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1、什么是工程塑料？工程塑料（engineering-plasticsengineering-plastics）是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。工程塑料的性能特点：1、能承受一定的外力作用；2、有良好的机械性能和尺寸稳定性，3、在高、低温下仍能保持其优良性能，可用作工程结构件。工程塑料的主要性能：热 性 质：玻璃化温度（Tg）及熔点（Tm）；热变形温度（HDT）高；长期使用温度高（UL-746B）；使用温度范围大；热膨胀系数 小。机械性质：高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性。其 它：耐化学药品性、抗电性、耐
2、燃性、耐候性、尺寸安定性佳。第1页/共89页常用的工程塑料件常用的工程塑料种类：尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜等。第2页/共89页五大通用工程塑料的发展史1、聚酰胺(PA)：开发聚酰胺研究并于1931年申请了专利，由杜邦公司于1939年组织生产并率先工业化的。2、均聚甲醛(POM)：1956年杜邦公司又成功地开发出，并于1959年实现工业化生产。共聚甲醛：1962年由美国塞拉尼斯公司开发并商品化生产。3、聚碳酸酯(PC)：1958年和1960年德国拜耳公司和美国通用电气公司分别开发生产了酯交换法和光气化法聚碳酸酯。4、聚苯醚(PPO)：1964年通用电气公司开发，两年后推出改性聚苯醚。5、聚对苯
3、二甲酸丁二醇酯(PBT)：1970年由美国塞拉尼斯公司将热塑性聚酯类开发成工程塑料，它成为五大通用工程塑料最后开发成功且产量增长率极高的品种。第3页/共89页工程塑料的状况 从20世纪50年代出现工程塑料以来，半个世纪的发展，在市场竞争中成长壮大，在2000年，全世界工程塑料产量已超过500万t，还以每年79%的速度递增。虽然仅占全部塑料的23%，但其优异的性能是其他材料不能比拟的。我国工程塑料部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平。一些特种工程塑料产品的工艺技术已经进入到国际先进行列。2008年，我国工程塑料的消费量约为206万吨，2010年，我国工程塑料的消费量已经达到约244万吨。第
4、4页/共89页工程塑料的分类工工程程塑塑料料按连续按连续使用温使用温度分类度分类通用通用工程工程塑料塑料聚酰胺聚酰胺(PA)，聚碳酸酯，聚碳酸酯(PC)，聚甲，聚甲醛醛(POM)，聚苯醚聚苯醚(PPO)和热塑性聚酯和热塑性聚酯(PBT、PET、PU)特种特种工程工程塑料塑料聚酰亚胺聚酰亚胺(PI)，聚砜，聚砜(PSF)，聚苯，聚苯硫醚硫醚(PPS)，聚醚，聚苯酯聚醚，聚苯酯PHB，聚芳酯，聚芳酯PAR 按聚合按聚合物结构物结构单元和单元和重复单重复单元分类元分类聚酰胺，聚酯，聚芳杂环化合物，聚酰胺，聚酯，聚芳杂环化合物，聚醚和含氟塑料聚醚和含氟塑料第5页/共89页通用工程塑料聚酰胺(PA)聚甲
5、醛(POM)通用工程塑料聚碳酸酯(PC)改性聚苯醚(PPO)热塑性聚酯(PBT、PET、PU)超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)甲基戊烯聚合物(TPX)乙烯醇共聚物乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）聚乙烯醇（PVOH）第6页/共89页特种工程塑料特种工程塑料聚苯硫醚(PPS)聚砜(PSF)聚酰亚胺(PI)聚芳(PAR)液晶聚合物(LCP)聚醚醚酮(PEEK)含氟聚合物(PTFE、PVDF、PCTFE、PFA)等聚醚酰亚胺PEI液晶高分子PPS碳纳米管增强PEEK第7页/共89页表1特种工程塑料类型：交交 联联 型型 非非 交交 联联 型型聚氨基双马来酰胺聚氨基双马来酰胺(PABM)聚砜聚砜(PSF
