工程塑料_第七章__特种工程塑料

1、第第7 7章章 特种工程塑料特种工程塑料内内 容容 提提 要要7.1 7.1 聚苯硫醚聚苯硫醚7.2 7.2 聚砜类树脂聚砜类树脂7.3 7.3 聚醚酮类聚醚酮类7.4 7.4 聚酰亚胺聚酰亚胺7.5 7.5 热致性液晶聚合物热致性液晶聚合物7.6 7.6 氟塑料氟塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 特种工程塑料特种工程塑料 ( (美美High performance plsatics; 日日Super Engineering plastics) )的特点的特点： 具有具有优异的耐热性优异的耐热性，热变形温度在热变形温度在200200以上以上，长长期使用温度在期使用温度在150150以

2、上以上，且，且具有一定机械强度具有一定机械强度的聚的聚合物。合物。 芳杂环高分子芳杂环高分子：主链有芳环和：主链有芳环和/或杂环及小的或杂环及小的连接连接基团基团，如，如O、S、CO、CONH、 SO2、 COO等构成的高分子。等构成的高分子。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料芳杂环高分子芳杂环高分子芳环高分子芳环高分子杂环高分子杂环高分子聚苯醚聚苯醚聚苯硫醚聚苯硫醚聚芳砜聚芳砜聚芳酮聚芳酮芳香聚酯芳香聚酯芳香聚酰胺芳香聚酰胺聚酰亚胺聚酰亚胺聚苯并咪唑聚苯并咪唑聚苯并噁唑聚苯并噁唑 聚苯并噻唑聚苯并噻唑 聚喹啉聚喹啉 聚喹噁啉聚喹噁啉 仅仅有有芳环芳环和和连接基团连接基团构构成的聚合物成的

3、聚合物芳环芳环+杂环杂环+连接基团连接基团构构成的聚合物成的聚合物第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料7.1 7.1 聚苯硫醚聚苯硫醚一、简介一、简介聚苯硫醚聚苯硫醚英文名英文名Polyphenylene sulfide，简称，简称PPS。化学结构式：化学结构式：Sn PPS PPS为第六大工程塑料和为第六大工程塑料和第一大第一大特种工程塑料，属特种工程塑料，属热热塑性结晶塑性结晶树脂。其树脂。其T Tm m高达高达280280290290，T Td d400400，与无，与无机填料、增强纤维以及其它高分子材料机填料、增强纤维以及其它高分子材料复合复合，可制得各，可制得各种种PPSPPS工程

4、塑料及合金。工程塑料及合金。Ryton PPSFortron PPSRyton PPSFortron PPS 突出特点突出特点：耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、无毒、：耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、无毒、机械性能和电性能十分优异，制品的尺寸稳定性好。机械性能和电性能十分优异，制品的尺寸稳定性好。定义定义：分子主链中含有：分子主链中含有 链节的热塑性工程塑料。链节的热塑性工程塑料。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料二、二、PPS的合成的合成 硫源硫源为含水为含水硫化钠硫化钠或或硫氢化钠硫氢化钠，在，在溶剂溶剂六甲基磷酰三胺六甲基磷酰三胺或或N-N-甲基吡咯烷酮甲基吡咯烷酮( (N-Methyl

5、-Pyrrolidone; NMP) ) 或或N-N-甲基己甲基己内酰胺内酰胺( (N-Methyl Caprolactum) )中加热脱水后，加入另一中加热脱水后，加入另一反应单体反应单体对二氯苯对二氯苯( (1,4-Dichlorobenzene) )及其它化学及其它化学助剂助剂，升温，加压升温，加压缩聚缩聚，反应结束后，反应结束后，闪蒸闪蒸( (Flash Vaporization) )回收溶剂，再经水洗、纯化、干燥后即得回收溶剂，再经水洗、纯化、干燥后即得PPSPPS树脂。树脂。( (添加添加第三单体第三单体多卤代芳基化合物多卤代芳基化合物) )( (硫化钠法硫化钠法) )反应式反应式

6、ClClnNa2S + nSn+ 2nNaClNMP加 热 加 压(硫磺溶液法硫磺溶液法)第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料三、分类三、分类先进复合材料类先进复合材料类薄膜薄膜纤维纤维电子封装电子封装工程塑料工程塑料涂料涂料支化交联型支化交联型PPS树脂（第树脂（第1代）代）线型线型PPS树脂（第树脂（第2代）代）按产品形式和用途按产品形式和用途按结构按结构第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料交联型交联型PPSPPS与直链型与直链型PPSPPS在分子结构上的差异和性能及加工的不同点在分子结构上的差异和性能及加工的不同点 第七章第七章 特种工程塑料特种

7、工程塑料四、结构与性能四、结构与性能 由于由于PPS树脂结构为树脂结构为刚性刚性苯环与苯环与柔顺性柔顺性硫醚键硫醚键交替交替连连接接而成，分子链有很大的而成，分子链有很大的刚性和规整性刚性和规整性，因而，因而PPS为为结晶性聚合物结晶性聚合物，具有诸多优异性能（，具有诸多优异性能（耐热、阻燃、耐化耐热、阻燃、耐化学药品学药品）。又硫原子上的）。又硫原子上的孤对电子孤对电子使得使得PPS树脂与树脂与GF、无机填料及金属具有良好的无机填料及金属具有良好的亲和性亲和性，这样就易于制成，这样就易于制成各类增强复合材料及合金。各类增强复合材料及合金。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料1. 1. 力学

8、性能力学性能 PPS PPS耐热性优良，可在较宽的温度范围内使用，耐热性优良，可在较宽的温度范围内使用，其其拉伸强度拉伸强度、弯曲强度弯曲强度和和弯曲弹性模量弯曲弹性模量均列在工程塑料前列均列在工程塑料前列。PSPS树脂与树脂与GFGF复合增强后，具有极为优良的复合增强后，具有极为优良的强度、刚性强度、刚性和耐疲劳性和耐疲劳性。在高温下的。在高温下的强度保持率强度保持率远远高于远远高于PBTPBT、PESPES、PCPC及其它工程塑料。及其它工程塑料。PPSPPS的的耐蠕变性耐蠕变性优异，适宜优异，适宜制作制作螺丝螺丝等紧固件，可解决等紧固件，可解决因塑料松弛而引起的紧固力因塑料松弛而引起的紧

