工程塑料及其应用

1、第二章 工程塑膠及其應用1第2章工程塑料及其应用(Engineering Plastics and TheirApplications)第二章 工程塑膠及其應用3工程塑料(Engineering plastics)是二十世纪50年代以后，随着电子电 器、汽车、航天、通讯及国防工业等高技术产业的发展，在以泛用塑料为基 础之下，崛起的新类型的高分子材料。工程塑料一般而言是指【在较宽的温 度范围和较长期的使用时间，能够保持优良性能，并能承受机械应力做为结 构材料使用的一种塑料】。因此，工程塑料不仅可以代替金属作为结构性的 材料，随着高科技产业的发展，工程塑料的发展将成为未来不可缺少的高分 子材料。工

2、程塑料的分类工程塑料的分类如同其它的高分子材料一样，有很多种方法，例如耐热 特性、化学组成、结晶特性、应用领域或是特殊用途；但是最常用的是以耐 热性作为分类，简单叙述如下： 依耐热性分类，一般以长期使用温度(以美国UL相对温度指数(RTI) 表示): RTI在100°C150°C以上，称为泛用工程塑料。 RTI在150°C以上称为高性能工程塑料或称超级工程塑料。 另外也有人以热变形温度(HDT)來分类。 依化学组成分类，工程塑料可以分类为聚酰胺类(俗称尼龙)：为目前使用数量最多、种类最多的工程塑 料材料。常用的尼龙材料有一尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙11、尼龙

3、12、尼龙6T、尼龙 9T、尼龙610等超过二十儿种尼龙。聚酯类：聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二 酯(PET)、液晶聚合物(LCP)、聚苯酯(PHB)、聚芳酯(PAR)o聚瞇类：聚甲醛(P0H)、聚苯瞇(PP0)、聚苯硫醍(PPS)、聚醯瞇酮(PEEK) 等。芳香族杂环聚合物：聚酰亚胺(PI)、聚瞇亚胺(PEI)、聚苯骈咪瞠(PBI)等。 含氟聚合物：聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、 聚氟乙烯(PVF)等。 就聚合物的型态,工程塑料可分为半结晶性(semi-crystal 1 ine)和 非结晶或称无定型(Amorp

4、hous)两大类。半结晶型：聚酰胺(PA, Nylon)、聚甲醛(P0M)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯酯(PAR)、聚瞇瞇酮(PEEK)、氟 树脂、对称性聚苯乙烯(sPS)等非晶性:聚碳酸酯(PC)、聚苯瞇(PH)、聚砚类(PSU)、聚芳酯(PAR)最后以下面三角形的图说明，泛用塑料、泛用工程塑料与高性能工程塑 料的分类。第二章 工程塑膠及其應用#第二章 工程塑膠及其應用#第二章 工程塑膠及其應用#D D D 0 D DAmorphousD -0 D D 0 DSemi-Crystalline第二章 工程塑膠及其應用#第二章 工程塑膠及其應用13工程塑料

5、发展的历史工程塑料做为塑料工业的重要分支在于30年代高分子理论中的高分子 结构与性能关系研究开始。最先提出来的是美国杜邦公司的卡洛斯(W.H. Carothers)于1931年发明尼龙66,堪称为二十世纪百大科学发明之丨。IH 尼龙66开发來之后，许多的工程塑料陆续被研究及商业化。从尼龙66开发出來后，杜邦公司T 1959年商业化聚缩醛(P0M),由丁 其高刚性、高硬度与机械强度，使得其逐渐取代金属，因此常被人称为塑料 钢。1958年徳国拜耳公司发展了聚酸酯(PC)进一步扩展结构性材料的应用， 加强了工程塑料的市场展有率。1964年美国奇异公司发展了聚苯瞇，热性质 与电气性质相当优异，但是加工

6、性不佳，后了添加了耐冲击苯乙烯之后，成 功了开拓该原料的市场，也开启了工程塑料共混改质(alloy)的应用。1970 年美国赛拉尼斯公司发展聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),成为五大泛用工程塑料 最后发展成功但是却是成长率最快的工程塑料材料。聚酰胺类(PA6、PA66)、 聚热塑酯类(PBT、PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯瞇(PPO)和聚甲醛(MH)等五大 类工程塑料因为其使用量大且应用面非常广，因此被称为五大泛用工程塑料。1964年美国杜邦公司成功开发出聚亚酰胺(PI)为迄今耐热性最佳的高 分子材料，PI的出现更推动了高性能工程塑料的发展。之后发展出聚矶类树 脂(PSU)、聚苯硫瞇(PPS)等

7、耐高温材料。1980年英国卜内门公司开发成功融 点336°C的聚瞇瞇酮(PEEK)进而开辟了聚瞇酮类系列的高性能树脂新领域。另外H 1976年柯达公司发表"轻基安息香酸改性的液晶性聚酯后开启 了液晶聚酯的研发，在半结晶与非晶性塑料之外另外有液晶行为的高分子材 料，由丁其特殊的H我补强、特殊配向行为与耐高温特性，在航天与电子电 器用途用量越来越高。以下列出主耍工程塑料工业化的年代与首家商品化的公司名称。工程塑料名称匸业化年代首家商业化的公司尼龙661939(美国)杜邦E.I. Du Pont尼龙61942（美国）I .G. Farben Industry聚四氟乙烯(PTFE)