6、)聚三嗪聚三嗪聚醚砜聚醚砜交联聚酰亚胺交联聚酰亚胺(PAI)聚苯硫醚聚苯硫醚(PPS)耐热环氧树指耐热环氧树指聚酰亚胺聚酰亚胺(PI)含氟聚合物含氟聚合物(PTFE、PVDF、PCTFE、PFA）聚醚醚酮聚醚醚酮（PEEK）聚芳酯聚芳酯(PAR)第8页/共89页工程塑料的主要特性1、质量轻、相对密度小 工程塑料的相对密度一般在1.02.0之间，远低于金属。自重轻，可替代一些传统的金属材料用于航空飞行器、车辆等领域。第9页/共89页工程塑料的主要特性2、较高的比强度：用玻璃纤维、碳纤维等纤维增强，可以大大提高抗张强度，*拉伸强度与相对密度的比值一般在1500-1700，甚到高达4000（钢160
7、0，铝1500）3、突出的耐磨和自润滑性能：用工程塑料作摩擦零件，与耐磨金属合金相对，磨耗量低于1：5，氟塑料更佳。4、优良的机械性能：在较宽的温度范围内，许多工程塑料，尤其是增强的工程塑料有优异的抗冲击和耐疲劳性能。*拉伸强度(tensile strength)：是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。在拉伸试验中，试样至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa表示。拉伸强度检测仪第10页/共89页工程塑料的主要特性5、优良的电绝缘性：几乎所有工程塑料都有优良的电绝缘性和耐电弧的特性，可以跻身优良绝缘材料行列6、化学稳定性：对酸、碱和一般有机溶剂都有很好的抗腐蚀性。8、有较高的耐热
8、性：一般的工程塑料在不同玻璃纤维增强时，UL长期连续使用温度都超过100，特种工程塑料的指标一般都超过150。7、较好的制件尺寸稳定性：第11页/共89页工程塑料的主要特性9、优良的吸震、消声和对异物的埋没性能：工程塑料作为运动零部件使用时，没有金属撞击的噪声，有优良的吸震消声性能。对于有磨粒存在的条件下，可以埋没异物，不像金属之前可能会咬死或刮伤。工程塑料齿轮工程塑料齿轮10、良好的加工性能：工程塑料可以在较低的温度下（通常400以下），采用注塑、挤出、吹塑等方法进行加工，制品可采用机械方法再加工，尺寸稳定，成品的互换性强，模具费用低，与加工金属相比，可节省能耗50%左右，工时缩短，成品率高
9、。第12页/共89页几种常见的工程塑料聚酰胺（PA）聚碳酸酯（PC）聚甲醛（POM）聚苯醚（PPO）第13页/共89页工程塑料之一尼龙的发展历程聚酰胺：又称尼龙(Nylon),(Nylon),英文名称PolyamidePolyamide （简称PAPA），是一种人造多聚物，世界上第一种完全人造的纤维和塑料。1931年：杜邦公司的卡罗泽斯开发尼龙-66，成为最先开工业化的工程塑料，并于 1939年杜邦公司组织生产。1942年：德国人开发了尼龙-6的工业技术，并作为纤维开发应用。1961年：中国开发PA1010。1972年：杜邦公司开发芳香族尼龙工业化技术。尼龙目前是工程塑料中产量最大的品种 卡罗
10、泽斯W.H.Carothers第14页/共89页 最早的尼龙制品19381938年尼龙正式上市，最早的尼龙制品是替代鬃毛制作牙刷的刷毛（19381938年2 2月2424日开始出售）和妇女穿的尼龙袜（19401940年5 5月1515日上市）。如今，尼龙纤维更多的是和其他纤维(棉、麻、毛等)混纺成多种人造纤维。第15页/共89页中国的尼龙“锦纶”锦纶：学名聚酰氨纤维，是中国所产聚酰胺类纤维的统称。1958年4月，第一批中国国产己内酰胺（尼龙6）试验样品终于在辽宁省锦西化工厂试制成功。在北京纤维厂一次抽丝成功，从此拉开了中国合成纤维工业的序幕。这种合成纤维后来就被命名为“锦纶”，也就是尼龙。锦纶
