高分子材料(第3章)

高分子材料主讲：刘海洋Email：liuhaiyangocean@第3章工程塑料工程塑料是指在物理力学性能以及热性能比较好的、可以当作结构材料使用的并且在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力和较苛刻的化学、物理环境中使用的塑料材料。由于工程塑料具备许多优异的性能，故可应用于电子、电器、机械、交通、航空航天等领域中。3.1工程塑料3.1.1工程塑料的定义在工程塑料中，通常将使用量大、长期使用温度在100～150℃、可作为结构材料使用的塑料材料称为通用工程塑料，如聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性聚酯及其改性制品等。而将使用量小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料称为特种工程塑料，如聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚芳酯等。3.1.2工程塑料的类型3.2聚酰胺聚酰胺简称PA，俗称尼龙。PA是指分子主链上含有酰胺基团(－NHCO－)的高分子化合物。PA可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而得。3.2.1概述PA的命名是由二元胺和二元酸的碳原子数来决定的，称为聚酰胺MN(或尼龙MN)，其中第一个数字M代表二元胺的碳原子数，第二个数字N则代表二元酸的碳原子数。示例1：己二胺和己二酸反应所得到的缩聚物称为聚酰胺66(或尼龙66)。示例2：由ω-氨基己酸或己内酰胺聚合的产物称为聚酰胺6(或尼龙6)。(1)PA的命名(2)尼龙66和尼龙610的合成反应(见书P101)(3)尼龙6的合成反应(见书P101)PA分子链段中重复出现的酰胺基是一个带有极性的基团，这个基团上的氢能够与另一个分子的酰胺基团中的羰基上的氧结合形成较强大的氢键，如下所示：(见书P101)(4)PA中酰胺基的结构及其影响一方面，氢键的形成使得聚酰胺的结构容易发生结晶化，而且由于分子间作用力较大，使得聚酰胺具有较高的力学强度和熔点；而另一方面，由于聚酰胺分子链中存在亚甲基(－CH2－)，因此分子链比较柔顺，使聚酰胺具有较高的韧性。此外，PA具有良好的力学性能、耐磨性和耐化学药品性。然而，PA的主要缺点是亲水性太强，吸水后尺寸稳定性差。这主要是因为酰胺基团具有吸水性，其吸水性取决于酰胺基之间亚甲基链节的长短，即取决于分子链中CH2/CONH的比值。示例：聚酰胺6(CH2/CONH=5:1)的吸水性比聚酰胺1010(CH2/CONH=9:1)的吸水性要大。一般认为，PA中酰胺基的比例越大，吸水率也将越高，所以吸水率的大小顺序为：PA6>PA66>PA610>PA1010>PA11>PA12。(5)PA的改性和新型品种PA的改性品种主要有碳纤维或玻璃纤维增强聚酰胺。PA的新型品种主要有透明聚酰胺，高强、耐高温的间位、对位芳酰胺聚合物等芳香族聚酰胺，高冲击聚酰胺等。此外，单体浇注(MC)聚酰胺、反应注射成型(RIM)聚酰胺、及增强反应注射成型(RRIM)聚酰胺也得以迅速发展。3.2.2PA的结构PA树脂的外观为白色或淡黄色的颗粒，制品坚硬，表面有光泽。分子之间的氢键作用，使PA的结构容易发生结晶化，从而使得PA具有良好的力学性能、耐油性、耐溶剂性等。但是，PA由于酰胺基的影响而吸水率较大。3.2.3PA的性能(1)力学性能PA的拉伸强度、压缩强度、冲击强度、刚性以及耐磨性都较好，但是PA的力学性能会受温度和湿度(或吸水率)的影响，拉伸强度、弯曲强度和压缩强度均随温度和湿度的增加而减小，如图3-1和3-2所示。(见书P102)PA具有优异的冲击性能，并且冲击强度随温度和吸水率的提高而增大。