第三章热塑性聚酯和聚酰亚胺

1、第三章第三章 工程塑料工程塑料热塑性聚酯热塑性聚酯 1. 1. 概概 述述 由由饱和二元酸饱和二元酸和和饱和二元醇饱和二元醇缩聚得到的线缩聚得到的线性高聚物称为热塑性聚酯。性高聚物称为热塑性聚酯。 热塑性聚酯品种很多，但目前最常使用的热塑性聚酯品种很多，但目前最常使用的有两种：有两种：聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯和和聚对苯聚对苯二甲酸丁二醇酯二甲酸丁二醇酯 2. 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯：聚对苯二甲酸乙二醇酯：英文名称英文名称polyethylene terephthalatepolyethylene terephthalate，简称，简称P

2、ETPET。分分子结构式为：子结构式为：（1 1）简介）简介 PETPET是是饱和线形大分子饱和线形大分子，分子，分子主链主链上支链化程上支链化程度很低度很低，结构规整，结构规整，满足紧密堆砌的要求，因满足紧密堆砌的要求，因此此易于易于结晶结晶，导致，导致PETPET具有具有高熔点、高强度高熔点、高强度。（2 2）结构结构 PETPET分子主链中分子主链中含有含有刚性刚性的苯环的苯环和和极性的酯基极性的酯基，并且酯并且酯基和苯环之间形成基和苯环之间形成共轭体系共轭体系，使得，使得PETPET大分子大分子刚性强，刚性强，同时由于同时由于亚甲基亚甲基组成组成，又使得，又使得其具有一定的其具有一定的

3、柔顺性柔顺性。（2 2）结构结构力学性能力学性能PETPET具有具有较高的拉伸强度、刚度和硬度，良好的较高的拉伸强度、刚度和硬度，良好的耐磨性、耐蠕变耐磨性、耐蠕变性性；并；并可在较宽的温度范围内保可在较宽的温度范围内保持这种良好的持这种良好的力学性能，其中力学性能，其中韧性韧性突出突出，是最强，是最强韧的热塑性塑料之一韧的热塑性塑料之一。（3 3）性能）性能 2. 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯热性能热性能PETPET树脂树脂的的热稳性较好，的的热稳性较好，长期长期使用温度使用温度为为120120，短期使用温度可达短期使用温度可达150150，脆化温度脆化温度为为 7070，

4、4040时仍时仍具有具有韧性；但有水存在时，在高温下极韧性；但有水存在时，在高温下极易易降解。降解。（3 3）性能）性能 2. 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯电学电学性能性能 PETPET虽然是虽然是极性极性聚合物，但分子结构的对称性聚合物，但分子结构的对称性和几何规整性，使它在干燥条件下具有良好的和几何规整性，使它在干燥条件下具有良好的电绝缘性电绝缘性，因而常作绝缘材料，因而常作绝缘材料。 随着随着温度温度的升高，电绝缘性能有所下降，且电的升高，电绝缘性能有所下降，且电性能会受到性能会受到湿度湿度的影响。的影响。（3 3）性能）性能耐化学药品性能耐化学药品性能 PETPET在室

5、温下对一些在室温下对一些极性溶剂极性溶剂和和非极性溶剂非极性溶剂较较稳定。稳定。 不不耐强酸强碱耐强酸强碱，在强碱作用下能使其表面发生，在强碱作用下能使其表面发生水解，在水解，在水蒸气水蒸气的作用下也会发生水解，但在的作用下也会发生水解，但在高温下高温下可耐可耐高浓度的高浓度的HFHF、磷酸、甲酸、乙酸、磷酸、甲酸、乙酸。（3 3）性能）性能其他性能其他性能光学光学性能性能优良：优良：用水用水冷却冷却PETPET的熔体，可得到的熔体，可得到完完全无定形的全无定形的PETPET，透光率高达透光率高达90%90%。耐候性优良：耐候性优良：在室外暴露在室外暴露6 6年，其力学性能仍可保年，其力学性能