11、的特点：强度高，耐磨性、回弹性好，可以纯纺和混纺作各种衣料及针织品。锦纶吸湿性和染色性都比涤纶好，耐碱而不耐酸，长期暴露在日光下其纤维强度会下降。锦纶有热定型特性，能保持住加热时形成的弯曲变形。锦纶的品种：有锦纶6、锦纶66、锦纶1010、锦纶610，其中最主要的是锦纶66和锦纶6。涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），中国聚酯纤维的商品名称，俗称的确良，经纺丝和后处理制成的纤维。第16页/共89页聚酰胺的结构 聚酰胺（PA），是主链上含有酰胺基团（-CONH-）的高分子化合物的总称。PA可以由二元酸与二元胺或由同时含有胺基和羧基的-氨基酸缩聚而得，也可由内酰胺自聚制得。脂肪族聚酰胺分子链由亚甲
12、基（-CH2-）与酰胺结构（-CONH-）组成。二元酸二元胺内酰胺第17页/共89页聚酰胺的类型脂肪族聚酰胺的类型 聚聚 酰酰 胺胺 的的 类类 型型 PA(按主按主链组链组成分成分)脂肪族脂肪族p型型尼龙尼龙3，4，6，7，8，9，11，12等等mp型型 尼龙尼龙66、69、610、1010、1212等等芳香族芳香族芳纶芳纶1313-Nomex(诺梅克斯诺梅克斯)、芳纶芳纶1414-Kevlar(凯夫拉凯夫拉)、芳纶芳纶14半芳香族半芳香族尼龙尼龙MXD6、尼龙、尼龙6T、尼龙、尼龙9T尼龙尼龙12T脂环族脂环族含杂环含杂环第18页/共89页聚酰胺（PA）的特性 尼龙作为大用量的工程塑料，广
13、泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域。成为各行业中不可缺少的结构材料，其主要特点如下：1优良的力学性能：尼龙的机械强度高，韧性好。2自润性、耐摩擦性好：尼龙具有很好的自润性，摩擦系数 小，从而，作为传动部件其使用寿命长。3优良的耐热性：尼龙46等高结晶性尼龙的热变形温度很高，可在150下长期使用。玻璃纤维增强PA66热变形温度达 到250以上。4优异的电绝缘性能：尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，是优良的电气、电器绝缘材料。5优良的耐气候性。6吸水性：尼龙吸水性大，饱和水可达到3%以上。在一定程 度影响制件的尺寸稳定性。第19页/共89页聚酰胺的应用 聚酰胺由于它独特的
14、低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能而赢得人们的重视，加之其加工简便、效率高、比重轻（只有金属的1/7）、可以加工成各种制品来代替金属，广泛用于汽车及交通运输业。聚酰胺在汽车工业的消费比例最大，大约每辆汽车消耗尼龙制品达3.64千克。其次是电子电气。典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件。尼龙风扇叶片泵叶轮尼龙轴承第20页/共89页聚酰胺（PA）纤维的应用 聚酰胺纤维可以与棉、麻、羊毛、蚕丝等其他纺织纤维混纺，以提高产品的强度和耐磨性。它还能制成轻、薄并有良好强度的产品，如尼龙塔夫绸，可用作滑雪衫、羽绒
15、服、箱袋及伞的面料。聚酰胺纤维在袜类用途中居于优势地位。强度为 5388cN/dtex的聚酰胺纤维可用于制作轮胎帘子线、传送带及渔网、绳索、降落伞、帐篷布等工业用品。聚酰胺纤维地毯方面的应用正迅速增加。第21页/共89页聚酰胺（PA）的应用部部 位位 部部 件件 名名 称称 材材 料料 性性 能能发动机发动机部部 件件汽缸盖，进气支管，进气消器，汽缸盖，进气支管，进气消器，散热器，过滤器，同步皮带，散热器，过滤器，同步皮带，加油器盖，高压代码保护器，加油器盖，高压代码保护器，电机电刷，沉淀器，冷却风扇电机电刷，沉淀器，冷却风扇GPA6、PA66、PA6高强度，高强度，耐温，耐温，耐环境耐环境变