此外，聚酰胺的硬度随吸水率的增加而呈直线下降趋势，如图3-3所示。(见书P103)PA具有优异的耐磨耗性能，是一种自润滑材料，并且PA的结晶度越高，材料的硬度越大，耐磨性将会越高。此外，PA的耐磨性能还可以通过加入二硫化钼、石墨等填料来进一步地改善。(2)电性能PA在低温和干燥的条件下具有良好的电绝缘性，但是在潮湿的条件下，PA的体积电阻率以及介电强度均会降低，介电常数和介质损耗也会明显地增大。温度上升，电性能也会下降。(3)热性能PA分子链间会形成氢键，因此其熔融温度比较高，而且熔融温度范围比较窄，有明显的熔点。PA的热变形温度一般在80℃以下。PA的热导率很低，约为0.18～0.4W/(m·K)；而PA的线胀系数较大，约为金属的5～7倍，并且会随温度的升高而增加。(4)化学性能PA的化学稳定性良好，由于具有较高的内聚能和结晶性，所以PA不溶于醇、酯等普通溶剂，并且不受弱碱、弱酸、盐水等的影响。常温下，PA可溶于强极性溶剂(如酚类、硫酸、甲酸)以及硫氰酸钾等盐溶液中。高温下，PA可溶于乙二醇、冰醋酸、氯乙醇、及丙二醇等溶剂中。(5)其它性能PA的耐候性一般，长时间暴露于空气中会变脆、力学性能明显地下降。但加入炭黑和无机碱金属的溴盐和碘盐、铜和铜化合物以及亚磷酸酯类等稳定剂后，可明显地改善PA的耐候性。PA无毒、无臭、无味，并且多数具有自熄性，即燃烧时火焰传播速度缓慢，离火后会慢慢熄灭。3.2.4PA的加工性能(1)PA由于含有极性的酰胺基，吸水性较大，高温时容易氧化变色，成型加工时需干燥，干燥条件为80～90℃下干燥10～12h，含水率<0.1%。(2)PA熔体的黏度低，流动性大，因此须采用自锁式喷嘴，防止漏料，模具应精确加工避免溢边。此外，PA的融化温度狭窄，所以需加热喷嘴以免堵塞。(3)PA的成型收缩率大，产品尺寸精确性较差，须多次试加工以便制造精密尺寸零件。(4)PA的热稳定性较差，易热分解而影响制品的外观和性能，因此须避免长时间的高温加工。(5)PA吸收少量的水份后，其坚韧性、冲击强度和拉伸强度会有所提高，因此有时需进行调湿处理，提高制品的性能和尺寸稳定性。(6)PA是热塑性塑料，可采用注射、挤出、浇注、吹塑、模压等方法成型加工。此外，PA还可以采用烧结成型、单体聚合成型、以及喷涂成型等特殊工艺方法。3.2.5PA的新型品种(1)芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺由芳香二元胺和芳香二元酸缩聚而成的，为分子主链上含有芳香环的一种耐高温、耐辐射、耐腐蚀聚酰胺。芳香族聚酰胺始于20世纪60年代，目前主要的应用品种为聚间苯二甲酰间苯二胺以及聚对苯酰胺。(a)聚间苯二甲酰间苯二胺聚间苯二甲酰间苯二胺的结构式为：(见书P105)聚间苯二甲酰间苯二胺在250℃的条件下，其拉伸强度为63MPa，为常温的60%。此外，连续使用温度为200℃，熔点为410℃，分解温度为450℃，脆化温度为-70℃。聚间苯二甲酰间苯二胺具有优异的电绝缘性，受温度和湿度的影响很小，而且耐酸、耐碱、耐氧化能力优于一般聚酰胺，不易燃烧，并且具有自熄性。(b)聚对苯酰胺聚对苯酰胺的结构式为：(见书P105)聚对苯酰胺的制备方式主要是由对苯二胺和对苯二甲酰氯缩聚而成；或由对氨基苯甲酸自缩聚而成。聚对苯酰胺纤维具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、耐疲劳、线胀系数低、尺寸稳定性好等一系列优点，主要用于制作高强力、耐高温的有机纤维，还可用于薄膜的增强材料。(2)透明聚酰胺透明聚酰胺是一种几乎不产生结晶或结晶速度非常慢的特殊聚酰胺，可以通过采用向分子链中引入侧基的方法来破坏分子链的规整性，而抑制晶体的生成。具体品种有聚对苯二甲酰三甲基己二胺和PACP9/6。