9、固力下降下降这一缺点。这一缺点。2.2.摩擦学性能摩擦学性能 PPS PPS硬度高，磨损量较小，与硬度高，磨损量较小，与MoSMoS2 2、PTFEPTFE、石墨、石墨、CFCF等材料复合后，可制得不同温度下使用的等材料复合后，可制得不同温度下使用的低摩擦系低摩擦系数、低磨耗制件数、低磨耗制件，具有极其优异的，具有极其优异的无油润滑滑动特性无油润滑滑动特性。 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料3. 3. 热性能热性能 PPS PPS分子的刚性高及规整排列，使其成为结晶性聚合分子的刚性高及规整排列，使其成为结晶性聚合物，最高结晶度达物，最高结晶度达65%65%，结晶温度为，结晶温度为1271

10、27，T Tm m为为280280290290，在空气中的开始分解温度为，在空气中的开始分解温度为430430460460，热稳热稳定性定性远远优于远远优于PAPA、PBTPBT、POMPOM及及PTFEPTFE等工程塑料。经与等工程塑料。经与GFGF复合增强后，复合增强后，HDTHDT可达可达260260，长期使用温度长期使用温度为为220220240240，在热塑性塑料中是最高的在热塑性塑料中是最高的。 PPS PPS的优良的优良热稳定性热稳定性不仅表现为不仅表现为熔点温度高熔点温度高，还表现为，还表现为高温环境下高温环境下和和高温热老化高温热老化后后仍具有优良的仍具有优良的强度保持率强度

11、保持率。 PPS PPS的的绝热性绝热性良好，但添加适当填料后，可制得良好，但添加适当填料后，可制得导热导热性性良好的良好的PPSPPS复合材料。复合材料。 PPS PPS的的阻燃性阻燃性优异，优异，在火焰上可燃，但不滴落，离火自熄，发烟量低在火焰上可燃，但不滴落，离火自熄，发烟量低 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料4.4.电性能电性能 PPS PPS的电绝缘性极为优良，特别是在的电绝缘性极为优良，特别是在高温、高湿、变高温、高湿、变频频等条件下仍能保持优良的电绝缘性，用于等条件下仍能保持优良的电绝缘性，用于高压绝缘部件高压绝缘部件( (耐电弧性高达耐电弧性高达185s)185s)。将。

12、将PPSPPS与导电性填料复合后，可制得与导电性填料复合后，可制得导电性导电性PPSPPS复合材料，作为复合材料，作为防静电防静电及及电磁屏蔽电磁屏蔽材料用。材料用。 PPS PPS的的耐化学药品性优异耐化学药品性优异，对普通化学药品的抵抗能，对普通化学药品的抵抗能力仅次于力仅次于PTFEPTFE。200200以下几乎以下几乎不溶于不溶于任何有机溶剂；任何有机溶剂；除除强氧化性酸强氧化性酸( (如发烟硝酸、氯磺酸、氟酸等如发烟硝酸、氯磺酸、氟酸等) )外，可经受外，可经受各类强酸、碱、盐的侵蚀，是一种各类强酸、碱、盐的侵蚀，是一种耐腐蚀性优异耐腐蚀性优异的材料。的材料。高温下经各种化学药品浸泡

13、后，高温下经各种化学药品浸泡后，强度保持率强度保持率仍较高，仅仍较高，仅次于次于PTFEPTFE，但加工性能远远优于，但加工性能远远优于PTFEPTFE。5.5.化学性能化学性能第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料6.6.其它性能其它性能 PPS PPS为为生理惰性物质生理惰性物质，无毒无毒，与，与PTFEPTFE混合制得的混合制得的不粘涂层不粘涂层被广泛用于被广泛用于不粘锅不粘锅的生产，也用于的生产，也用于饮用水输送饮用水输送系统的阀、系统的阀、拴和管等。拴和管等。 PPS PPS的成型收缩率低，线膨胀系数小，吸水率低，制的成型收缩率低，线膨胀系数小，吸水率低，制品在高温、高湿状态下不易变

14、形，品在高温、高湿状态下不易变形，尺寸稳定性尺寸稳定性优良，宜优良，宜于制备各类于制备各类精密注塑品精密注塑品。 PPS PPS本身具有良好的本身具有良好的耐候性耐候性和和耐辐射性耐辐射性。 PPS PPS可进行可进行二次加工二次加工，如切削加工、攻丝加工、超声，如切削加工、攻丝加工、超声波焊接、粘接、涂层等。波焊接、粘接、涂层等。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料五、五、PPS的改性的改性 主链改性主链改性1.1.化学化学( (结构结构) )改性改性就是在就是在PPSPPS分子主链结构分子主链结构中引入中引入新结构或基团新结构或基团。如。如聚苯硫醚砜聚苯硫醚砜( (PPSS) )( (P

15、olyphenylene sulfide sulfone) )SOOSn聚聚苯硫醚酮苯硫醚酮( (PPSK) )( (Polyphenylene sulfide ketone) )COSn聚苯硫醚酰胺聚苯硫醚酰胺( (PPSA) )( (Polyphenylene sulfide Amide) )CNOHSn第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 侧基改性侧基改性 即在即在PPSPPS分子链中苯环分子链中苯环上引入上引入新基团新基团，如，如聚苯腈硫醚聚苯腈硫醚(PPCS)(PPCS)SCNn 与其它单体共聚，制备与其它单体共聚，制备PPSPPS无规及嵌段共聚物，无规及嵌段共聚物，如如引入引入1