16、化变化车车 身身部部 件件车门，前后盖板、把手、门锁、车门，前后盖板、把手、门锁、安全带固定铰链，仪表板、安全带固定铰链，仪表板、挡泥板，遮光板夹具挡泥板，遮光板夹具PP/PA6、PE/PA66、PPO/PA6、PA66等等抗冲击，抗冲击，耐热稳耐热稳定，可定，可涂装性涂装性电电 气气部部 件件电气配线，接插件，熔断器，电气配线，接插件，熔断器，保险盒，电线包覆，电线夹及固保险盒，电线包覆，电线夹及固定卡套、接线柱、按钮、开关定卡套、接线柱、按钮、开关PA6阻燃阻燃PA6驱动控驱动控制部件制部件齿轮，车轮盖板，扣钉，油门，齿轮，车轮盖板，扣钉，油门，踏板，制动管，输油管踏板，制动管，输油管增强
17、增强PA6、PA66、PA11、PA12、PA46表-2 汽车用PA工程塑料部件第22页/共89页聚酰胺（PA）的加工特性1尼龙吸湿性强，容易受潮：成型前必须充分干燥。尼龙含水量对其力学性能有较大的影响，在熔融状态下，水分的存在，会引起尼龙的水解而导致分子量下降，使得制品机械性能下降，还会在成型过程中，制品表面出现气泡、银丝和斑纹等缺陷。2尼龙熔体粘度低、流动性大，喷嘴会产生“流延”现象：尼龙在螺杆式注射机成型时，在螺杆端部必须安装止逆环。用螺杆式注射机注射成型时，熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆流，使注料不准，浪费原料，污染喷嘴。3尼龙是结晶性高聚物：必须严格控制工艺条件。熔点明显，而且较高。
18、尼龙需要在较高温度下成型，熔融状态的尼龙热稳定性较差，易分解。4尼龙的成型收缩率大：成型工艺应严格控制。对于制造高精密度的制品，模具设计应在试验的基础上确定其尺寸。第23页/共89页脂肪族聚酰胺的制备p型聚酰胺：由-氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得（如尼龙6）水 解缩 聚 CH2-CH2-CH2-CH2CONH CH2己内酰胺第24页/共89页脂肪族聚酰胺的制备mp型：由二元胺与二元羧酸缩聚得所得到的聚酰胺是mp型聚酰胺（如尼龙6,6）煤、水、空气 缩 聚己二胺己二酸第25页/共89页两种不同聚合的区别 尼龙6,6与尼龙6在链结构上的相似性，导致两种材料的性能基本相似；但是链结构上的细微差别
19、，也导致性能有所差异。尼龙6与尼龙6,6有什么区别？第26页/共89页脂肪族聚酰胺的结构与性能1、都是线型结构热塑性 所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构，分子链骨架由-C-N-链组成，具有良好的柔顺性，因此都是典型的热塑性聚合物。2、分子链之间有氢键结晶能力强（与聚烯烃类的区别）分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺键，分子链规整，极性酰胺键可以使分子链之间形成氢键，导致聚酰胺具有较强的结晶能力。第27页/共89页脂肪族聚酰胺的结构与性能氢键比例数对材料性能的影响：由于不同品种的PA其单体所含碳原子数不同，使分子链之间所能形成的氢键比例数及氢键沿分子链分布的疏密程度不同，影响到不同PA的结晶
20、能力和熔点有明显的差别。氢键比例数越大，PA的结晶能力增强，熔点愈高。氢键比例数 PA的结晶能力、熔点P型PA：单体中含有奇数个碳原子，分子链上的酰胺基可以 100%形成氢键，偶数则只有50%可以形成氢键。mp型PA：两种单体上都含有偶数碳原子，100%形成氢键，只有一种或没有偶数碳原子，50%形成氢键。第28页/共89页脂肪族聚酰胺的结构与性能脂 肪 族 PA主要性能力学性能热性能电性能光学性能耐化学性能其他性能第29页/共89页脂肪族聚酰胺的结构与性能力学性能：具有良好的耐磨耗性，是优良的耐磨材料之一。结晶度愈高，材料硬度愈大，耐磨性愈好。典型的强而韧聚合物，综合性能优于一般的通用塑料。热