透明PA的透光率可达90%以上，此外还有很好的力学性能、热稳定性、刚性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性、耐划痕等特性。透明PA的加工方法有注塑、挤出、吹塑等。(3)增强聚酰胺增强聚酰胺主要采用玻璃纤维为增强材料，其可使聚酰胺的力学性能、耐蠕变性、耐热性及尺寸稳定性得以大幅度地提高(表3-4)。(见书P106)此外，还可以采用金属纤维、陶瓷纤维、石墨纤维、炭纤维等进行增强。(4)单体浇注(MC)聚酰胺MC聚酰胺是将PA6单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品的一种方法，采用氢氧化钠为主催化剂，助催化剂包括N-乙酰基己内酰胺和异氰酸苯酯两大类。MC聚酰胺的相对分子质量可高达3.5万～7万，而一般PA6为2万～3万，因此：(a)物理性能，MC-PA的吸水性比一般PA6低，约为0.9%左右，而一般PA为1.9%左右。(b)力学性能，MC-PA的拉伸强度可达90MPa以上，超过大部分的热塑性塑料，并且还具有比较高的硬度、弯曲强度、压缩强度以及冲击强度。而它的摩擦性、磨损性、自润滑性可和聚甲醛媲美。(5)反应注射成型(RIM)聚酰胺RIM-PA是将具有高反应活性的原料(目前多为己内酰胺)在高压下瞬间反应，然后注入密封的模具中成型。与PA6相比，RIM-PA具有更高的结晶性和刚性以及更低的吸湿性。(6)增强反应注射成型(RRIM)聚酰胺RRIM-PA是在RIM-PA中加入纤维类、纳米无机填料等增强材料。与RIM-PA相比，RRIM-PA可大幅度地提高弯曲强度，并且具有较低的热胀系数。3.3聚碳酸酯聚碳酸酯简称PC，是指分子主链中含有(－O－R－CO2－)链节的线性高聚物。1959年由德国的Bayer公司开始工业化生产的。目前，PC的产量在工程塑料中仅次于PA，工业生产中所采用的合成工艺为酯交换法和空气界面缩聚法。3.3.1概述聚碳酸酯包括脂肪族、脂环族、芳香族等类型，目前，最有工业价值的是芳香族聚碳酸酯，其中以双酚A型聚碳酸酯为主，其结构式为：(见书P107)PC是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，其具有较高的冲击强度、尺寸稳定性，但容易产生应力开裂，耐溶剂差、不耐碱、高温易水解、对缺口敏感性大、与其它树脂相容性差、摩擦系数大、无自润滑性。PC可采用炭纤维、玻璃纤维等进行增强，可以提高拉伸强度和压缩强度，并可改善其耐热性和应力开裂性，但其冲击强度会有所下降。3.3.2PC的结构PC是一种透明、呈微黄色的坚韧固体，无毒、无味、无臭，密度为1.20g/cm3。PC的分子主链是由柔顺的碳酸酯链与刚性的苯环相连接，其中苯环使PC具有很好的力学性能、刚性、耐热性能，而醚键又可使PC的分子链具有一定的柔顺性，使PC具有较好的韧性。PC分子主链的刚性以及苯环的体积效应，使得PC的结晶能力很差，基本属于无定形聚合物，具有优良的透光性，透光率可达90%。PC分子主链上的酯基对水很敏感，尤其在高温下容易发生水解现象。3.3.3PC的性能(1)力学性能PC是一种既刚又韧的材料，其拉伸强度、压缩强度、冲击强度及抗蠕变性都较高，且受温度的影响较小，但是PC易产生应力开裂、耐疲劳性差、缺口敏感性高、不耐磨损等。(2)电性能PC是一种弱极性的聚合物，虽然其电绝缘性不如聚烯烃类，但由于其玻璃化转变温度高、吸湿性小，在很宽的温度和潮湿的条件下都保持较好的电绝缘性，介电常数和介质损耗在10～130℃的范围内接近常数，因此PC可制造电容器。(3)热性能PC具有优异的耐高低温性能，热变形温度为130～140℃，脆化温度为-100℃，长期使用温度为-70～120℃。PC的热导率和比热容都较低，线胀系数也比较小，并且具有阻燃性和自熄性。