16、,2,4-1,2,4-三氯苯，三氯苯，2,5-2,5-二氯硝基苯等单体，提高二氯硝基苯等单体，提高PPSPPS的分子量，引入间二氯苯改善的分子量，引入间二氯苯改善PPSPPS的刚性，以及制备的刚性，以及制备PPS-PPSSPPS-PPSS，PPS-PPSKPPS-PPSK等嵌段共聚物。等嵌段共聚物。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料2.2.共混改性共混改性 针对针对PPSPPS树脂树脂韧性差，耐磨性相对不足，同时为降低加工温韧性差，耐磨性相对不足，同时为降低加工温度和成本度和成本，采用，采用PPSPPS树脂与其它树脂共混，制备树脂与其它树脂共混，制备PPSPPS合金。合金。 PPS/PA

17、PPS/PA共聚共聚 PPS PPS与与PA6PA6和和PA66PA66相容性都较好，能制得几乎任何比相容性都较好，能制得几乎任何比例的合金，提高缺口冲击强度，并有效降低加工温度例的合金，提高缺口冲击强度，并有效降低加工温度和产品价格。和产品价格。 PPS/PTFE PPS/PTFE共聚共聚 由于由于PTFEPTFE的的高耐腐蚀性高耐腐蚀性，高韧性高韧性以及以及自润滑性自润滑性，制得的，制得的PPS/PTFEPPS/PTFE合金提高了合金提高了PPSPPS的韧性、耐腐蚀性、降低了摩的韧性、耐腐蚀性、降低了摩擦系数及磨损量，常用作擦系数及磨损量，常用作耐磨材料耐磨材料。第七章第七章 特种工程塑料

18、特种工程塑料 PPS/PPO PPS/PPO共聚共聚 PPO PPO具有优良的阻燃性和机械性能，为优良的耐高温具有优良的阻燃性和机械性能，为优良的耐高温材料，但熔体粘度大，加工成型困难，与材料，但熔体粘度大，加工成型困难，与PPSPPS共混后，共混后，制得得制得得PPS/PPOPPS/PPO合金具有优良的物理机械性能、耐热、合金具有优良的物理机械性能、耐热、阻燃、耐腐蚀。阻燃、耐腐蚀。 PPS PPS与其它树脂共聚与其它树脂共聚 正在研究中的正在研究中的PPS/PSFPPS/PSF、PPS/PEEKPPS/PEEK、PPS/BMI(PPS/BMI(热固性热固性双马酰亚胺双马酰亚胺) )、PPS

19、/LCPPPS/LCP等合金都不同程度的改善了等合金都不同程度的改善了PPSPPS的性能，提高了冲击强度、耐热性或加工性；的性能，提高了冲击强度、耐热性或加工性； PPS/PEPPS/PE，PPS/PSPPS/PS合金降低了合金降低了PPSPPS的成本，改善了冲击的成本，改善了冲击强度。强度。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料六、六、PPS的应用的应用 PPS PPS综合性能优异，尤其是综合性能优异，尤其是热稳定性热稳定性、化学稳定性化学稳定性、耐腐蚀性耐腐蚀性和和电性能电性能等。作为优良的等。作为优良的电绝缘材料电绝缘材料、结构结构材料材料和和防腐蚀材料防腐蚀材料，使得其在电子电气、精密

20、机械、，使得其在电子电气、精密机械、军工、航空、石油、化工、轻工等许多工业部门领域军工、航空、石油、化工、轻工等许多工业部门领域获得广泛的应用。获得广泛的应用。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料1.1.电子电器及家用电器电子电器及家用电器 利用利用PPSPPS在在200200的高温下仍具有良好的高温下仍具有良好刚性和尺寸稳定刚性和尺寸稳定性性，高温、高频高温、高频条件下仍具有优良电性能的特点，可制条件下仍具有优良电性能的特点，可制作高温、高频条件下的电器元件。作高温、高频条件下的电器元件。 PPS PPS主要用于制备接插件、插座、继电器、熔断器、主要用于制备接插件、插座、继电器、熔断器、变

21、压器、开关、电容器、电阻器、电饭煲、烫发器、变压器、开关、电容器、电阻器、电饭煲、烫发器、微波炉、空调等的零部件及封装材料，微波炉、空调等的零部件及封装材料，PPSPPS薄膜薄膜可用作可用作电工绝缘薄膜、电容器薄膜、磁性记录材料底膜、柔电工绝缘薄膜、电容器薄膜、磁性记录材料底膜、柔性印刷电路基板等。性印刷电路基板等。电容电容 电容器支架电容器支架 电容器底座电容器底座 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 机械及精密零件机械及精密零件 利用利用PPSPPS的的耐热性、耐腐蚀、抗蠕变、优良的尺寸稳耐热性、耐腐蚀、抗蠕变、优良的尺寸稳定性、良好的加工性和刚性定性、良好的加工性和刚性。PPSPPS

22、可可代替金属或其它高代替金属或其它高分子材料分子材料制作机械仪器设备的部件，如轴承、齿轮、制作机械仪器设备的部件，如轴承、齿轮、各种泵外壳、密封环、喷嘴、阀、流量计零件、燃气各种泵外壳、密封环、喷嘴、阀、流量计零件、燃气洗涤设备附件，以及照相机、手表、复印机零件、电洗涤设备附件，以及照相机、手表、复印机零件、电脑零件等的精密元件。脑零件等的精密元件。 电喷发动机油泵叶轮电喷发动机油泵叶轮 发动机水泵叶轮发动机水泵叶轮 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 汽车汽车 利用利用PPSPPS的的耐热、耐油、尺寸稳定性好耐热、耐油、尺寸稳定性好等特点，常用于制等