21、性能：具有良好的柔性，玻璃化温度在室温左右，氢键的形成，使其熔融温度一般高于聚烯烃，有明显的熔点。PA是半结晶聚合物，结晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等高结晶度聚合度。第30页/共89页脂肪族聚酰胺的结构与性能电性能：聚酰胺链中极性的酰胺基团，影响其电绝缘性。室温干燥的条件下，电绝缘性较好，潮湿的时候，电绝缘性减小。同时，温度升高，也会使电绝缘性降低光学性能：大多数结晶脂肪族PA超过2.5mm厚几乎不透明，低于0.5mm时为半透明。加入的添加剂（如炭黑等）作为成核剂，增加PA的结晶度、球晶数量，从而降低光透射，在球晶边界的光散射是光透射减少和不透的原因。随着PA中酰胺基浓度减少，PA的
22、透明区增加。第31页/共89页脂肪族聚酰胺的结构与性能耐化学性能：由于其高的内聚能和结晶性，使其具有良好的 化学稳定性。1、不溶于普通溶剂（醇、酯、酮类）；2、耐许多化学药品，不受弱酸碱、油脂及清洁剂等影响；3、对盐水、细菌和霉菌都很稳定；4、常温下，溶于强极性的溶剂（硫酸、甲酸等）。其他性能：室温下，PA性能稳定，可长时间保持性能不变。具有相对优良的耐候性，气候的变化会使PA发脆，力学性能下降，表面产生变化。具有自燃性，但火焰传播速度很慢。第32页/共89页脂肪族聚酰胺的加工与应用 PA具有宽泛的加工范围和良好的加工性，几乎所有常用的热塑件塑料加工方法均可加工PA。其中最主要的是注塑和挤出成
23、形。另外，PA吸水率高，应该在成形前对树脂进行干燥。PA的应用：1、机械零件：轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等等2、汽车工业：主要采用玻纤增强PA，用在皮带轮、吸附 罐、刮水器等等3、电子电器：机罩、集成线路板、旋扭、电器线圈4、化工设备：耐腐耐油管道、输油管、过滤器5、建筑与民用：门、滑轮、安全帽、绳索等等第33页/共89页芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺 分子主链上含有芳香环的聚酰胺。芳香族聚酰胺是20世纪60年代首先由美国杜邦公司开发成功的耐高温、耐辐射、耐腐蚀尼龙新品种。目前投入实际应用的主要有两种：聚间苯二甲酰间苯二胺商品名：Nomex(诺梅克斯 芳纶1313)全对位聚芳酰胺：商品名：Kevla
24、r(凯夫拉 芳纶1414)第34页/共89页Nomex的结构特性诺梅克斯（间位芳纶或芳纶1313）：人造纤维，化学名称：为聚间苯二甲酰间苯二胺（MPIA）。结构特性：1、分子链中交替排列的苯环，使分子链 不能内旋转。2、极性酰胺基在分子链之间形成氢键，增大分子主链之间的作用力。3、苯环与酰胺基之间形成共轭体系。以上三点赋予了材料有很优异的耐热性、突出的强度、刚度、高熔点、高黏度。NOMEX飞行服NOMEX防火服第35页/共89页聚间苯二甲酰间苯二胺（Nomex）的制备制备方法：以间苯二甲酰氯和间苯二胺为单体进行界面缩聚 或低温溶液缩聚。界面缩聚是将间苯二甲酰氯溶 于环己酮中成为有机相，间苯二胺
25、溶在碳酸钠水 溶液中成为水相，在快速搅拌下将水相倒入有机 相，两相在界面进行缩聚。第36页/共89页Nomex的性能和应用 Nomex具有远高于脂肪族PA的力学性能和耐热性能，1、寿命长：作为纤维织物，是脂肪族PA纤维布的8倍，棉 布的20倍；2、良好的耐热老化性：250oC经2000h热老化后，表面电 阻率和体积电阻保持不变；3、较好的电性能：在较高温度或潮湿的环境下仍可保持较 好的电性能。主要用于 H级电绝缘材料 和制备高性能纤维（HT-1纤维）耐热性能测试：在实验室中进行耐热测试。必须能够经受距离为3厘米，摄氏300到400度的明火，如果在10秒内没有点着，才可用于制造赛服。车手和车队人