(4)化学性能PC的化学稳定性良好，在室温下耐水、有机酸、氧化剂、盐、稀无机酸等，但易受碱、胺、酮、酯、芳香烃的侵蚀，并且可溶于三氯甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶剂，在四氯化碳等溶剂中会发生应力开裂的现象，而长期浸在沸水中会发生水解的现象。(5)其它性能PC的透光率很高，可达90%，折射率为1.587，可作透镜光学材料。PC具有很好的耐候性和耐热老化性，长时间暴露于空气中，其性能基本上也不发生变化。3.3.4PC的加工性能(1)PC尽管含有弱极性的酰胺基，但吸水性较小，但是在高温时微量的水会使PC降解而发出CO2等气体，树脂变色，分子量急剧下降，性能变坏。成型加工时需要干燥，干燥条件为110～120℃下干燥4～6h。(2)PC熔体的黏度较高，而且对温度比较敏感，随温度的升高而明显地降低，但受剪切速率的影响不大。因此，成型时需要较高的温度和压力。(3)PC的成型收缩率较低，约为0.5%～0.8%，产品尺寸精确性较高。(4)PC成型时容易产生内应力，故成型后制品需后处理，在100～120℃下后处理8～24h。(5)PC是一种热塑性塑料，可采用注塑、挤出、吹塑、真空成型、热成型等方法成型加工。3.3.5其它PC品种PC的加工流动性差、制品残余应力大、不耐溶剂、高温易水解、摩擦系数大、不耐磨损，为了改善这些缺点，产生了各种改性的方法，主要有增强聚碳酸酯和聚碳酸酯合金等。(1)增强聚碳酸酯增强聚碳酸酯的增强材料有玻璃纤维、炭纤维、硼纤维等，其可以使聚碳酸酯的力学性能、疲劳强度、耐热性和耐应力开裂性明显地提高，同时可降低线膨胀系数，成型收缩率以及吸湿性，但冲击强度会下降，加工性能变差(表3-6)。(见书P109)(2)聚碳酸酯合金(a)聚碳酸酯/聚乙烯合金，可改善PC的加工流动性、耐应力开裂性以及耐沸水性。同时可改善其电绝缘性、耐磨性以及加工工艺性，并且还可以进一步地提高PC的冲击强度，但PC的耐热性会有所降低。PE的含量一般为10%左右。(b)聚碳酸酯/聚四氟乙烯合金，可以提高PC的耐磨性，PTFE的用量为10%～40%，合金尺寸稳定性好、强度高，并可以方便注射成型。(c)聚碳酸酯/ABS树脂合金，具有较高的热变形温度、表面硬度以及弹性模量，增加ABS含量，可改善加工流动性，降低成型温度，但力学性能会有所降低，ABS的含量一般低于30%。(d)聚碳酸酯/聚甲醛合金，两者可以按任意比例共混，当POM含量为30%时，合金具有优异的力学性能，当POM含量为50%时，会进一步地提高合金的耐应力开裂性和耐热性，但冲击性能会下降。3.4聚甲醛3.4.1概述聚甲醛简称POM，产量仅次于PA和PC。POM始于20世纪60年代，是指在分子主链上含有(－CH2O－)重复单元的线性聚合物，是一种无侧链、高密度、高结晶度的聚合物。POM可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。3.4.2POM的结构POM的外观为白色粉末或者粒料，硬而质密，表面光滑且有光泽，着色性好。POM的分子链具有较高的规整度，且无侧链，因此具有高密度和高结晶度。POM易分解而导致甲醛的脱出，因此热稳定性差，长期暴露在大气中易老化或表面粉化。工业上，POM主要以三聚甲醛(比甲醛稳定)为原料，而均聚POM以三聚甲醛为原料，以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂，在石油醚溶剂中进行聚合，聚合物结构式为：(见书P111)式中，n为1000～1500，而分子链由－C－O－键连续地构成。共聚POM则是以三聚甲醛为原料，与二氧五环作用，以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下进行共聚，然后经后处理除去大分子链两端的不稳定部分，得到共聚POM，结构式为：(见书P111)式中，x：y为95：5或97：3，而分子主链含有－C－O－键和－C－C－键，其中－C－C－键比－C－O－更稳定。