23、特点，常用于制备备动力制动装置动力制动装置部件、部件、动力导向系统动力导向系统的旋转式叶片、的旋转式叶片、气阀、进气管和汽油泵，制造引擎盖、控制阀、车灯气阀、进气管和汽油泵，制造引擎盖、控制阀、车灯反射器、交流发电机零件、点火零件、化油器零件、反射器、交流发电机零件、点火零件、化油器零件、散热器零件、汽化器开关板、汽车底盘以及各种位置散热器零件、汽化器开关板、汽车底盘以及各种位置传感器的零部件等。传感器的零部件等。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 石油、化工及制药石油、化工及制药 PPS PPS涂料、塑料以及纤维涂料、塑料以及纤维均可用于均可用于耐热防腐耐热防腐设备和零部设备和零部件，如

24、各类耐腐蚀泵、管、阀、容器、反应釜、过滤件，如各类耐腐蚀泵、管、阀、容器、反应釜、过滤器以及耐热、耐压、耐酸的石油钻井部件等。器以及耐热、耐压、耐酸的石油钻井部件等。 耐腐蚀聚苯硫醚涂料耐腐蚀聚苯硫醚涂料 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 航空航天、军工及核设施航空航天、军工及核设施 利用利用PPSPPS的的耐热性、阻燃性以及有益的耐辐射性耐热性、阻燃性以及有益的耐辐射性，可用，可用作飞机内装修、线路连接器等飞机零部件，火箭、导作飞机内装修、线路连接器等飞机零部件，火箭、导弹、装甲车以及常规武器的零部件，在弹、装甲车以及常规武器的零部件，在220220下使用的下使用的承受高能射线辐射的核

25、设施及测量仪器的零部件。承受高能射线辐射的核设施及测量仪器的零部件。 轻工及其它轻工及其它 PPS PPS可用于可用于造纸设备、纺织设备、不粘锅、包装材料造纸设备、纺织设备、不粘锅、包装材料等。体育用品，如鱼杆、网球拍、高尔夫球杆也可采等。体育用品，如鱼杆、网球拍、高尔夫球杆也可采用用PPSPPS。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料7.2 7.2 聚砜类树脂聚砜类树脂一、简介一、简介 聚砜的定义聚砜的定义 是指是指主链主链的主要结构由的主要结构由二苯砜单元二苯砜单元 组成的高聚物的统称。组成的高聚物的统称。SOO 聚砜类树脂的分类（按结构分为三类）聚砜类树脂的分类（按结构分为三类）第七章第

26、七章 特种工程塑料特种工程塑料由双酚由双酚A A和和4,4-4,4-二氯二苯砜为原料缩聚而成，又称二氯二苯砜为原料缩聚而成，又称老聚砜、老聚砜、双酚双酚A A型聚砜型聚砜。 由除双酚由除双酚A A外的双酚和二氯外的双酚和二氯二苯砜为原料合成二苯砜为原料合成 其主链上可不带醚键其主链上可不带醚键 SOOOOCCH3CH3nSOOOOn聚砜聚砜(Polysulfone; PSF)聚醚砜聚醚砜(Polyestersulfone; PES) 聚芳砜聚芳砜(Polyarylsulfone; PAS) SOOOnSOOOSOOn第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料二、聚砜树脂的合成路线及原理二、聚砜树脂

27、的合成路线及原理1 1 亲电亲电取代反应机理取代反应机理进行的进行的聚砜化反应聚砜化反应( (脱卤化氢脱卤化氢; ;磺酰氯与芳磺酰氯与芳烃间的反应烃间的反应) )2 2 亲核亲核取代反应机理进行的脱盐反应取代反应机理进行的脱盐反应SO2Cl +SO2Lewis酸+SO2OMXXOSO2MX实际上是醚化反应实际上是醚化反应第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料1. 1. 老聚砜的合成反应式老聚砜的合成反应式 2. 2. 聚醚砜的合成反应式聚醚砜的合成反应式 SOOClClCH3CH3OHOHSOOOOCH3CH3+nnn+ 2nHClSOOClClOHOHS

28、OOOOnnn+ 2nHCl第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料三、结构与性能三、结构与性能 双酚双酚A A型聚砜型聚砜由双酚由双酚A A与二氯二苯砜缩聚而得，主链上与二氯二苯砜缩聚而得，主链上的的亚丙基亚丙基改善了聚合物的溶解性和可加工性，同时改善了聚合物的溶解性和可加工性，同时了了其耐热性。其耐热性。由于成本低和综合性能较好而成为由于成本低和综合性能较好而成为聚砜类聚砜类高高分子材料中分子材料中产量最多产量最多的品种。的品种。 聚醚砜分子聚醚砜分子是是由醚键和砜基与苯基交互连接而构成的线由醚键和砜基与苯基交互连接而构成的线形大分子，耐热性和刚性比双酚形大分子，耐热性和刚性比双酚A A型聚

29、砜型聚砜高高，制品的尺寸稳，制品的尺寸稳定性及耐溶剂性也比聚砜高。定性及耐溶剂性也比聚砜高。 聚芳砜分子聚芳砜分子是是由砜基由砜基( (或醚键相互或醚键相互) )与与联苯基联苯基连接成的线连接成的线形大分子形大分子，主链上引入高刚性的联苯基，大分子的刚性，主链上引入高刚性的联苯基，大分子的刚性和稳定性，材料的耐热性和熔体粘度均比前两类高。和稳定性，材料的耐热性和熔体粘度均比前两类高。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 聚砜类塑料属聚砜类塑料属非非结晶性工程塑料结晶性工程塑料，具有优异的，具有优异的机械性机械性能能，高强度、高模量、高硬度和低蠕变性。，高强度、高模量、高硬度和低蠕变性。热性能

30、热性能方面方面耐热、耐寒、耐老化，可在耐热、耐寒、耐老化，可在100100150150长期使用，长期使用，HDTHDT为为175175。化学稳定性化学稳定性好，除浓好，除浓H H2 2SOSO4 4，浓，浓HNOHNO3 3外，耐无机外，耐无机酸、碱、盐液的侵蚀。酸、碱、盐液的侵蚀。电绝缘性能电绝缘性能优良，耐离子辐射，优良，耐离子辐射，阻燃性好。阻燃性好。尺寸稳定性尺寸稳定性好。好。 缺点缺点是耐磨性不如结晶性塑料。是耐磨性不如结晶性塑料。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料四、改性四、改性 聚砜改性产品的开发主要是聚砜改性产品的开发主要是它的冲击强度和伸长率、它的冲击强度和伸长率、耐溶剂