8、1945(美国)杜邦E.I. Du Pont尼龙111955（法国）Atochem聚碳酸酯（PC）（酯交换 法）1958（徳国）拜耳Bayer聚甲醛（POM）（单聚）1959（美国）杜邦E.I. Du Pont聚碳酸酯（PC）（光气法）1960（美国）奇异电器GE聚甲醛（POM）（共聚）1961（美国）赛拉尼斯Celanese聚酰亚胺（PI）1964（美国）杜邦E.I. Du Pont聚苯ffi（PPO）1964（美国）奇异电器GE聚 W（PSU）1965（美国）联合碳化物Union Carbide Corp.尼龙121966（德国）Hills聚苯硫M（PPS）1968（美国）菲利浦Phili

9、ps聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）1970（美国）赛拉尼斯Celanese聚酰胺酰亚胺（PAI）1971（美国）阿莫科Amoco聚 ®M（PES）1972（英国）卜内门ICI聚瞇醸酮（PEEK）1980（英国）卜内门ICI聚醛亚胺（PEI）1981（美国）奇异电器GE尼龙461992（荷兰）帝斯恩DSM聚对苯二甲酸酰胺（PPA）1995（美国）阿莫科Amoco尼龙6T1989（日本）三井Mi tsui对称型聚苯乙烯（sPS）1999（美国）陶氏Dow尼龙9T2000（日本）Kuraray泛用工程塑料个论PA（Polyamide 聚酰胺）尼龙（Nylon）尼龙是最早发展而且是数量最多的工

10、程塑料材料，常常有人会问 为什么耍称为尼龙呢？最早是追溯到1931年美国杜邦公司卡洛斯发 现尼龙材料，在当时为一创世纪的发明，尼龙即为其商品名。正确 的说法，尼龙类塑料是表示塑料分子式内具有酰胺基(amide group -NHC0-)o尼龙的种类非常多，大致上分为三大类；内酰胺开环 聚合、二元胺和二元酸聚缩合反应、与对苯二甲酸聚缩合反应而得。 其中以尼龙66和尼龙6为最大量约占92%,尼龙11和尼龙12次之约占6%,其余尼龙类约占2%o但是因为电子业耐热温度的要求 越来越高，所以近年来高温尼龙的用料量逐年持续增加。所谓高温 尼龙计有尼龙46、聚对苯芳香族尼龙(尼龙6T、尼龙9T、MXD尼龙)

11、 等在本章节会叙述说明。以下先介绍最常使用的尼龙6和尼龙66,至丁高温尼龙归类为 高性能工程塑料，留待高性能工程塑料材料再行介绍：PA66 (Polyamide 6,6 聚酰胺 66)N (CH2)6N 一C (CH2) CII II|HH oC为目前用料量最多的尼龙类材料。特性：Tg: 65°C, Tm:255°C。优点：1. 耐磨耗，具自滑性。2. 耐酸碱、耐油污、耐腐蚀。3. 耐高温(HDT二 240°C)4. 韧性佳，耐低温。5. 抗潜变，机械强度高。6. 具自熄性(UL 94 V-2)o7. 电气性质，抗绝缘强度高。8. 氧气透过率小。缺点：1. 吸水性

12、高(吸水率为1.3%),机械强度与电气性质受吸 湿影响。2. 易氧化，容易变黄。3. 耐酸性差。应用：1. 民生用品：纺织、渔具齿轮2. 汽机车:水箱盖、滤油网、引擎室内连接器、输油管、 拉杆3. 电子电气:连接器、卷线轴4. 工业用:齿轮、薄膜、电动工具、集线束带PA6 （Polyamide 6,聚酰胺 6）耳（CTcH0特性：Tg: 50°C, Tm:220°Co 黏度范围在 10?10" poise,是属 丁比较低的塑料，黏度对剪变速率的依存性较大，非牛顿流体的 特性强。结晶度虽然不大，约为35%,但是结晶化速率非常快。优点：与尼龙66相似，但其耐热度较差，

13、冲击强度较佳。因此较 常使用于运动器材。尼龙66较常用丁汽机午、电子/电气 产业。缺点：与尼龙66相似，吸水性较高（吸水率约为1.8%）应用：1. 民生用品：纺织、溜冰鞋、网球拍2. 汽机车:汽车后视镜外壳。3. 电子电气:连接器4. 工业用:齿轮、薄膜PC （Polycarbonate 聚碳酸酯）ch3聚碳酸酯H 60年代发展之后，利用其优异的机械强度、高耐击 强度、耐热性与尺寸安定性，首先应用丁电子电气、机械和汽午产 业。进入70年代利用其高透明度、耐冲击、质轻、阻燃与尺寸安定 性，因此适合做为采光板的使用。IT 1980年代美国GE和徳国Bayer 公司发展出光盘级PC,从而将PC应用T