均聚POM是一种高结晶度(75%以上)的热塑性聚合物，熔点约为175℃，具有较为优异的力学性能，耐磨性与PA很接近，并且耐油以及过氧化物，但不耐酸和强碱，耐候性差。共聚POM的分子主链上含有少量的－C－C键，可防止因半缩醛分解而导致甲醛的脱出，所以共聚POM的热稳定性较好，但分子规整度变差，结晶性变差。均聚POM和共聚POM的比较(见书P111)3.4.3POM的性能(1)力学性能POM具有较高的弹性模量、硬度和刚性，耐疲劳性、耐磨性和抗蠕变性都较高，而力学性能受温度的影响较小。POM的冲击强度较高，但常规冲击强度低于PC和ABS，而多次反复冲击性能却优于PC和ABS。不足的是，POM对缺口敏感性高，有缺口时的冲击强度比无缺口时要下降90%以上。(2)电性能POM具有良好的电绝缘性，介电常数和介质损耗几乎不受温度和频率的影响，即使浸泡于水中，POM仍然保持良好的耐电弧性能。(3)热性能POM热变形温度较高，并且均聚POM的热变形温度高于共聚POM，但均聚POM的热稳定性却不如共聚POM。在不受力下，POM的长期使用温度不超100℃，短期使用温度可达140℃

。POM的热稳定性差，容易分解出带有刺激性的甲醛气体，因此需要加入适宜的稳定剂来改善其热稳定性。(4)化学性能POM的化学稳定性良好，在室温下，POM能耐醇、酯、醛、弱酸、弱碱等，但在高温下，POM不耐强酸和氧化剂。(5)其它性能POM吸水率<0.25%，湿度对制品尺寸无影响，即使在热水中其力学性能也不下降。POM的耐候性不好，长时间暴露于强烈的紫外线辐射下，冲击强度会显著地下降；而暴露在中等强度的紫外线辐射下，会导致表面粉化、龟裂和力学强度的下降。因此，常在POM加入炭黑或者其它紫外线吸收剂。3.4.4POM的加工性能(1)POM的吸湿性较小，成型加工时不需要干燥，但干燥可提高制品的表面光泽度，干燥条件为110℃下干燥2h。(2)POM热稳定性差，且熔体黏度对温度不敏感，因此POM的加工温度一般应控制在250℃以下，且物料在料筒的停留时间不宜过长。(3)POM的结晶度高，成型收缩率大，约为2.0%～3.0%，产品尺寸精确性差，常采用保压补料的方法防止收缩。(4)POM熔体的冷凝速度快，制品易产生缺陷，如出现斑纹、皱褶等，因此常采用提高温度的方法减小缺陷。(5)POM成型时容易产生内应力，故成型后需要后处理，在100～130℃下后处理<6h。(6)POM是一种热塑性塑料，可采用注塑、挤出、吹塑、模压、焊接等方法成型加工。3.3.5其它POM品种(1)增强聚甲醛增强聚甲醛的增强材料有玻璃纤维、炭纤维等，采用玻璃纤维增强，拉伸强度、耐热性能能明显增加，而线胀系数、收缩率会明显下降，但同时耐磨性和冲击强度会下降；而用炭纤维增强，也有明显的增强效果，同时仍具有优异的耐磨性，且还可降低POM的表面电阻率和体积电阻率。(2)高润滑聚甲醛将石墨、PTFE、二硫化钼、机油、硅油等润滑材料加入到POM中，可以明显提高POM的润滑性能，并且耐磨性和耐摩擦性都能明显地提高。而为了提高油类润滑剂在POM中的润滑效果，还可加入表面活性剂以及炭黑、氢氧化铝、硫酸钡等吸收载体。3.5聚苯醚3.5.1概述聚苯醚简称PPO。PPO于1965年开始工业化生产，是指在分子主链上含有链节A的线性聚合物，是一种非结晶性的聚合物。PPO加工性能差、制品易开裂，常用改性PPO。3.5.2PPO的结构PPO的结构式为：(见书P114)PPO以2,6-二甲基苯酚为原料，以铜-铵络合物为催化剂，在氧气中缩聚而成，如下所示：(见书P114)PPO的外观为白色或微黄色粉末。PPO的分子主链中含有大量的酚基芳香环，使其分子链段内旋转困难，从而PPO具有较高的熔点和熔体黏度；而分子链中的两个甲基封闭了酚基邻位的两个活性点，可以使PPO的刚性增加、稳定性增强、耐热性以及耐化学腐蚀性提高。