31、性、耐环境性能、加工性能和可电镀性能耐溶剂性、耐环境性能、加工性能和可电镀性能1. PSF/ABS1. PSF/ABS合金合金 这类合金具有这类合金具有耐冲击、耐热水、尺寸稳定性耐冲击、耐热水、尺寸稳定性等优良性等优良性能，还具有能，还具有可电镀可电镀的特性。的特性。2. PSF/PBT2. PSF/PBT合金合金 这类合金是结晶性的这类合金是结晶性的PBTPBT与非结晶性的与非结晶性的PSFPSF共混的改性共混的改性产品，提高产品，提高冲击强度冲击强度，降低成本降低成本，电绝缘性优于，电绝缘性优于PBT/GFPBT/GF制制品，可用于对电性能要求高的部件。品，可用于对电性能要求高的部件。第七

32、章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 这类合金的抗应力开裂性得到提高，宜制作厚壁制件这类合金的抗应力开裂性得到提高，宜制作厚壁制件3. PSF/3. PSF/矿物掺混型合金矿物掺混型合金五、应用五、应用1. 1. 电子电器工业电子电器工业 用于制造电视机、收音机、电子计算机的集成线路用于制造电视机、收音机、电子计算机的集成线路板、印刷电路底板、线圈管架、接触器、套架、电容板、印刷电路底板、线圈管架、接触器、套架、电容薄膜、高性能碱电池外壳、可控硅绝缘体、芯片载体薄膜、高性能碱电池外壳、可控硅绝缘体、芯片载体等。等。 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料2. 2. 家用电器家用电器 用于制造微波

33、烤炉设备、咖啡加热器、湿润器、吹用于制造微波烤炉设备、咖啡加热器、湿润器、吹风机、饮料和食品分配器；代替铜、锌、铝等金属材风机、饮料和食品分配器；代替铜、锌、铝等金属材料，制造钟表外壳、内装饰材料及复印机、照相机零料，制造钟表外壳、内装饰材料及复印机、照相机零件等精密结构件。件等精密结构件。 第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料4. 4. 航空、航天航空、航天 3. 3. 医药、食品领域医药、食品领域 用于制作外科手术工具盘、喷雾器、流体控制器、用于制作外科手术工具盘、喷雾器、流体控制器、心脏阀、起搏器、防毒面具等，肉品用器具。心脏阀、起搏器、防毒面具等，肉品用器具。 用于飞机内部装饰材料，

34、如支架、门、窗等，美国宇用于飞机内部装饰材料，如支架、门、窗等，美国宇航员的航员的面罩面罩和和宇航服宇航服分别用聚砜薄膜和中空纤维制成。分别用聚砜薄膜和中空纤维制成。 手动人口呼吸器手动人口呼吸器第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料7.3 7.3 聚醚酮类聚醚酮类一、聚醚酮类高分子的定义一、聚醚酮类高分子的定义 5. 5. 聚醚砜聚醚砜可用作可控硅绝缘体、微型电位差计外壳、可用作可控硅绝缘体、微型电位差计外壳、集成电路插座等电子电器零件。集成电路插座等电子电器零件。聚芳砜聚芳砜可用作绝缘材可用作绝缘材料制造电子电器零件，代替金属、陶瓷等材料制造机料制造电子电器零件，代替金属、陶瓷等材料制造机

35、械零件。械零件。 指大分子指大分子主链主链的重复单元中的重复单元中 通过通过醚醚键键和和酮基酮基连接而成的聚合物。连接而成的聚合物。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料二、种类二、种类1 1 聚醚酮聚醚酮( (PEK)()(Polyether ketone) )2 2 聚醚醚酮聚醚醚酮( (PEEK)()(Polyether ether ketone) )3 3 聚醚酮酮聚醚酮酮( (PEKK)()(Polyether ketone ketone) )COOnnCOOOnCOCOO第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料6 6 酚酞基聚芳醚酮酚酞基聚芳醚酮 ( (PEK-C) )( (Card

36、o Polyether ketone) )nOCOOCO5 5 聚醚醚酮酮聚醚醚酮酮 ( (PEEKK)()(Polyether ether ketone ketone) )nCOCOOO4 4 聚醚酮醚酮酮聚醚酮醚酮酮( (PEKEKK) )( (Polyether ketone ether ketone ketone) )nCOCOOCOO第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料三、聚醚酮的合成机理三、聚醚酮的合成机理nOHOHFCOFn+ nNa2CO3二 苯 砜320COOO对 苯 二 酚二 氟 二 苯 酮PEEK1 12 2nn+ nOOClCOCClOAlCl3/LiCl DMFCO

37、COOO3 3nOClCOCClOCClOClCO+COCOOCOCOOmPEKK m/n=60/40第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料四、聚醚酮的性能四、聚醚酮的性能 PEK-C PEK-C是是非结晶聚合物非结晶聚合物，Tg230Tg230，但超过，但超过TgTg时，机时，机械强度有跌落，使用温度受到一定限制。械强度有跌落，使用温度受到一定限制。除除PEK-CPEK-C外外，其余聚醚酮的其余聚醚酮的分解温度都在分解温度都在500500以上，且大部分为以上，且大部分为结结晶聚合物晶聚合物。 聚醚酮聚醚酮耐热水性耐热水性好，在好，在260260热水中也不发生水解热水中也不发生水解 聚醚酮的聚