14、CD> VCD、DVD等用途，用 料量大增，年增率达11%以上，成为泛用工程塑料内成长最快速的 原料。特性:Tg: 140°C,因为PC为非结晶性材料，黏度对剪变速率的 依存性小，近似牛顿流体的特性，尤其是在低剪变速率范围儿乎 是牛顿流体；黏度与温度的依存性大，在射出成型对丁温度敏感 度高，对射出压力的敏感度小。黏度因等级的分子量多寡而定， 约为10“10',屈丁高黏度的塑料材料。优点：1. 耐冲击性高（一般级冲击强度可达70kgcm/cm）o2. 透明高（透光率可达89%,仅次丁压克力树脂）。3. 尺寸安定性佳。4. 可制程食品级原料，符合美国FDA标准。5. 具H熄

15、性（符合UL 94 V-2）o6. 在环境温度-170°C130°C的各个物性很安定。7. 机械强度高，抗潜变性高。缺点：1. 聚吸湿性，加工干躁耍求较高。加工熔融时很易因含水 分造成成品内部气泡和银线等缺陷。2. 不耐溶剂与油类。3. 容易产生残留应变。4. 受缺口效应，产品设计非常重要。5. 耐摩擦与耐磨耗性差。1. 民生用品：光盘片、相机、奶瓶、仪器外壳、安全帽、 安全镜片。2. 汽机车：3. 电子电气:继电器、插座、4. 工业用：电动工具5. 建筑：采光板、装饰条P（别（Polyoxymethylene, Polyacetal 聚甲醛，聚缩醛）杜邦公司T 1956年

16、推出” Derlin，聚甲醛树脂，宣称其能够取 代金属，也从此开始有【工程塑料】的名称出现。聚甲醛分为单聚甲醛与共聚聚甲醛。共聚聚甲醛是单聚聚甲醛与 环氧乙烯(ethylene oxide)共聚合而成。亚洲地区是全球聚甲醛使 用量成长最快速的地区。电子电气与汽机车产业约占65%以上的市 场。近年來聚甲醛为克服其韧性差与阻燃性不佳的问题，陆续开发 出各种合胶的应用。单聚聚甲醛与共聚聚甲醛的物性比较如下：1. 单聚较好一熔点约高10°C、抗张强度、弯曲强度以及热变形 温度。2. 共聚体较好一伸长率、抗潜变、耐热劣化、耐碱、成型加工 的热安定性、成型范围等。特性：Tg= -50°

17、C, Tm二 165°C(共聚)175°C(单聚)；一般POM在190230°C范围内有适当的黏度(1070" poise)。POM的流 动近似牛顿流体，押出式吹气成型容易发生垂下(draw down)问 题，所以在押出成型的精度保持不易，因此以射出成型为主。优点：1. 高结晶性。（结晶度:单聚POM7585%，共聚POM 70 75%）2. 耐磨耗、耐疲劳性佳。3. 耐药品性佳。4. 机械强度好，尤其是刚性、抗潜变与高弹性回复率。缺点：1. 比重高，居五大泛用工程塑料之冠。2. 结晶度高，相对的尺寸收缩率较大，精度较差。3. 韧性较差，必须以合胶方式改

18、善。4. 易燃烧，不易制成阻燃级规格。5. 接着性与印刷性差。6. 材料加工范围窄，如果加工条件不适，有臭味发生。应用：1. 民生用品:拉炼、扣具。2. 汽机车：汽车门锁、电动窗零件、3. 电子电气：事务机械的转动件、结构件。4. 工业用：齿轮、滑轮PPO （Poly Phenyl Oxide m-PPO,改质聚苯瞇）聚苯瞇是1915年开始研发，于1965年美国GE公司开始生产， 机械性与耐热性非常优异，但是加工性不佳。后来GE公司添加聚苯 稀改善其加工性，自此以Noryl的商品名畅销于市场。聚苯非结晶性塑料，具有优异的综合性能。全世界生产聚 苯瞇的公司并不多，主耍是专利问题，形成寡占市场。特

19、性：Tg二211 °C, PPO为非结晶性的材料，黏度与PC相近约为 第二章工程塑膠及其應用13大泛用工程塑料最晚开发出來的。但是因为加工性优异，所以在电 子产业与汽车产业使用量持续增加中。PBT与PET同样都是热塑性聚酯工程塑料，由丁 PBT的结晶性较 快、流动性较好、加工温度较低、除湿干躁较容易，因此用于工程 塑料的数量比起PET多。特性：Tg= 40°C, Tm二220。PBT的黏度范围约为102-104,对于 剪变速率的依存性不高，因此属丁加工的塑料。PBT的结晶速率 比尼龙与PET快，与POH接近。优点：1. 吸水性低，机械强度与尺寸安定性佳。2. 耐摩擦与耐磨耗