PPO分子链中无可水解的基团，因此其耐水性好、吸湿性低、尺寸稳定性好、电绝缘性好。PPO硬而坚韧，其硬度高于PA、POM，并且耐蠕变性也优于它们。PPO分子链的端基为酚氧基，因此其耐热氧化性能不好，可以采用异氰酸酯加以封端或加入抗氧剂等改善耐热氧化性能。3.5.3PPO的性能(1)力学性能PPO的拉伸强度、模量、冲击强度都较高，而其硬度高于POM、PC和PA，并且耐磨性好，摩擦系数较低。但是PPO易产生应力开裂、耐疲劳性差。通过改性后，可以明显提高耐应力开裂性。(2)电性能PPO具有优异的电绝缘性，介电常数和介质损耗都很小，在工程塑料中是最低的，并且在很宽的温度和频率范围内显示出优异的介电性能，而且不受湿度的影响。(3)热性能PPO具有优异的耐热性，热变形温度为190℃，玻璃化转变温度为210℃，熔融温度为260℃

，脆化温度为-70℃，长期使用温度为-125～120℃。PPO的线胀系数在塑料中是最低的，并且具有阻燃性和自熄性。改性PPO的耐热性略低于PPO，而与PC相近，并且随PS含量的增加，其热变形温度和玻璃化转变温度会下降。(4)化学性能PPO具有优异的化学稳定性，在室温下，PPO能耐稀酸、稀碱、盐以及洗涤剂等，但在受力状态下，酮、酯以及矿物油会导致其产生应力开裂，在卤代脂肪烃和芳香烃中会发生溶胀，在氯化烃中可溶解。PPO的耐水性很好，而且耐沸水性能很突出，因此可在高温下作为耐水制品使用。(5)其它性能PPO的吸水率低，湿度对制品尺寸无影响，即使在热水中其力学性能也不下降。PPO的耐热氧化性能不好，常采用异氰酸酯加以封端或加入抗氧剂等改善耐热氧化性能。3.5.4PPO的加工性能(1)PPO的吸湿性较小，成型加工时不需要干燥，但干燥可提高制品的表面光泽度，干燥条件为140～150℃下干燥3h，原料厚度不超过50mm。(2)PPO的熔体黏度很大，且接近牛顿流体，但随熔体温度的升高，会偏离牛顿流体，并且PPO的耐热性好，因此，PPO加工时应提高温度并适当增加注射压力。(3)PPO的成型收缩率较低，为0.2%～0.6%，产品尺寸精确性高，并且废料可以重复利用3次左右。(4)PPO分子链的刚性比较大，玻璃化转变温度高，因此制品易产生内应力，可通过成型后的后处理加以消除，后处理条件为：180℃的甘油中热处理4h左右。(5)PPO可以采用注塑、挤出、吹塑、发泡、焊接和真空成型等方法成型加工。由于PPO可以溶解于氯化烃中，因此可以用溶剂浇注及挤压浇注的方法加工薄膜。3.5.5改性PPO改性PPO保留了PPO大部分的优点，如优良的抗蠕变性、尺寸稳定性、电性能、自熄性等。改性PPO的拉伸屈服强度略低于PPO，但比PC和PA的高，而其耐热性比PPO低一些。改性PPO最显著的应用是代替青铜或黄铜输水管道，其次是耐压管道。改性PPO主要有：(a)PPO/PS合金，两者可以按任何比例混合，PS常用HIPS。这种合金具有良好的加工性能、物理性能、耐热性和阻燃性。PPO和PS混合物的商品名为Noryl；用PS接枝的PPO的商品名为Xyron。(b)PPO/ABS合金，合金具有优异的耐冲击性、耐应力开裂性、耐热性和尺寸稳定性，并且可表面金属化。(c)PPO/PPS合金，可以提高PPO的耐热性以及加工性。(d)PPO/PA合金，具有优异的韧性、耐热性、耐冲击性、尺寸稳定性和低磨损性。(e)玻璃纤维增强PPO，其可以提高PPO的力学性能、耐热性能等。3.6热塑性聚酯3.6.1概述热塑性聚酯是指由饱和二元酸和饱和二元醇缩聚得到的线性高聚物。目前，最常使用的热塑性聚酯有：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。3.6.2聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯简称PET。