好干燥过的PSU粒料,在310和模温170下很容易注塑成型,适用于层压材料的粘合剂,所有带硅烷的聚砜如PSU-SR、PKXR等均可作为粘合剂,用于上浆玻纤和石墨纤维制作复合材料,用石墨织物增强的带硅烷基的PSU,可制作升降舵等飞机部件。PSU在加上固体润滑剂聚四氟乙烯后,可增加耐磨性和物理机械性能,也应用于制备耐磨性涂料;除此之外,PSU还可制造各种化工加工设备(如泵外罩、塔外保护层等)、食品加工设备、污染控制设
54、备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。PSU开发利用前景 目前PSU主要用于电子、电气方面。电子、电气向小型、轻量、耐高温方向发展,促进了PSU消费的增长。在汽车,航天、医疗、卫生中PSU的需求量仍在保持稳定增长的势头。美国1997年消耗砜树脂近1330吨,绝大部分为PSU,年需求增长率为8%-10%,其消费分配为电子、电气占35%,食品、日用品占25%,汽车、航空等占15%,医疗占12%,工业占4%,其他占9%;西欧1997年PSU的消费量为2500吨,其用途分配为电子、电气占46%,汽车、航空占28%,医疗设备占10%,工业占10%,其他占6%。
55、西欧对PSU的年消费增长率为14%-17%,到2000年,需求量可达近4000吨;日本1997年PSU的消费量为950吨,年均增长率为7%-8%,到2000年需求量将达到约1200吨。日本在光学应用领域内,在透镜生产中,PSU已取代PMMA和PC,这些光学传感器可用于自动控制器内,已形成市场规模。此外,在保险盒的应用中,也消耗掉100吨PSU树脂。目前我国PSU的生产能力不足700吨/年,产量约400吨/年,生产厂家主要有上海曙光化工厂(300吨/年)、大连第一塑料厂(200吨/年)和吉林大学(200吨/年)等,大多处于中试生产规模,产量难以满足国内市场的需求,还需靠进口来弥补;另外产品在质量
56、上同国外相比也有很大差距。国内在食品、卫生、医疗等领域内的应用开发工作仅处于初始阶段,改性合金产品还有待于进一步开发。因此发展聚砜产品将会大有可为,开发利用前景广阔。21、主要化学合成纤维品种学名商品名聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)涤纶、Terylene、Dacron聚己内酰胺纤维(PA6)锦纶6、尼龙6、Kapron、Perlon聚己二酰己二胺纤维(PA66)锦纶66、尼龙66、Nylon聚间苯二甲酰间苯二胺纤维芳纶1313、Nomex丙烯腈-丙烯酸酯共聚物腈纶、Cashmilan、Orlon、Courtelle聚丙烯纤维(PP)丙纶、Pylen、Meraklon超高分子量聚乙烯纤维(U
57、HMW-PE)Spectra 900、Dyneema聚乙烯醇缩甲醛维纶、维尼纶、Kuralon、Mewlon聚氯乙烯纤维(PVC)氯纶、Leavil、Rhovyl聚胺酯弹性纤维(PU)氨纶、Lycra、Dorlustan、Vairin聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维(PTT) PTT纤维, Corterra22、聚酯在包装领域的应用状况及发展趋势中国包装报 2001.5.4 聚酯是以PET为代表的热塑性饱和聚酯的总称,包括PBT、PEN、PCT 及其共聚物。其中,PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯产品。
58、160; 聚酯按用途可分为纤维和非纤维两大类,后者包括薄膜、容器和工程塑料。聚酯在开发初期主要用于制造合成纤维(占PET消耗量的70左右)。聚酯还用来制造绝缘材料、磁带带基、电影或照相胶片片基和真空包装等。聚酯非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器。其次,聚酯还作为工程塑料用于电子、电器等领域,如仪表壳、热风口罩等。其中尤以包装容器的发展最引人注目,现在已有20以上的PET用于包装材料,且呈逐年上升的趋势。包装业已成为PET的第二大用户,仅次于合成纤维。 由于PET可以方便地通过快速冷却的方法得到基本处于非晶态