20、性佳。3. 耐候性佳。4. 耐夯品性佳，耐酸碱及汕剂。5. 结晶性与流动性佳，适合丁小零件快速成型。6. 添加强化材，机械性与耐热性改善效果非常优异。7. 气密性佳。缺点：1. 因结晶性快，易造成成品翘曲，不适用丁生产大尺寸成 品。2. 不耐热水、强碱。3. 韧性较差，常需耍添加其它材料改善韧性。4. 为聚酯类材料，加工时需注意除湿干躁。5. 材料阻燃性差，须添加阻燃剂，因此易有热滞留裂解问 题。应用：1. 民生用品：牙刷毛、弹性纤维、日光灯套管、省电灯泡 外壳2. 汽机车：汽车分电盘、把手、保险丝盒、电动窗。3. 电子电气：光纤套管、连接器、散热风扇、开关、卷线 轴4. 工业用：热熔胶枪最后

21、我们将五大工程塑料的特性做下表的比较，以供各位读者在选用五 大工程塑料时的参考。PBTPETPCm-PPOPA6PA66POM轻量化oOX成型性OOo成品收缩率OoX吸水性Xo耐热水性Xooo耐冲击强度Ooo尺寸安定性O耐溶剂性X耐候性OooX耐燃性oX电气性oo耐磨耗性O符号说明：:优异 O：良 :普通X：差第二章工程塑膠及其應用15高性能工程塑料个论高性能工程塑料的种类非常多，因此，我们将对丁目前工业界最 常用的如LCP、PPS、高温尼龙、PCT、sPS详细介绍。另外对丁不常 用的塑料如PI、PEEK、PSU、PEI、PTFE等，为使各位读者也能够 了解这些特别的工程塑料材料，也会简单的说

22、明它们的特性与应用。LCP （Liquid Crystal Polymer 液晶聚合物）何谓液晶聚合物，由丁其分子彼此之间具有相互之间的作用力存 在，虽然在熔融状态下，仍然具有秩序的配列与具有光学折射现象, 具有液晶的行为。LCP依其热变形温度分为三大类，基本上我们分类为：I型LCP二热变形温度300°C以上II型LCP(A)二热变形温度240-300°CII型LCP(B)二热变形温度200-240°C111型LCP二热变形温度200°C以下液晶聚合物加工的型态与我们所熟悉的聚合物并不相同，下图是 表示液晶聚合物与半结晶塑料加工过程型态不同之处。液晶聚合

23、物 在加工温度时，由丁其流动性非常好，流变行为趋向丁牛顿流体的 流变行为。第二章工程塑膠及其應用#液晶舉合物半結晶性塑膠射岀威形B1化另外，其流动的行为具有非常特殊的方向性，如下图所示。第二章工程塑膠及其應用17因此在加工与产品设计上与其它工程塑料有很大的不同。液晶聚合物有两大类:一为热向液晶(Thermol ropic LCP)凡高分 子因加热(温度)而能生成为液晶状态者，为目前用丁塑料射出成型最常用 的。另一种为液向液晶(Lyotropic LCP)-凡高分子在某些特殊的有机溶 液下，在一特定浓度范围内产生液晶状态者。热向液晶型的芳香族聚酯液晶聚合物，由丁熔融压出或射出成型展 现出分子排列

24、成为单方向性，因此纵使不加玻璃纤维等强化材，成品亦 能展现出非常优异的机械强度，因此可称为H我强化型聚合物(selfreinforced polymers)由丁液晶聚合物指的是塑料的分子内含有的结构，所以每一家液晶聚合物制造厂商其官能基(R, R')与刚冇分子 结构(一AB)彳、近相同所以加匸性与耐热性并彳、相同。以下的化学式说明各家液晶聚合物制造厂商的化学结构不同，连带 的指出其耐温性的不同。con al ra®)、Gammont®)、 ite®)(Ueno®)优点：1. 耐热温度高，热变形温度最高可达275350°Co2. 热稳定性

25、高，空气中最高分解温度为560°C,连续使用 温度高达240°C，间断使用温度可达316°Co3. 耐辐射佳。4. 阻燃性佳，UL 94 V-0(LOI耗氧指数3050%)5. 耐腐蚀，可耐90%酸与50%碱6. 不易引起应力龟裂。7. 低的线膨胀系数(0.3-0.8 IO5 /K)缺点：1. 因为液晶聚合物的方向性问题，虽然它的流动方向强度 非常强但是在横方向的强度非常弱。2. 价格非常贵，目前售价约为台币400元左右。3. 抗化学性较差。应用：1. 民生用品：照相机零件。2. 汽机车：汽车轮圈盖、汽车仪表板3. 电子电气：电视机偏向频、事务机械外壳、连接器、开

26、 关4. 工业用：马达盖、水量计PPS (Po 1 yPheny 1 eneSu lfide)聚硫化苯1968年由美国菲利浦石油以Rylon商标丁市场推广，于1973 年正式工业化生产。(第一代线性PPS) - 1988年日本吴羽化学(宝 理公司)开发出第二代线性PPS(Fortron)o PPS 乂称为金属树酯， 在敲打时会发出类似金属的声音。结晶性高，因为在分子结构中为 苯基与硫的结合，所以成暗茶色。特性：Tg=90°C, Tm=290°C,虽然是热塑性材料，但是在高温的 氧气存在时会有部分发生架桥作用而形成交连的三元结构。属于 低黏度的材料，黏度对剪变速率的依存性大，

