第8章 其他工程塑料

广东轻工职业技术学院高分子教研室广东高校高分子材料加工工程技术开发中心陈大华二〇二〇年一月十日塑料材料与助剂第八章其他工程塑料2第八章其他工程塑料1、聚甲醛（POM）2、热塑性聚酯3、丙烯酸类塑料4、聚苯醚（PPO)31、聚甲醛（POM）聚甲醛概述聚甲醛概述聚甲醛的结构与性能聚甲醛的成型加工与应用聚甲醛为大分子链上含有氧化亚甲基(-CH2-O-）重复结构单元的一类聚合物，（Polyacetal或polyformaldehyde或Polyoxymethylene，POM）。聚甲醛于20世纪50年代由杜邦公司研制开发，是第三大通用工程塑料。依结构不同，可分为均聚POM和共聚POM。POM以非常突出的耐磨性和自润滑性能著称，因此常用于齿轮和拉链材料。POM生产商有美国杜邦、日本宝理、三菱及国内的云天化等聚甲醛（POM）概述均聚POM：以甲醛或三聚甲醛为原料合成，大分子链上重复结构单元为氧化亚甲基。共聚POM：以三聚甲醛和3％~5％的二氧化五环为原料合成，大分子链上重复结构单元为氧化亚甲基和二氧五环基两种。聚甲醛（POM）的合成POM分子主链主要由－C-O-键组成，结构规整、对称、分子间力作用大、弱极性，是一种没有侧链、堆砌紧密、高密度的结晶性聚合物。高密度和高结晶度是POM具有优良力学性能和耐热性的主要原因。均聚POM由纯-C-O-键构成；共聚POM在-C-O-键之间分布着少量的-C-C-键。均聚POM的规整性比共聚POM好，故均聚POM的密度、结晶度、机械强度较共聚POM稍高。C-O键比C-C键能弱一些，所以不管是均聚还是共聚POM热稳定都较差，成型加工时特别容易分解，在工程塑料中最差。热敏性塑料。POM的结构与性能共聚POM热稳定性为什么比均聚POM好一些？POM的结构与性能POM为白色不透明的粉料或粒料，硬而质密，制品表面光滑有光泽，与象牙相似，易燃，火焰上黄下蓝，有熔融滴落，有刺激性的甲醛味和鱼腥味。POM密度为1.41-1.43g/cm3，为常用塑料中最高的。POM为弱极性结晶型塑料，结晶度在工程塑料中最高。POM的结构与性能POM的力学性能比较好，特别是刚性高、硬度高、耐磨性高、抗蠕变性能及抗疲劳性能好。所以特别适合做齿轮、轴承等耐磨部件，与PA比较像，但更优于PA。POM呈弱极性，因此具有较好的电绝缘性能和较低的介电常数和介电损耗。POM因为弱极性和高结晶，因此具有较好的耐化学药品性能。均聚POM熔点在180oC左右，共聚POM熔点在160oC左右。Tg也比较低，因此具有较好的耐热性和耐低温性。POM耐候性差，户外长期使用表面容易粉化、制品变脆。较少户外使用。POM的成型加工与应用POM的加工特性POM吸水率不高，一般可不干燥。但进行干燥处理可提高制品表面的光泽度，干燥温度110℃，时间2h。POM具有明显的熔点，熔体为非牛顿流体，熔体粘度对温度敏感性小，对剪切应力敏感性大。POM的热稳定性差，特别是温度超过250℃，分解速度会加快，并溢出甲醛的气体，严重时甚至会引起爆炸。因此必须严格控制温度和熔融停留时间。另外还需要加入热稳定助剂和双氰胺等甲醛吸收剂。POM由于高结晶，因此成型收缩率比较大，可达2-3%。POM的成型加工与应用POM的成型方法以注塑、挤出、吹塑为主，其中注塑注塑最多。POM还可采用车、锯、铣等机械加工的方式制作制品。POM材料POM主要用于汽车、建筑、机械、包装、电子/电器及医疗器械等领域。POM改性材料增强POM：以玻璃纤维、碳纤维及玻璃球等为增强材料，以玻璃纤维最常用。增强后POM的力学性能、疲劳强度、缺口冲击强度和耐热性都有明显提高，线膨胀系数大幅度降低。耐磨POM：在POM中加入F4、石墨、二硫化钼、润滑油及低分子量PE等，可进一步提高其耐磨耗性能。POM共混改性，配分设计时，热稳定需要必须重点考虑。一般采用抗氧剂和甲醛捕捉（吸收）剂并用2、热塑性聚酯