59、、高透明、易拉伸的PET制品,所以作为包装材料时,PET既可制成双向拉伸包装膜,又可由非晶态瓶坯得到高强度、高透明的拉伸吹塑瓶,还可以直接挤出或吹塑成非拉伸中空容器。PET薄膜具有透明、耐油、保香、卫生可靠和使用温度范围广等性能(高温蒸煮和冷冻包装均可),但热封闭性差,必须与其他薄膜(热封层)复合使用,且价格较通用塑料薄膜高,限制了PET薄膜在包装上的应用。PET中空容器尤其是拉伸吹塑瓶,充分发挥了PET的性能,对内容物有良好的展示效果,且成本较低。因此,PET作包装材料时基本上都是采用拉伸吹塑成型的,其中应用最多的是几十毫升到2升的小型瓶,也有容量为30升的大型瓶。 &
60、#160; 饮料包装。在饮料包装中,聚酯瓶应用最为成功的是碳酸软饮料( CSD),如可乐、雪碧等,CSD用瓶已占PET瓶总量的13。PET瓶具有外观漂亮、设计灵活、强度高、对二氧化碳密封性好和可靠的卫生性,使聚酯瓶成为CSD理想的包装容器,被CSD饮料行业广泛采用。中国饮料工业协会1998年的统计资料表明,中国CSD饮料包装中PET瓶占574,其次是易拉罐和玻璃瓶,分别占31和7。 食用油包装。PET瓶耐油性好、透明、无毒、无味、不易破碎,对氧气的阻隔性好,对紫外线亦有较好的遮蔽性,可保护食用油长期免受氧化而不变质。国外已得到成功应用,近
61、年来国内对这方面的需求不断上升。 调味类商品包装。酱油等液状调味品是聚酯瓶的一个巨大潜在市场。 PET瓶保香性好、质轻、不易破碎等特性是其在该领域应用的有利条件。早在1995年,日本在这方面的应用量就已超过3万吨,占PET瓶总消耗量的13。我国此类商品仍主要采用玻璃瓶包装,聚酯瓶的应用尚处于起步阶段。 啤酒包装。世界上以塑料瓶代替玻璃瓶用于啤酒包装尚处于开发试用阶段,我国有关部门和企业也日益关注和重视啤酒塑料包装的发展情况。 农药、医药、日化产品包装。聚酯瓶
62、可用于部分农药包装,采用聚酯生产的低成本PET农药瓶已在国内投入生产。PET瓶安全、卫生,有良好的防潮、隔氧和展示功能,使得PET瓶在医药包装领域得到了应用。化妆品、洗涤剂等日化产品,也是聚酯瓶应用的一个巨大市场。PBT、 PEN瓶的良好耐化学药品性、保香性、高透明、对紫外线的屏蔽性和造型设计的灵活性正是化妆品等日化产品所期望的特性。因此,聚酯瓶在日化产品包装上的应用相当广泛,尤其新型阻气、紫外线屏蔽的PEN树脂瓶在香水、化妆品包装上将占有一席之地。 PET瓶以其优越的性能、较为低廉的成本及对环境保护的适应性,在和其他包装材料(玻璃、马口铁、PE、
63、PVC等)瓶类的竞争中得到了迅速发展,但其耐热性、阻气性欠佳,局限了其在热灌装和要求气密性高的场合应用,并引起人们高度重视。在提高和改进其性能的过程中,聚酯包装获得了新的发展。 一是改进耐热性。普通PET瓶不能用于果汁、茶等需热灌装的物品包装,目前通过研究已开发了三类实用的耐热聚酯瓶:热定型瓶,可达到85灌装的要求;PETPEN合金瓶,PEN耐热性高,在普通注拉吹设备上可制得符合80以上热灌装要求的瓶子,倘若再经热定型处理,热灌装温度可达90以上;与耐热性聚芳酯等制成多层复合瓶,以提高耐热性。 二是提高
64、阻气性。尽管PET的气体阻隔性远高于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料,但对于啤酒、白酒、香水等保鲜、保味要求较苛刻的产品仍然不能满足要求。提高阻气性的方法主要有三种。一是多层复合,以PET为主,加入PVDC、EVOH、M XD6、PEN等其他气密性好的材料做成 3层或5层瓶。二是采用特殊处理方法,如在PET瓶内或外层涂布环氧阻隔层,或进行等离子体处理(ACTIS技术)。三是用其他阻隔性树脂成型,以PEN或PEN与PET的共聚或共混物为原料,既提高了瓶子的阻气性,又提高了瓶子的耐热性,可满足啤酒保存36个月的要求,还可以碱洗消毒,重复使用,从而降低成本。因为前两种方法有透明性差、回收处理困难、工艺复杂、设备要求特殊等问题,而且虽然气密性提高了,但耐热性较差,只能适应无菌灌装的场合。我国
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