27、约为心10'poise, 在射出成型时在高简变速率下，容易发生模屑，而在模具内发生 气泡。优点：1. 结晶度高。2. 高机械强度，尤其是刚性的表现。3. 抗化学性非常好，耐腐蚀性佳。4. 耐药性性非常优异。具阻燃性。第二章工程塑膠及其應用255. 尺寸安定性佳。缺点：1. 结晶速率较慢，因此在加工成型常在成品的边缘 有毛边发生2. 分子结构主要为苯，因此需要高模温(约140°C) 方能使产品的表而与物理性质达到最好的要求。3. 仲长率较小，约为1.0%,因此韧性不佳较脆。应用：高精密齿轮、汽车零件、家电用品、医疗器材PA46 (Polyamide 46 )尼龙 46|N (C

28、H_LN C(CH2)4CII IIIIHH OO尼龙46为杜邦公司卡洛斯首先发明，但因发明时的分子量较低无法 商商业化，因此到1984年荷兰DSM公司改善制程及固相聚合的方式将 分子量提高并商业化，尼龙46是目前高温尼龙中唯一不是以芳香族改 善的，因此其流动性、结晶速率、低模温与高韧性是其它芳香族尼龙所 不及的，但是吸水率却是高温尼龙中最高的，连带影响其使用。特性：Tg=80°C, Tm=295°Co分子结构非常对称，因此氢键的数 量较多，使的材料的耐热性非常好，单位分子中加工性优异，在 285°C时就有结晶的产生。另外因为分子结构为脂肪族结构，所 以不需高模温

29、。优点：1. 分子结构非常具对傅性，单位酰胺基(amide)的密度 高，氢键浓度高，因此机械强度与耐热性高。2. 因为较高的氨基化合物/亚甲基比率，融熔温度为295 0 C熔点高(295°C)具高耐热性，不加纤维HDT二180 °C,添加30%玻璃纤维HDT二290。3. 结晶速度快，结晶度高(可达80%),低毛边。4. 耐汕性与耐化学性优T- PA66；耐化学夯品、油类及耐 水解，耐腐蚀与抗氧化性佳，使用安全。5. PA46的热含量小丁-PA66,成型周期比PA66短20%。6. 良好的耐磨耗性质及耐磨擦特性。7. 在100°C环境下使用，非常低的蠕变。8. 在

30、高温时具有良好的抗疲劳特性，良好的长期耐热性 质(5000小时的连续使用温度为170°C) o9. 流动性非常好适合薄壁产品(0.2-0.3mm)，耐燃厚度 0.35mm V-0«缺点：1. 吸水率大，常造成成品的尺寸变化、电气性质下降。在 电子产业需高温焊锡时发生水泡问题。2. 加工范围较窄，常会因滞留问题，造成材料裂解。应用：1. 民生用品：纺织。2. 汽机车：汽车零件引擎室零件3. 电子电气：连接器、开关、继电器、卷线轴4. 工业用：齿轮、轴承PA6T (Polyamide 6T)尼龙 6T尼龙6T是日本三井石油化学独H发展，因为其耐热度非常高，吸水 率较尼龙66低，

31、三井公司积极的想导入市场。但是因为纯PA6T的熔点 在370°C,而一般尼龙(聚酰胺)的分解温度在350°C附近，所以加工温 度将设定T 320°C左右，因此纯的PA6T必需与其它尼龙共聚后，将加 工温度降到320°C,方能应用丁工业上射出成形使用。以下说明各家工程塑料厂商对于PA6T改质的商品名与合胶类型。-三井化学Mitsui (Arlen®) : PA6T/PA66 (C type)、PA6T/PA6I (Atype)-Amoco (Amodel®): PA6T/PA6I/PA66 Du Pont (Zytel® HT

32、N): PA6T/PA66, PA6T/M-5T特性：Tg= 85°C, Tm二310°C,优点：1. 熔点310°C,热变形温度290°C,玻璃转移温度85°Co2. 耐化学性。3. 低吸水率(0.9%)为尼龙66的一半，尺寸安定性较稳定。4. 室温时刚性强。缺点：1. 由丁其加工性不佳，常加入尼龙66等材料改质，致使 其加工范围变得比较窄。常会因耐燃剂热裂解造成生成 HBr而造成模具与螺杆的腐蚀。2. 韧性较差，伸长率低，回收料添加物性下降。3. 需高模温(>130°C),流动较差。4. 融合线的强度较差。应用：电子/电气：

33、连接器、卷线轴、开关PA9T (Polyamide 9T)尼龙 9Tnh(ch2)9nhc=oG=o尼龙9T是H本Kuraray独发展,商品名Genestar。 特性：Tg= 125°C, Tm=308°C o优点：1. 低吸水率(0.17%)比PA6T更低。2. 结晶速率快，结晶度高。3. 耐折动性比起其它尼龙高（PV值可达850 kgf/cm5 .cm/sec）。4. 尺寸安定性较佳5. 电气性质（体积阻抗、绝缘破坏强度）较其它高温尼龙 佳。缺点：1. 韧性较差。2. 长期耐热性较差。对丁电子/电器产业用量最大，尤其以须过SMT（表面黏着 技术）的连接器最适合。另外汽车