38、醚酮的耐疲劳性耐疲劳性和和耐磨性耐磨性很高。很高。 聚醚酮的电绝缘性优良，且电性能参数随温度、聚醚酮的电绝缘性优良，且电性能参数随温度、湿度变化小。湿度变化小。 聚醚酮耐化学药品性优异，除聚醚酮耐化学药品性优异，除浓硫酸浓硫酸和和硝酸硝酸外，外，几乎不溶于所有有机溶剂，耐稀酸和碱。几乎不溶于所有有机溶剂，耐稀酸和碱。 聚醚酮聚醚酮耐辐射耐辐射、阻燃阻燃性好。性好。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料五、聚醚酮的应用五、聚醚酮的应用 聚醚酮的发展历史短暂，近聚醚酮的发展历史短暂，近3030年，现开始应用于电年，现开始应用于电子电器、机械、运输和宇航等领域。子电器、机械、运输和宇航等领域。 电子

39、电器行业电子电器行业 主要用于电线、磁导线包覆、高温主要用于电线、磁导线包覆、高温接线柱、挠性印刷电路板等。接线柱、挠性印刷电路板等。 机械行业机械行业 压缩机阀片、密封件、活塞环、凸轮等压缩机阀片、密封件、活塞环、凸轮等 导航领域导航领域 飞机操纵杆、直升机的尾翼结构件、飞飞机操纵杆、直升机的尾翼结构件、飞机内部部件机内部部件 化工行业化工行业 化工设备中的过滤器部件。化工设备中的过滤器部件。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料7.4 7.4 聚酰亚胺聚酰亚胺( (PI) )一、一、PI 简介简介 是分子主链重复单元中含有是分子主链重复单元中含有酰亚胺基团酰亚胺基团 的的芳杂环芳杂环聚合物

40、。这是一类聚合物。这是一类新型新型耐高温耐高温工程塑料，是工程塑料，是杂杂环高分子环高分子中中唯一唯一正式商品化了的聚合物。正式商品化了的聚合物。二、种类二、种类 由于制备由于制备PI所用的单体二酐和二胺相对容易获得，结所用的单体二酐和二胺相对容易获得，结构多样，且合成方法也各不相同，使得构多样，且合成方法也各不相同，使得PI工程塑料的工程塑料的品品种较多种较多。CNCOO第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 Vespel 聚酰亚胺聚酰亚胺( (美国美国Du Pont. CO.)Du Pont. CO.)CH3CH3

41、CH3CH3OOOOOOO2ClNO2ONO2O2NONH2NH2NaNO2K2CO3H2OOOOOOONH2NH2+ONOOONO室 温 下 溶 液 聚 合 360 环 化 Ultem Ultem聚聚醚醚酰亚胺酰亚胺( (美国美国GE. CO.)GE. CO.)是一种热塑性聚是一种热塑性聚合物，其合成方法尚未公开。合物，其合成方法尚未公开。OONOCCH3CH3OONO第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 Torlon Torlon聚聚酰胺酰胺酰亚胺酰亚胺 (Amoco CO.)OOOHOOCCH2NH2NH2ONCONCO+ONOCONHCH2 Aurum热塑性热塑性聚酰亚胺聚酰亚胺(

42、(日本三井东亚公司日本三井东亚公司) )ONOOONOO第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 YS YS聚聚醚醚酰亚胺酰亚胺( (上海合成树脂所上海合成树脂所) )OONOONOO YHPI YHPI聚聚醚醚酰亚胺酰亚胺( (中科院长春应用化学研究所中科院长春应用化学研究所) )OONOOONOO第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料三、聚酰亚胺的结构与性能三、聚酰亚胺的结构与性能 聚酰亚胺的分子结构中都含有聚酰亚胺的分子结构中都含有芳杂环结构芳杂环结构，使它具有，使它具有其它聚合物无法比拟的优异性能，综合合起来聚酰亚胺其它聚合物无法比拟的优异性能，综合合起来聚酰亚胺的结构与性能如下：的结构

43、与性能如下：(1) (1) 聚酰亚胺的大分子主链中含有聚酰亚胺的大分子主链中含有大量含氮的芳环和五元杂环大量含氮的芳环和五元杂环，为一种为一种半梯形环链聚合物半梯形环链聚合物，同时主链中又含有，同时主链中又含有一定数量的醚键一定数量的醚键，总体结果为分子呈总体结果为分子呈较大刚性和一定的韧性较大刚性和一定的韧性；由于；由于芳杂环的共轭效芳杂环的共轭效应应，使其具有，使其具有优良的稳定性和耐热性优良的稳定性和耐热性；视不同品种的聚酰亚胺的；视不同品种的聚酰亚胺的分子对称性不同，聚酰亚胺有分子对称性不同，聚酰亚胺有结晶型和无定形结晶型和无定形两种。两种。(2) (2) 由于聚酰亚胺有大量由于聚酰亚

44、胺有大量含氮的芳环含氮的芳环，所以它是难燃品种，其氧，所以它是难燃品种，其氧指数可达指数可达3636，聚酰亚胺，聚酰亚胺气体阻隔性好，吸水率低气体阻隔性好，吸水率低。 (3) (3) 聚酰亚胺的力学性能很好，尤其是聚酰亚胺的力学性能很好，尤其是拉伸强度、耐蠕变性、耐拉伸强度、耐蠕变性、耐磨性和摩擦性优良磨性和摩擦性优良，并且随温度变化不大。如均苯型聚酰亚胺薄，并且随温度变化不大。如均苯型聚酰亚胺薄膜的拉伸强度高达膜的拉伸强度高达170MPa170MPa，而联苯型聚酰亚胺薄膜的拉伸强度更，而联苯型聚酰亚胺薄膜的拉伸强度更高达高达400MPa400MPa，而且不受温度的影响。，而且不受温度的影响。