6、仍可保持初始值的持初始值的80%80%。（3 3）性能）性能其他性能其他性能气体阻隔性优良：气体阻隔性优良：对对OO2 2、HH2 2、COCO2 2等气体有等气体有较高较高的阻隔性，可作为食品包装材料。的阻隔性，可作为食品包装材料。吸水性吸水性：具有具有一定的一定的吸水性吸水性和和水解性水解性，但与其它，但与其它酯类树脂相比，酯类树脂相比，吸水性较低吸水性较低。（3 3）性能）性能纤维纤维类：用于类：用于纺织工业纺织工业 非非纤维纤维类类包装包装容器容器薄膜薄膜工程塑料工程塑料PETPET片材片材 2. 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯（4 4）应用应用薄膜薄膜PETPET薄膜薄

7、膜拉伸强度高拉伸强度高、阻隔性好阻隔性好、尺寸稳定性尺寸稳定性极好极好，电气性能、耐热性、耐磨性、耐化学药电气性能、耐热性、耐磨性、耐化学药品性优良品性优良，透明度透明度可达可达9090%。 2. 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯（4 4）应用应用主要应用领域主要应用领域 感光膜感光膜：PETPET薄膜最大的应用领域，用于制造薄膜最大的应用领域，用于制造电影胶片片基、各种照相胶片电影胶片片基、各种照相胶片膜、膜、X X射线胶片等射线胶片等。 磁带磁带膜：膜：录音带录音带、录像带、电脑软磁盘、摄像、录像带、电脑软磁盘、摄像机磁带等。机磁带等。薄膜薄膜 包装包装材料：材料：食品、食品、

8、药品、咖啡、香烟、纺织品、药品、咖啡、香烟、纺织品、精密仪器、电器元件等精密仪器、电器元件等包装包装；与与其它其它树脂复合树脂复合制成制成复合膜，适用于冷冻和高温耐热处理食品的包装。复合膜，适用于冷冻和高温耐热处理食品的包装。薄膜薄膜 电气绝缘材料：电气绝缘材料：电线电线和电缆护套、电容器、和电缆护套、电容器、光敏电阻光敏电阻、绝缘、绝缘胶带、薄膜开关、柔性印刷电路胶带、薄膜开关、柔性印刷电路板等板等。 办公办公用品：用品：如如复印胶片、投影胶片、复写膜、复印胶片、投影胶片、复写膜、书封面、标签、相册、地图覆面等。书封面、标签、相册、地图覆面等。薄膜薄膜 2. 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二

9、甲酸乙二醇酯（4 4）应用应用汽车领域：汽车领域：汽车风挡、后视镜、铰链、汽车前灯汽车风挡、后视镜、铰链、汽车前灯框、火花塞接线端、配电盘罩等框、火花塞接线端、配电盘罩等。机械领域：机械领域：凸轮、齿轮、发电设备、泵壳体、电凸轮、齿轮、发电设备、泵壳体、电动机架等。动机架等。 工程塑料工程塑料（4 4）应用应用 PETPET瓶主要用于瓶主要用于食品、饮料食品、饮料包装包装：如：如啤酒瓶、食啤酒瓶、食用油瓶、调味瓶、碳酸饮料瓶、矿泉水瓶、纯净用油瓶、调味瓶、碳酸饮料瓶、矿泉水瓶、纯净水瓶等水瓶等。包装容器包装容器（4 4）应用应用 在在非食品非食品领域领域：用于：用于包装农药、医药和包装农药、医

10、药和日用品日用品等，等，如化妆品、洗涤剂、香水等。如化妆品、洗涤剂、香水等。包装容器包装容器（4 4）应用应用 非非结晶性结晶性PETPET片片材：材：制造的制造的容器容器用于食品、用于食品、非食品非食品等等包装。包装。 结晶性结晶性片片材：材：不透明不透明，呈乳白色，呈乳白色，可在可在 4024040240范围内使用范围内使用。 发泡发泡PETPET：可耐可耐150220150220高温，高温，在食品包装、微在食品包装、微波容器、保温层、屋顶绝缘层、电线绝缘、汽车等波容器、保温层、屋顶绝缘层、电线绝缘、汽车等领域获得应用。领域获得应用。片材片材（4 4）应用应用聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲

11、酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate; (polybutylene terephthalate; 简称简称PBT) PBT) 分子结构式为：分子结构式为： 3.3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯（1 1）简介）简介亚甲基亚甲基重复重复单元增加单元增加为为4 4个个，柔性，柔性链长度链长度增加增加，刚，刚性链所占比例性链所占比例下降下降，即，即PBTPBT的分子的分子柔顺性增加柔顺性增加，因，因此，此，PBTPBT的刚性、硬度、的刚性、硬度、TgTg和熔点都比和熔点都比PETPET低，韧低，韧性比性比PETPET高，结晶速率比高，结晶速率比PETPET快，成

12、型加工更容易快，成型加工更容易。（2 2）结构和性能）结构和性能 3.3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 力学性能力学性能PBTPBT的拉伸强度和弯曲强度均的拉伸强度和弯曲强度均低低于于PETPET的相应性的相应性能能，有，有优异的优异的冲击韧性冲击韧性，但但PBTPBT树脂对缺口敏感树脂对缺口敏感性高。性高。（2 2）结构和性能）结构和性能 3.3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 热学热学性能性能PBTPBT的热稳定性较好的热稳定性较好，但，但在在高温高温和和高湿度高湿度条件下条件下，易易水解水解，导致机械性能降低，导致机械性能降低。（2 2）结构和性能）结构和性能 3.

13、3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 电学电学性能性能PBTPBT电性能优良，并电性能优良，并对湿度变化不敏感对湿度变化不敏感，在，在150150，电性能仍保持不变。电性能仍保持不变。温度、时间、频率温度、时间、频率等因素的等因素的变化对其影响很小。变化对其影响很小。（2 2）结构和性能）结构和性能 3.3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 结晶性结晶性能能PBTPBT的结构决定其可的结构决定其可结晶，结晶，PBTPBT的结晶速率比的结晶速率比PETPET快快得得多，因此多，因此，加工性能优于，加工性能优于PETPET。（2 2）结构和性能）结构和性能 3.3.聚对苯二甲酸聚对

14、苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 化学化学性能性能 耐化学性耐化学性优良，可耐绝大多数优良，可耐绝大多数溶液，特别溶液，特别能能耐耐汽油、机油、刹车液、焊接油汽油、机油、刹车液、焊接油等，即使等，即使在较高在较高温度下，也可耐不少化学品的侵蚀，包括大多温度下，也可耐不少化学品的侵蚀，包括大多数汽车液体数汽车液体。 在在强酸、强碱和强氧化剂强酸、强碱和强氧化剂环境中耐受能力下降；环境中耐受能力下降；6060以上易受芳烃和酮的侵蚀以上易受芳烃和酮的侵蚀。（2 2）结构和性能）结构和性能（6 6）突出）突出的摩擦和磨耗的摩擦和磨耗特性特性其其本身摩擦系数很小，仅大于氟塑料，磨耗量比本身摩擦系数很小，仅大于氟

15、塑料，磨耗量比PCPC和和POMPOM小小很多，增强很多，增强后适于做各种转动、滑后适于做各种转动、滑动的耐磨部件。动的耐磨部件。（2 2）结构和性能）结构和性能 3.3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯PBTPBT具有优良的力学、电气、耐化学腐蚀、易成具有优良的力学、电气、耐化学腐蚀、易成型和低吸湿性等特点型和低吸湿性等特点，应用，应用领域包括领域包括电子电气、电子电气、汽车工业、家用电器、仪器仪表、通讯和各种机汽车工业、家用电器、仪器仪表、通讯和各种机械制造械制造。（3 3）应用）应用 3.3.聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯聚酰亚胺聚酰亚胺工程塑料工程塑料聚酰亚胺（聚酰亚