34、轴承、齿轮也正积极推广 之中。其它常见的工程塑料材料，说明如下：PCT（Po 1 yCyc 1 ohexene Dimethylene Terephalate）聚对 苯二甲酸1,4环己烷二甲酯PCT为美国Eastman Kodak公司丁 70年代初即工业化，起初做为 地毯与薄膜。80年代中期美国GE公司开发PCT用于SMT的用途, Kodak亦开发相当的产品。特性:Tg二75°C, T二290°C。优点：1 低毛边2. 低吸湿性3. 高耐热温度缺点：1 具吸水性应用:连接器、医疗器材（注射器、针筒）、光学器材PTFE (Polytetrafluoroethylene 聚!1

35、!氟乙烯）F c IF-F c IF所谓氟树脂，指的是高分子结构中有氟的存在，氟系树脂较有 名的材料有PTFE、PVDF、PCTFE、PVF等。PTFE为氟系树脂中最有 名的，之所以有名是杜邦公司将这个材料广泛用丁不沾锅（铁氟 龙）。特性:T二327°C,在400°C以上开始分解，连续使用温度为260°C, 低温特性（-268°C）物性也很好。熔融黏度10"10",熔化时的 黏度极高，流动不易。一般是烧结加工。优点：1. 耐热性优异。2. 耐药品极为优异。3. 分子结构为无极性，是绝缘材料中的电容损失最小的， 高周波特性佳。4. 不沾

36、性。5. 磨擦系数小，转动特性优异。6. 电气绝缘性。缺点：1. 成形加工性差，需特殊加工。2. 与其它材料的亲和性差。3. 机械强度不高。4. 比重非常高（2.12.2）5. 结晶收缩率大，尺寸变化大。应用：用途：电子/电器涂装，汽车配件、医疗器材、半导体容器、计 算机配线、耐热垫片、轴承、封止材。:(Polyetheretherketone)聚瞇瞇酮PEEK是英国ICI公司T 1977年开发成功，丁 1980年上市，为 芳香瞇酮(PAKE)的一种。特性:Tg=143°C, Tm=334°C,黏度在1010”，加工成形范围为 350 400°Co优点：1. 高耐

37、热(240300 °C)2. 耐蒸气优异，在200260°C热水中可以连续使用3. 耐药品优异，除了浓硫酸外儿乎不被腐蚀。4. 机械强度高，乂以耐疲劳性高。5. 耐磨耗性优异,比POM好。6. 耐冲击强度高。7. 耐辐射线、高频阻抗。缺点：1. 在高温环境下，刚性较差。2. 成形温度高(400°C以上)，需高模温。应用：用途：特殊电线包覆、光纤包覆、化学用阀、电子/电器，汽车引擎活塞外群、离合器零件、医疗器材、机械PPTA芳香族聚酰胺(Aromatic Amide, Aramid Fiber )第二章工程塑膠及其應用#第二章工程塑膠及其應用27HH第二章工程塑膠及

38、其應用#芳香族聚酰胺乂称为全芳香族聚酰胺，从美国杜邦公司生产商品 名为Kevlar®(克维拉纤维)而声名大噪。因为这种原料所制成的纤 维强度非常高可作为防弹背心与填充材使用。特性：本纤维不易熔融或助燃，但T 427°C时开始碳化，冷却到 -196°C时，仍无脆化或裂解之现象。优点：1. 最高比抗张强度，抗张比强度为E玻璃纤维的2.5倍， 钢材的5倍。2. 高弹性模数。3. 抗化学性好。4. 耐湿度，湿度对丁物理性质的影响性小。5. 热安定性佳，在185°C下测试，仍保持很好的机械强度。6. 尺寸安定性佳,热膨胀系数为-2X10'6 /°

39、Co7. 用丁复合材料时，其阻尼(damping)较玻璃纤维或碳纤维 低。缺点：1. 对丁紫外线较易受影响，不能直接暴露丁阳光下。应用：汽车：橡胶补强材、煞车皮、汽午车体、石棉替代物、轮胎强 化材电子电器：电缆航天工业：飞机机身、机翼蒙皮、行李架塑料工业：复合料料的强化材一般工业：绳索、动力输送带、腐蚀材料的高压软管军事工业:防弹背心、防弹头盔。PI 聚酰亚胺(Polyimide)第二章工程塑膠及其應用29第二章工程塑膠及其應用#CHC CMC/ A /CHC CMC卜第二章工程塑膠及其應用#聚酰亚胺起源丁 1950年代中期太空时代的开始，主耍是针对耐 高温的基材需求而研发。分为热可塑型PI和

40、全芳香族PI。由丁其 杂环和苯环的构造让PI在航天与太空的用途用料量日渐增加。目前 因为一些特殊高温及高湿度的耍求，有取代环氧树脂成为高性能基 板的材质。特性：为目前热塑性材料中耐热性最高的，在空气中400°C仍不 分解。优点：1. 高强度2 .高韧性3. 低热膨胀系数4. 低导电系数5. 高耐热温度(360°C)缺点：1. 价格非常昂贵。2. 不易加工。应用：汽车：传动同步器、配电盘、点烟器电子电器：开关、微波炉零件、复印机轴承航天工业:引擎的隔音板、雷达整流板、喷射引擎喷口护翼。军事工业:飞弹外壳、天线罩、点火器外壳。PEI (Polyetherimide)聚瞇酰亚胺第