45、第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料(4) (4) 聚酰亚胺的聚酰亚胺的耐高温性突出耐高温性突出，均苯型聚酰亚胺的，均苯型聚酰亚胺的热分解温度热分解温度高高达达600600，是迄今为止热稳定性最高的聚合物品种；均苯型聚酰，是迄今为止热稳定性最高的聚合物品种；均苯型聚酰亚胺的热变形温度高达亚胺的热变形温度高达360360，可在，可在260260下长期使用，在无氧条下长期使用，在无氧条件下使用温度可达件下使用温度可达300300；聚酰亚胺的耐低温性优异，均苯型聚；聚酰亚胺的耐低温性优异，均苯型聚酰亚胺在酰亚胺在269269的低温下仍不会变脆；聚酰亚胺的线膨胀系数的低温下仍不会变脆；聚酰亚胺的线膨

46、胀系数低，尺寸稳定性好。低，尺寸稳定性好。(5) (5) 聚酰亚胺分子中聚酰亚胺分子中含有极性基团含有极性基团，但因，但因结构对称和刚性大结构对称和刚性大而影而影响极性基团的活动，所以聚酰亚胺仍具有十分优良的电性能，它响极性基团的活动，所以聚酰亚胺仍具有十分优良的电性能，它的的耐电弧电晕性突出耐电弧电晕性突出，是少数几种耐电晕材料，介电强度高，电，是少数几种耐电晕材料，介电强度高，电性能随频率影响小。性能随频率影响小。(6) (6) 聚酰亚胺具有聚酰亚胺具有优良的耐油性和耐溶剂性优良的耐油性和耐溶剂性，但不耐碱，聚酰亚，但不耐碱，聚酰亚胺的胺的耐辐射性好耐辐射性好。(7) (7) 聚酰亚胺聚酰

47、亚胺无毒无毒，并具有，并具有良好生理相容性良好生理相容性等性能。等性能。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料四、聚酰亚胺的应用四、聚酰亚胺的应用 PI的应用领域特别广泛，主要用于的应用领域特别广泛，主要用于电绝缘电绝缘薄膜薄膜、绝缘、绝缘涂料涂料、先进复合材料的、先进复合材料的基体树脂基体树脂、气体、气体分离膜分离膜、液晶、液晶取取向剂向剂及微电子技术用的及微电子技术用的光刻胶光刻胶等等。并已成为全球。并已成为全球火箭、火箭、宇航宇航等尖端科技领域不可缺少的材料之一。等尖端科技领域不可缺少的材料之一。PI中加入中加入GF、石墨和硼纤维增强后可获得更高的硬度和强度，、石墨和硼纤维增强后可获得更

48、高的硬度和强度，能替代金属制造能替代金属制造喷射发动机结构部件喷射发动机结构部件。PI树脂用石墨或树脂用石墨或PTFE填充后可作为填充后可作为自润滑材料自润滑材料使用，加入耐磨填料后使用，加入耐磨填料后可用于制造可用于制造耐高温刹车片耐高温刹车片等。由于聚酰亚胺等。由于聚酰亚胺不耐水解不耐水解，尤其不耐高温水及蒸汽，不能在有氨的环境中使用。尤其不耐高温水及蒸汽，不能在有氨的环境中使用。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料7.5 7.5 热致性液晶聚合物热致性液晶聚合物一、简介一、

49、简介 液晶聚合物是指液晶聚合物是指在在液态液态时，时，大分子链大分子链的某些部分能够的某些部分能够相互呈相互呈有序排列有序排列的聚合物的聚合物。 在液晶聚合物中在液晶聚合物中热致性液晶聚合物热致性液晶聚合物侧链型液晶聚合物侧链型液晶聚合物主链型液晶聚合物主链型液晶聚合物溶致性液晶聚合物溶致性液晶聚合物在在溶液溶液中保持有序排列中保持有序排列在在熔融态熔融态呈有序排列呈有序排列呈有序排列的部分处于呈有序排列的部分处于侧链侧链上上呈有序排列的部分在呈有序排列的部分在主链主链上上 液晶聚合物液晶聚合物2020世纪世纪7070年代开发的一年代开发的一类具有类具有优异性能的高性能聚合物优异性能的高性能聚

50、合物，主，主要作为特种合成纤维和特种工程塑料，要作为特种合成纤维和特种工程塑料，其分子具有其分子具有自取向自取向特征。特征。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 用作用作结构材料结构材料的都是的都是主链型主链型液晶聚合物，可有序排列液晶聚合物，可有序排列的的链段链段都都呈刚性棒状呈刚性棒状，由，由芳环或杂环芳环或杂环构成。因此，形成构成。因此，形成的的有序结构就与分子链的方向相同，形成有序结构就与分子链的方向相同，形成纤维状纤维状，对聚合物材料，对聚合物材料起增强作用起增强作用。由于这种。由于这种起增强作用的材料与聚合物本体起增强作用的材料与聚合物本体是同一种材料是同一种材料，所以液晶聚合物

51、也称为，所以液晶聚合物也称为自增强聚合物自增强聚合物(Self-reinforced polymer(Self-reinforced polymer)。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 目前，目前，已经商品化的已经商品化的溶致性溶致性液晶聚合物液晶聚合物主要是主要是芳香聚芳香聚酰胺酰胺，用来纺制高强度、高模量的耐热纤维，典型的产，用来纺制高强度、高模量的耐热纤维，典型的产品是杜邦公司的品是杜邦公司的nomex和和Kevlar纤维。作为工程塑料用纤维。作为工程塑料用的的热致性热致性液晶聚合物液晶聚合物大多是大多是含大量芳香环的聚酯含大量芳香环的聚酯。第一。第一个热致性液晶聚酯是个热致性液晶

52、聚酯是19731973年由年由Carborundum公司发展公司发展的的Ekkcel。人们基于对这种具有特殊性能聚合物的兴趣，。人们基于对这种具有特殊性能聚合物的兴趣，又发展了一些品种。这种聚合物的又发展了一些品种。这种聚合物的特点特点是是在熔点以上具有在熔点以上具有很低的熔体粘度很低的熔体粘度，因此可用于复杂和薄壁零件的加工，冷，因此可用于复杂和薄壁零件的加工，冷到结晶温度以下，在仍然处于可流动的聚合物中形成结到结晶温度以下，在仍然处于可流动的聚合物中形成结晶，并在注塑时使晶体按熔体流动方向排列，起到了增晶，并在注塑时使晶体按熔体流动方向排列，起到了增强剂的作用。强剂的作用。第七章第七章 特