16、胺（PIPI）：是主链）：是主链上含有上含有酰亚胺环酰亚胺环的一类聚的一类聚合物，其中以含有合物，其中以含有酞酰亚胺酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。结构的聚合物最为重要。 1. 1. 概概 述述全芳香聚酰亚胺分解全芳香聚酰亚胺分解温度一般都在温度一般都在500500左右，左右，是是迄今聚合物中迄今聚合物中热稳定性最高热稳定性最高的品种之一的品种之一。聚酰亚胺聚酰亚胺可耐极低温可耐极低温，如在，如在269269的液态氦的液态氦中不会脆裂中不会脆裂。 2. 2. 聚酰亚胺的性能聚酰亚胺的性能（1 1）热性能）热性能聚酰亚胺聚酰亚胺具有优良的机械性能具有优良的机械性能，未填充的塑料，未填充的塑料的抗张

17、强度都在的抗张强度都在100Mpa100Mpa以上，均苯型聚酰亚以上，均苯型聚酰亚胺的胺的薄膜为薄膜为170Mpa170Mpa以上，而联苯型以上，而联苯型聚酰亚胺聚酰亚胺达到达到400400MpaMpa。 2. 2. 聚酰亚胺的性能聚酰亚胺的性能（2 2）力学性能）力学性能不不溶于有机溶剂，对稀酸溶于有机溶剂，对稀酸稳定；稳定；不大不大耐水解耐水解，使聚酰亚胺可以，使聚酰亚胺可以利用利用碱性水解碱性水解回收原料二酐和二胺回收原料二酐和二胺。 2. 2. 聚酰亚胺的性能聚酰亚胺的性能（3 3）化学药品性能）化学药品性能 良好的介电性能良好的介电性能，在宽广的温度范围和频率，在宽广的温度范围和频率

18、范围内仍能保持在较高的水平。范围内仍能保持在较高的水平。（4 4）电性能）电性能（5 5）耐辐射性能）耐辐射性能 聚酰亚胺具有聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能很高的耐辐照性能，其薄膜在，其薄膜在5 510109 9radrad快电子辐照后强度保持率为快电子辐照后强度保持率为9090。聚酰亚胺聚酰亚胺无毒无毒，可用来制造餐具和医用器具，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。有一些聚酰亚胺还具有并经得起数千次消毒。有一些聚酰亚胺还具有很好的很好的生物相容性，生物相容性，如如3D3D打印的口腔保护器打印的口腔保护器。 2. 2. 聚酰亚胺的性能聚酰亚胺的性能聚酰亚胺是聚酰亚胺是自熄性自熄性聚合物

19、，发烟率低。聚合物，发烟率低。（6 6）其他性能）其他性能PIPI是目前工程塑料中是目前工程塑料中耐热性最好耐热性最好的品种之一，的品种之一，有的品种可长期承受有的品种可长期承受290290高温，短高温，短时间承受时间承受490490的高温，另外力学性能、耐疲劳性能、的高温，另外力学性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好，成型收缩难燃性、尺寸稳定性、电性能都好，成型收缩率小，耐油、一般酸和有机溶剂，不耐碱，有率小，耐油、一般酸和有机溶剂，不耐碱，有优良的耐摩擦，磨耗性能。优良的耐摩擦，磨耗性能。 3. 3. 聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用由于由于上述性能特点，上述性能特点，聚酰亚胺聚酰

20、亚胺在在每一个方面都每一个方面都显示了极为突出的显示了极为突出的性能性能，在，在众多众多的聚合物中，的聚合物中，很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面方面。 3. 3. 聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用薄膜薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包的槽绝缘及电缆绕包材料，透明材料，透明的聚酰亚胺薄的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版膜可作为柔软的太阳能电池底版。涂料涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用涂料使用。 3. 3. 聚酰亚胺的应用聚酰亚胺的应用先进先进复合材料：复合材料：用于航天、航空器及火箭用于航天、航空器及火箭部件，部件，是是最耐高温的结构材料之一最耐高温的结构材料之一。美国美国的超音速的超音速客机：飞行客机：飞行时表面温度为时表面温度为177177，要求使用寿命为要求使用寿命为60000h60000h，5050%的结构材料为以的结构材料为以热