41、二章工程塑膠及其應用31/Npei乃是附加瞇键rpi中使pi具有卓越的流动性和加工性。特性：Tg=217°C,热变形温度200°Co黏度在107（/,为易加 工的材料，在低剪变速率范围是牛顿流体的行为。优点：1. 机械强度优异2. 发烟量低，具阻燃性3. 电气性质优异，使用温度范围广。4. 耐夯品性佳（对脂肪族碳化氢、酸、稀碱抗性好）5. 耐候性佳。6. 高温的物性良好。7. 硬度高且强韧。&低热膨胀系数、尺寸安定性佳。9.具耐热水、耐候性及耐放射性，物性儿乎没有变化。缺点：1. 具吸水性，须于加工前干燥。2. 须高温加工。应用：汽车连接器、汽车电气零件、汽车热交换

42、器零件、整发器 零件、微波炉零件、断路器、医疗器材零件、印刷电路板、通信 面板转子。PTT (Poly Trimethylene Terephthalate)对苯二甲酸丙第二章工程塑膠及其應用37PTT是Shell公司开发成功，商品名为Corterra®0特性：Tg二4575°C,熔点：235°C。与PBT与PET为同一系列产 品。优点：1. 结晶速度较PET快、加工性好2. 耐温比PBT高3. 弹性回复性4. 耐UV5. 低静电6. 低吸水率。缺点:新开发之产品，须积极推展。应用:人造纤维、薄膜、汽车与电子电器产品PEN （Polyethylene naphth

43、alate）聚蔡二甲酸二乙酯特性：Tg=118°C, Tm=265°C,结构物性与PET接近。（蔡为两个 苯环）优点：1. 机械强度、耐热性比PET佳2. 结晶性低（透明）3. 耐旋光性4. 空气阻隔性非常优异5. 耐辐射性缺点:应用:透明电膜、酒类饮料瓶、电容器膜、原子炉内膜sPS (syndiotatic PS)对称排PSHHHSPSPSPS在茂金属为触媒将结构由同排改变成对称排。特性：Tg=100°C, Tm=270°Co优点：1. 流动性佳2. 低吸水性3. 抗潜变性4. 低介电常数(2.63.1)5. 高刚性缺点：1. 易生毛边2. 结晶速度慢

44、，成型时间长3. 耐温性较差4. 韧性较差，易脆应用：电子零件、汽车零件、绝缘薄膜磁带。UHMW-PE (Ultra High Molecular Weight PE)超高黏度 聚乙烯CH2CH超高分子量聚乙烯是利用特殊的加工过程将聚乙烯的分子量提高到100万以上(一般聚乙烯的分子量为530万)。因为分子量非常高, 一般的成形机无法加工。特性：Tg=-27°C, Tm二 130150°C。优点：1. 耐磨耗性非常优异、摩擦系数小(0.130.24)2. 耐冲击强度大。3. 吸水性低、可用于食品。4. 抗噪音5. 低介电常数(2.32.5)缺点：1. 黏度非常高2. 伸长率较

45、一般聚乙烯低。3. 刚性较差4. 耐温性较差应用：农业、土木用途、储存塔的内衬、运动器材与场地、雪橇、 保龄球球道、食品用途。TPX (Transparent Polymer X, Polymethylpentene)透明 聚合物，聚甲基戊烯CHCH,CHCH2 ch,TPX为一高透明度的、高耐热的材料。特性：Tg二2030°C, Tm=240°Co黏度对剪变速率的依存度高， 成形加工性佳。优点：1. 透明度非常高(透明度90%以上)低T PMMA,高T'PCo2. 耐热性佳。3. 耐药品佳，为透明塑料中最佳的。4. 电气绝缘性优异，介电常数最小(2.1)为透明塑料

46、原料中最低 的。5. 非常低的密度(0.83)6. 耐食用油，对微波的透过率佳。缺点：1. 易受紫外线照射而裂化。2. 刚性较差应用：以电子电器、医疗器材与食品用品为主。PAI (Poly Amide Imide )聚酰胺亚胺CIINC-CIIrH、"、c/IIC开发PAI的目的是改善PI的加工性，基本上PAI是PI与聚芳酰胺的交互共聚物。优点：1. 耐热性与机械特性的平衡性好2. Tg温度为280290°C、长期使用温度的机械特性维持率高3. 抗潜变性是所有工程塑料中最高的。应用：插座、连接器、开关、微波炉零件、复印机&电热器零件、 烘干机&吹风机轴承零件