53、种工程塑料特种工程塑料 同时也由于通过晶体的同时也由于通过晶体的物理交联物理交联使聚合物具有高强度使聚合物具有高强度和高的使用温度。纯树脂制品在机械性能方面存在明显和高的使用温度。纯树脂制品在机械性能方面存在明显的的各向异性各向异性，因此很少以纯树脂形态加工成零件，通常，因此很少以纯树脂形态加工成零件，通常都加入大量的无机填料或都加入大量的无机填料或GFGF、CFCF来增强，得到来增强，得到各向同性各向同性材料。液晶聚合物材料。液晶聚合物多为共聚物多为共聚物，大分子链上除芳环链段，大分子链上除芳环链段外，还引入脂肪链段，旨在降低加工温度外，还引入脂肪链段，旨在降低加工温度。第七章第七章 特种工

54、程塑料特种工程塑料 合成液晶聚合物的基本原料是合成液晶聚合物的基本原料是OHCOOH4-hydroxybenzoic acid对 羟 基 苯 甲 酸HOOCCOOHterephthalic acid对 苯 二 酸OHOH1,1-biphenyl-4,4-diol4,4-联 苯 二 酚OHCOOH6-hydroxy-1,4-dihydronaphthalene-2-carboxylic acid6-羟 基 -2-萘 酸第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料二、液晶聚合物的品种二、液晶聚合物的品种 Xydar型型LCP(Amoco CO.) OCOOOCOCO/ Ekonol型型LCP(Sumim

55、oto CO.)/OCOOOCOCO LCP(Du Pont CO.)/OCOROOCOACO Vectra型型LCP(Hoechst Celanese CO.)/OCOOCOROOCOCO/OCONHCOCOO/第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 Ueno型型LCP(Ueno Fine Chem. CO.) /OCOOCOROOCOCO/三、液晶聚合物的结构三、液晶聚合物的结构 热致性热致性液晶聚合物液晶聚合物大分子的主链大分子的主链是由是由对位取代的芳环、联对位取代的芳环、联苯或萘环苯或萘环等等芳香环芳香环与与极性的极性的酯基酯基交互连接构成交互连接构成线型线型全芳香族全芳香族（或非全

56、芳香族）共聚酯聚合物（或非全芳香族）共聚酯聚合物，因此其热稳定性很好。，因此其热稳定性很好。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料三、液晶聚合物的性能三、液晶聚合物的性能 液晶聚合物具有液晶聚合物具有高强度、高模量高强度、高模量的力学性能，由于其的力学性能，由于其结构特点而具有结构特点而具有自增强性自增强性，因而不增强的液晶塑料即可，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用达到甚至超过普通工程塑料用20%GF20%GF增强后的机械强度增强后的机械强度及其模量的水平；如用及其模量的水平；如用GFGF、CFCF等增强，更远远超过其它等增强，更远远超过其它工程塑料工程塑料。 液晶聚合物具有

57、优良的液晶聚合物具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的对大多数塑料存在的蠕变蠕变缺点，液晶材料可忽略不计，缺点，液晶材料可忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。而且耐磨、减磨性均优异。 液晶塑料的液晶塑料的耐候性、耐辐射性耐候性、耐辐射性良好，良好，阻燃性阻燃性优异，能熄优异，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。灭火焰而不再继续进行燃烧。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 液晶塑料具有优良的液晶塑料具有优良的电绝缘性能电绝缘性能，其介电强度比一般，其介电强度比一般工程塑料高，工程塑料高，耐电弧性良好耐电弧性良好。作为电器应用制件，连续。作为电器应用

58、制件，连续使用温度为使用温度为200200300300时，其电性能不受影响。时，其电性能不受影响。 液晶聚合物具有液晶聚合物具有突出的耐腐蚀性能突出的耐腐蚀性能，其制品在浓度为，其制品在浓度为90%90%的酸及浓度为的酸及浓度为50%50%的碱存在下不会受到侵蚀，对于工的碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。也不会引起应力开裂。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料四、液晶聚合物的应用四、液晶聚合物的应用 Xydar LCP和和Ekonnol LCP已经用于已经用于微波炉灶容器微波炉灶容器

59、，完，完全可以达到炉灶耐高低温的要求，还可以作全可以达到炉灶耐高低温的要求，还可以作印刷电路板、印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件人造卫星电子部件、喷气发动机零件等。等。Vectra LCP多用于多用于电子电气和汽车机械零件或部件。其它品种也用于医疗电子电气和汽车机械零件或部件。其它品种也用于医疗方面，如方面，如外科设备、插管、刀具、消毒托盘、腹腔镜、齿科材外科设备、插管、刀具、消毒托盘、腹腔镜、齿科材料料等。等。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料 LCP LCP还可以与还可以与聚砜、聚砜、PBTPBT、聚酰胺、聚酰胺等塑料共混制成合金，等塑料共混制成合金，成型后的制件机械强度高

60、，可成型后的制件机械强度高，可代替代替GFGF增强的聚砜增强的聚砜等塑料，等塑料，使机械性能、使用强度和化学稳定性等均得到提高。使机械性能、使用强度和化学稳定性等均得到提高。 开发开发LCP塑料的新应用方面：可以塑料的新应用方面：可以加入高填充的液晶塑加入高填充的液晶塑料作集成电路封装材料料作集成电路封装材料，以，以代替环氧树脂代替环氧树脂作线圈骨架的封装作线圈骨架的封装材料；作材料；作光纤电缆接头护套光纤电缆接头护套和和高强度元件高强度元件；代替陶瓷代替陶瓷作化工作化工用分离塔中的填充材料等。用分离塔中的填充材料等。第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料第七章第七章 特种工程塑料特种工程塑料