PET于1947年开始工业化生产，是由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚的产物。它的分子结构式为：(见书P116)(1)概述PET的制备过程可以采用酯交换法和直接酯化法先制得对苯二甲酸双羟乙酯，再缩聚而成。PET起初应用于薄膜和纤维(涤纶)，具有优越的力学性能和摩擦、磨损性能，抗蠕变性、刚性和硬度都很好，而且吸水性低、线胀系数小、尺寸稳定性很高。PET的主要缺点是热力学性能和冲击性能很差。(2)PET的结构PET为无色透明(无定形)或乳白色半透明(结晶型)的固体，其中无定形树脂的密度为1.3～1.33g/cm3，折射率为1.655，透光率为90%；而结晶型树脂的密度为1.3～1.38g/cm3。PET的分子链由刚性的苯基、极性的酯基以及柔性的脂肪烃组成，大分子链既刚硬又柔顺。PET的支化程度很低，分子结构规整，结晶度可达40%，但其结晶速度很慢，因此可以制成透明度很高的无定形PET。(3)PET的性能(a)力学性能PET的拉伸强度、刚度和硬度都较高，并具有良好的耐磨性和耐蠕变性。PET的拉伸强度与铝膜相近，是PE薄膜的9倍，是PC薄膜以及PA薄膜的3倍。(b)电性能PET含有极性酯基，但仍具有优异的电绝缘性，随温度的升高，电绝缘性会下降，并且受湿度的影响。PET的耐电晕也较差。(c)热性能PET的热变形温度为85℃，熔融温度为255～260℃

，长期使用温度为-125～120℃，而短期使用温度为150℃。PET的力学性能受温度的变化很小。(d)化学性能由于PET中含有极性酯基，不耐强酸、强碱，在高温下，强碱能使PET的表面发生水解，而氨水的作用更加强烈。此外，在水蒸气下也会发生水解，但在高温下可耐高浓度的氢氟酸、磷酸、甲酸和乙酸等。PET在室温下，对极性溶剂和部分非极性溶剂较稳定，如氯仿、丙酮、汽油等。(e)其它性能PET具有优良的耐候性，在室外暴露6年，其力学性能仍可保持初始值的80%。PET的阻隔性能较好，对O2、H2和CO2等都具有较高的阻隔性。PET的吸湿性很低，室温下在水中浸泡一周，其吸水率仅为0.6%，并且保持良好的尺寸稳定性。(4)PET的加工性能(a)PET的吸湿性较小，但在熔融状态下若含水率超过0.03%，就会发生水解而引起性能下降，因此成型加工前必须进行干燥，干燥条件为130～140℃下干燥2～4h。(b)PET熔体具有较明显的假塑性体特征，黏度对剪切速率的敏感性大而对温度的敏感性小。(c)PET的成型收缩率较大，而且制品不同方向的收缩率差别较大，玻璃纤维增强后可以进行改性，但若要求较高时，仍需后处理。(d)PET的结晶速度慢，为了促进结晶，可采用高模温，一般为100～120℃；另外还可以加入适量的结晶促进剂促进其结晶速度，而常用的结晶促进剂有石墨、炭黑、高岭土、以及安息香酸钠等。(5)PET的改性品种(a)纤维增强改性PET增强PET的材料有玻璃纤维、炭纤维、硼纤维等，可以明显改善拉伸强度、耐热性能以及尺寸稳定性等。(b)PET合金PET与PC共混可以改善PET的冲击强度；PET与PA共混可以改善PET的冲击强度以及尺寸稳定性；PET和PTFE共混可以改善PET的耐磨性能。3.6.3聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT。PBT是由对苯二甲酸与丁二醇缩聚的产物。它的分子结构式为：(见书P119)(1)概述PBT的制备过程可以采用酯交换法和直接酯化法先制得对苯二甲酸双羟丁酯，再缩聚而成。PBT在工程塑料中属一般性能，其力学性能以及耐热性不高，但摩擦系数低、耐磨耗性较好。目前，80%的PBT为改性后的PBT。(2)PBT的结构PBT为乳白色结晶固体，无味、无臭、无毒，密度为1.31g/cm3，制品表面有光泽，并且PBT的结晶速度快，因此只有薄膜制品为无定形。