热塑性聚酯概述热塑性聚酯树脂是一类由饱和的二元酸和饱和二元醇经缩聚反应得到的在大分子主链上具有酯基重复结构单元的线形聚合物。主要工业化品种为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。PBT及PET材料已完全实现国产化PBT和PET均具有较高的强度、刚性、耐热性和耐老化性能PBT和PET的制备PBT是以对苯二甲酸或对苯二甲酸二丁酯和1,4丁二醇为原料通过酯交换法或直接酯化法制得PET是以对苯二甲酸或对苯二甲酸二丁酯和乙二醇为原料通过酯交换法或直接酯化法制。热塑性聚酯的结构与性能苯撑基：刚性基团，提供刚性、力学性能、耐化学稳定性、耐热性酯基：极性基团，赋予较强的分子间作用力、一定的吸水性和水解性，与苯撑基形成大共轭体系，更增大了分子链的刚性；乙基和丁基，柔性基团，赋予分子链一些柔性，丁基赋予的柔性更大大分子链规整，各基团排列整齐，具有一定的结晶取向能力PBTPET热塑性聚酯的结构与性能因此PBT和PET都具有较高的力学强度和刚性、较高的耐热性、较好的耐化学药品性。PBT和PET树脂的韧性都不算好，PET更差（结晶度越高越差）。PBT和PET的极性没有PA那么大，因此电绝缘性能良好。加上耐温性不错，吸水性小，因此是比较优异的绝缘材料。PBT和PET都具有较好的热稳定性和耐候性，因此抗老化性能优异。热塑性聚酯的结构与性能PBT和PET在性能特点上有些区别，从分子结构上就可以看出。结晶速度和结晶度的区别Tm和Tg的区别韧性的区别阻燃性能的区别请说明这些区别PBTPETPBT树脂为乳白色不透明的粒子，PET树脂为无色透明或乳白色不透明的粒子。PBT和PET不易着火和燃烧，燃烧时熔融并爆裂成碎片，火焰呈橙色，有少量黑烟，离火缓慢自熄，有酸味。PBT树脂：密度约1.32g/cm3；Tg约40oC，Tm约225oCPET树脂：密度约1.36g/cm3；Tg约80oC，Tm约255oC热塑性聚酯的的一般性能酯基的存在，吸水且高温加工时对水比较敏感发生水解，因此必须烘干，在加工前必须干燥处理，PET在135℃下干燥2－4h；PBT在120℃下干燥3－6h。成型加工时都具有较好的流动性。由于结晶，成型收缩率较大PBT成型加工性能比PET要好得多，主要体现在：PET的熔融流动温度260℃以上，分解温度300℃，可加工温度范围小；其二，PET结晶速度很慢，成型周期更长，一般需要添加成核剂等助剂提高结晶速度。PET还存在冷结晶现象热塑性聚酯的加工特性与应用PET矿泉水瓶倒入开水，瓶壁会由透明变为白色不透明，这是为什么？PET树脂除了纤维用途外(涤纶），用途广泛。比如PET薄膜用于包装、PET吹塑制成各种饮料瓶。PET改性后应用于汽车、电子电气、线圈骨架、机械等领域。PET的改性品种主要有玻纤增强和阻燃增强两种。共聚PET品种主要用于薄膜、片材及各种瓶、管等热塑性聚酯的成型加工与应用PBT和PET的成型以注塑、挤出和吹塑为主。PBT树脂除了纤维用途外，大部分都需要改性后应用于注塑制品，其中以玻纤增强改性和阻燃增强改性为主。PBT工程塑料主要应用有连接器、CPU冷却风扇、照明灯具壳体、线圈骨架等，广泛应用于汽车、家电、IT、电子电气等领域。热塑性聚酯的成型加工与应用其他热塑性聚酯品种PTT（聚对苯二甲酸丙二醇酯）：半结晶高聚物，熔点228℃，结晶性能介于PBT和PET之间。PCT（聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯）：耐高温、半结晶性的热塑性聚酯塑料，熔点高达285℃。PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）：

半结晶，熔点265℃PEN化学结构与PET相似，不同之处在于分子链中PEN由刚性更大的萘环代替了PET中的苯环。萘环结构使PEN比PET具有更高的物理机械性能和耐热性。目前已大规模产业化的可生物降解塑料PLA和PBAT都是热塑性聚酯。PLA(聚乳酸）PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)3、丙烯酸类塑料丙烯酸类塑料丙烯酸类塑料是指由丙烯酸及酯类聚合而成的高聚物。其中产量最大，用途最广的就是聚甲基丙烯酸甲酯以及它的共聚物和共混物。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗称有机玻璃。PMMA是一种高透明的无定形塑料，其透明性在塑料中最好。PMMAPMMA是典型的硬而脆的高聚物。但比PS还是要韧得多。PMMA在常用塑料中具有最高的表面硬度和光泽，因此具有优异的耐划伤性能。PMMA对缺口敏感。PMMATg约104oC，由于不结晶，因此耐热性不算高PMMA具有极佳的耐候性，长时间户外使用“无压力“PMMA塑料PMMA成型加工以挤出、注塑、浇注、热成型为主PMMA广泛应用于阳光板、镜片、医学材料、日用品等领域PMMA还经常用来和其他塑料如ABS等共混制备高光泽免喷涂塑料，并具有较好的耐刮擦性能。4、聚苯醚(PPO)塑料聚苯醚(PPO)塑料

分子主链上含有醚键（-O-）和硫醚键（-S-）的聚合物统称为聚醚类塑料，包括聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO）、聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）等。聚苯醚(又称聚苯撑氧），缩写PPO或PPE，密度1.06g/cm3，纯PPO树脂一般是白色或微黄粉末状。聚苯醚(PPO)塑料从主链结构可以看出：聚苯醚是具有良好耐热性（Tg高达210oC)的非晶态热塑性工程塑料，具有良好的机械性能。尺寸稳定，适于制造精密制品。分子极性小，介电性能和电绝缘性能居五大工程塑料之首。且耐酸碱，非常适于潮湿、高温、有负载，且要求优良的机械性能、尺寸稳定性和电性能的场合。主链上的酚氧基在高温下容易被氧化发生交联或支化形成凝胶。聚苯醚具有很好的阻燃性，离火能自熄，是本征阻燃高聚物缺点：熔融温度高、熔体粘度大、流动性差、加工困难、制品耐有机溶剂性差、耐油性差、易开裂、耐侯性差。改性聚苯醚(MPPO)塑料由于纯PPO树脂流动性极差，难以加工，因此一般都需要和能够提高其流动性能的其他塑料一起共混改性，改善其成型加工性能，主要有以下几种：PPO/HIPS:随PS含量的增加，力学性能、耐热性和阻燃性均下降PPO/PAPPO/PPS……在上述的基础上进行玻纤增强等改性。90%以上的PPO树脂都是要和其他塑料一起共混改性