47、、汽车排气零件、齿轮PSU, PSF (Polysulfone)聚砚，聚嘲砚所谓聚矶树脂是指分子内有一S02键的聚合物，有芳香族系和烯怪 系两大类。由上述化学式因为结合电子具有很强的共振状态，所以 兼具耐热性、耐氧化性、耐水、耐水蒸气的芳香族非结晶性材料。特性:Tg=190°C，比重1.24,淡棕色透明（透光率8090%）。第 二次转移温度在-110°C,在-110°C150°C温度范围内可保持一 样的物性。流动特性与比相似，黏度对温度的依存性高。1. 对X射线和丫射线安定。2. 透明性良好，着色、填充容易，可以金属电镀3. 连续使用温度(RTI)150

48、°C4. 耐水蒸气5. 具阻燃性6. 耐药品型优异，无毒缺点：1. 黏度高。2. 具吸水性应用：电子电器:连接器、电容器薄膜、微波炉零件汽车:汽车保险丝、电池乡钟表零件、复印机零件医疗器材、假牙、呼吸器、内视镜零件、喷雾器、加湿器。PES (Polyethylene sulfone)聚醛枫-特性:琥珀色非晶型材料优点：1. 耐潜变性佳2. 透光(88%)3. 耐酸碱、耐热性、组燃性4. 高温下弹性率高5. 耐热水分解缺点：1. 具吸水性需以150°C干燥。2. 户外耐候差。3. 在缺口时耐冲击强度差。应用：绝缘器材、PCB、轴承、电容器薄膜、消毒器材、人工呼吸器、汽车灯罩与

49、齿轮箱外壳COC (Cyclic Olefins Copolymer)环烯婭聚合物特性：Tg>200°C,热变形温度>170°Co优点：1. 高透明性(>92%)2. 低介电常数(2.35)3. 低熔出(low extractable)4 .高耐热温度(热劣解温度400°C以上)5. 低渗水性«0.01%)缺点：应用：光学/光电:CD、DVD、塑料光纤、眼镜、灯罩电子零件:PCB、薄膜、电容器、连接器生医医疗：试管、样品瓶、注射器第二章工程塑膠及其應用41工程塑料的选用物性考虑当一个使用者耍开始选用塑料材料时，第一个接触的是塑料原料制造

50、商 提供的物性表，那物性表上最常见的会有那些项目或是测试标准与单位是什 么呢？大部分国内所使用的物性表是依据ASDI（美国材料检验学会American Society for Testing Material）的标准，而另外在欧美会使用 IS0（国际科学组织 International Science Organization）、IEC（国际电气 技术委员会 International Electrotechnical Commission ）、DIN（德国工 业标准 Deutsche Industrie-Norm）等标准。大致上物性表会将测试项目区分为下列四大项目： 机械性质：物性美规欧规拉

51、伸降伏强度Tensile Strength (at yield,Break)ASTM D638Kg/cm2ISO 527N/m2伸长率Elongation at breakASTM D638%ISO 527%弯曲强度Flexural StrengthASTM D790Kg/cm2弯曲模数Flexural ModulusASTM D790Kg/cm2IZOD冲击强度(1/8 “缺口)IZOD Impact(Notched 1/8” )ASTM D256(kg cm/cm)冲击强度（缺口）Impact（Notched）ISO 180/1AKJ/m2Charpy冲击强度pharpy Impact(N

52、otched)ISO 179KJ/m2Rock we 11 硬度Rockwe11 HardnessASTM D785(R-Scale)热性质:物性美规欧规热变形温度(HDT)Heat Deflection TemperatureASTM D648°CISO 75/A°CVicat软化温度Vicat Softening TemperatureISO 306/B50°C球压温度Bal 1 Pressure TemperatureI EC60695-10-2°C线性膨胀系数Coeff. Of Linear ThermalExpansionASTM D69610

53、-5 cm/cm °CDIN 53572K-1X10-4融熔体积率Me 11 Volume Rate(MVR)ISO 1183 ml /lOmin.热融熔指数Me 11ing Flow Index(MFI)ASTM DI 238 g/lOmin.耗氧指数(01)Oxygen IndexISO 4589%电气性质:物性美规欧规体积固有阻抗Speci fic Volume Resisivi tyASTM D257Q cmIEC 60093Q cm表面固有阻抗Speci fic Surface Resisivi tyIEC 60093Q绝缘破坏强度Dielectric StrengthAS

54、TM D149KV/mmIEC 60243-1KV/mm介电常数（诱电率）ASTM DI 50IEC 60250Dielectric Constant-介电因子（诱电因子） Dissipation ConstantASTM D150IEC 60250耐电弧性Arc ResistanceASTM D495See.-般物性:物性美规欧规密度Dcnsi tyISO 1183Kg/m3比重Speci fic Gravi tyASTM D792吸水率Moisture AbsorptionASTM D570%模收缩率Mold ShrinkageASTM D955%DSM%玻纤含量Glass Fiber ContentAsh Content%耐燃要求（UL测试）儿乎所有电子/电气产业的使用者，常常必须了解UL的规范， 那何谓UL呢？话说1893年在美国芝加哥举办的哥伦比亚展览会上，由丁电器 使用超过负荷而引起火灾，损失惨重。因此美国保险公司为了减少 及避免人身伤害以及生命与财产损失，T 1894年集资建