PBT的分子链中的脂肪烃链节比PET中的脂肪烃链节长，因此PBT的柔顺性要好一些，它的玻璃化转变温度、熔融温度均会低一些，并且刚性也会小一些。(3)PBT的性能(a)力学性能PBT的力学性能一般，但是增强改性后，可以大幅度地提高，其中未增强的PBT的缺口冲击强度为60J/m，拉伸强度为55MPa；但是用玻璃纤维增强后的PBT的缺口冲击强度为100J/m，拉伸强度可达130MPa，且屈服强度和弯曲强度都会明显地提高。(b)电性能PBT含有极性酯基，但是酯基的分布密度不高，仍具有优异的电绝缘性，并随温度和湿度的影响很小，即使高频下仍具有很好的电绝缘性。(c)热性能PBT的玻璃化转变温度为51℃，热变形温度为55～70℃，熔融温度为225～230℃，1.85MPa下的热扭变温度为54.4℃，增强改性后的PBT的热变形温度为210～220℃，在1.85MPa下的热扭变温度为210℃。(d)化学性能由于PBT中含有极性酯基，不耐强酸、强碱和苯酚类化学试剂，但能够耐弱酸、弱碱、醇类等，在热水中会发生水解，而使得其力学性能下降。PBT会在芳烃、二氯乙烷、乙酸乙酯中溶胀，并且对有机溶剂具有很好的耐应力开裂性。(4)PBT的加工性能(a)PBT的吸湿性较小，但在熔融状态下若含水率较高，就会发生水解而引起性能下降，因此成型加工前一般要进行干燥，干燥条件为120℃下干燥3～5h，使含水率<0.02%。(b)PBT熔体具有很好的加工流动性，而且黏度会剪切速率的增加而明显下降，因此可以制备厚度较薄的制品。(c)PBT的成型收缩率较大，而且制品不同方向的收缩率差别较大，并且成型收缩率不跟制品的几何形状、成型条件、贮存时间等有关。(d)PET可以采用注塑和吹塑成型；而PBT常常采用注塑和挤出成型。(5)PBT的改性品种(a)纤维增强改性PBT增强PBT的材料主要是玻璃纤维，其具有优异的力学性能、电绝缘性、自润滑性、自熄性、尺寸稳定性、化学稳定性等。但其缺点是制品易产生各向异性，不能长期经受热水作用，会发生由于成型收缩不均而出现的翘曲现象等。(b)PBT合金PBT与PET共混可有效地改善PBT制品的翘曲性以及增加制品表面的光泽性；PBT与PS共混可以改善PBT的翘曲性并可以提高热变形温度；PBT和PC共混可以提高PBT的热变形温度；PBT和PU共混可以提高PBT的冲击强度。3.6.4其它热塑性聚酯(1)芳香族聚酯(见书P120)(2)聚1,4-环己二甲基对苯二甲酸酯聚1,4-环己二甲基对苯二甲酸酯简称PCT，是耐高温半结晶的热塑性聚酯，最突出的性能是其耐高温性，熔点为290℃。3.7聚苯硫醚3.7.1概述聚苯硫醚全称是聚亚苯基硫醚，简称PPS，它是一类在分子主链上含有苯硫基的结晶性热塑性工程塑料，结构式为：(见书P122)PPS于1968年开始工业化生产。3.7.2PPS的结构PPS的外观为白色、硬而脆的聚合物。PPS的分子主链是由苯环和硫原子交替排列，分子链的规整性很强，而大量的苯环可以提供刚性，大量的硫醚键则可以提供柔顺性，因此刚柔兼备的特点使得PPS易于结晶，结晶度可达75%以上，熔点为285℃。3.7.3PPS的性能(1)力学性能PPS的力学性能不高，其拉伸强度、弯曲强度都属于中等水平，冲击强度也很低，因此常采用玻纤、炭纤维及无机填料来改善PPS的性能。PPS的刚性很高，其弯曲模量可达3.87GPa，而经过填充和共混改性后的PPS，可具有低的摩擦系数，磨耗量小的、耐高温的自润滑材料。(2)电性能PPS具有优异的电绝缘性，介电常数和介质损耗都很低，表面电阻率和体积电阻率随温度、湿度以及频率的变化不大，且耐电弧性能很好，因此PPS可制造电器绝缘材料。(3)热性能PPS具有优异的热稳定性，熔融温度为285℃，短期使用温度可达260℃，长期使用温度可达240℃，在500℃下不分解，只有