26、员的内衣、头罩、袜子和手套都是用诺梅克斯制造的。第37页/共89页全对位聚芳酰胺 全对位聚芳酰胺是酰胺基位于苯环对位的一种聚芳酰胺，制备方法有两种。1、对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚缩聚产物称聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），又称芳纶1414树脂主要用于制备凯夫拉（Kevlar）纤维第38页/共89页全对位聚芳酰胺2、对氨基苯甲酸自缩聚缩聚产物为聚对苯甲酰胺（PBA），又称芳纶14，也用于制纤维，称为B纤维第39页/共89页全对位聚芳酰胺的性能与应用 这是一种芳纶复合材料，全对位聚芳酰胺具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、膨胀系数小等一系列优异性能。“凯夫拉”新型材料的特点：密度低、强度
27、高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，而受到人们的重视。1、Kevlar纤维的拉伸强度可达到直径相同的钢丝的5倍。2、Kevlar树脂具有极优异的耐热性（分解温度500）主要用于超高强度超高模量纤维，也可作为高强度、高模量复合塑料增强材料，用于航天器、导弹壳体等。由于“凯夫拉”材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入的特殊本领，在军事上被称之为“装甲卫士”。第40页/共89页半芳香聚酰胺为了克服常规PA的耐热性差，吸水率引起的尺寸变化等性能缺陷，开发具有较好的物理机械性能、尺寸相对稳定的聚酰胺，人们尝试在脂肪族PA分子主链中引入含有苯环的半芳香族聚酰胺链段，由此制得的聚酰胺称为半芳香族聚酰胺。OHH
28、O对-苯二甲酸HH脂肪族二胺+nn 对-苯二胺HH脂肪族二元酸HOOH+*第41页/共89页半芳香聚酰胺的结构与制备 目前研究的半芳香聚酰胺的主链上大都是具有 或结构单元的均聚和共聚物，其中-R为脂肪族链。一般用芳香族的二酸或二胺代替脂肪族的二酸或二胺进行合成半芳香聚酰胺。第42页/共89页半芳香聚酰胺的产品 均均 聚聚 半半 芳芳 香香 聚聚 酰酰 胺胺 产产 品品 品品 种种 原原 料料尼龙尼龙MXD6间苯二甲胺和己二酸为原料（聚己二酰间苯二甲胺和己二酸为原料（聚己二酰间苯二甲胺）间苯二甲胺）尼龙尼龙6T己二胺与芳香族二酸合成己二胺与芳香族二酸合成尼龙尼龙9T壬二胺和对苯二甲酸熔融缩聚壬二
29、胺和对苯二甲酸熔融缩聚尼龙尼龙12T 共共 聚聚 半半 芳芳 香香 聚聚 酰酰 胺胺 产产 品品 品品 种种 研研 发发 地地半芳香族共聚酰胺模塑料半芳香族共聚酰胺模塑料德国（德国（BASF）半芳香族共聚酰胺半芳香族共聚酰胺日本（三井化学）日本（三井化学）PA9M-T日本（可东丽）日本（可东丽）高度耐化学试剂的透明尼龙高度耐化学试剂的透明尼龙法国（埃勒夫阿托）法国（埃勒夫阿托）尼龙尼龙12T/12中国（郑州大学）中国（郑州大学）第43页/共89页半芳香聚酰胺MXD6的特点及应用 PA/MXD6 6001，6007（聚己二酰间苯二甲胺），一般简称“尼龙MXD6”，是一种特殊的高阻隔性尼龙材料，其
30、阻隔性不受温度及湿度的影响，这尤其适合于高温和潮湿场合使用。在当今阻隔性包装以及以塑代钢的大趋势中，MXD6成为引人注目的塑料新品种之一。主要用于包装材料，包括食品与饮料的包装、仪器设备包装（防潮、消振的软垫和发泡材料）等。SMT基板(surface Mount Technology)尼龙6T主要用于汽车内燃机部件、耐热电器部件、传动部件和电子装配件等第44页/共89页半芳香聚酰胺RENY的特点及应用目前，Reny已广泛用于汽车，电器，电子，机械，建筑等。特点：1.在较大温度范围内具有高强度高模数的优越性；2.成型尺寸稳定性高于聚酰胺，低吸水率使其具有高强度 的优越性；3.热膨胀系数低，与合金
31、相当；4.对油类和有机溶剂有较高抵抗性；5.收缩率小，不易变形；6.玻纤强化的情况下表面仍保持光泽。RENY树脂接头RENY树脂齿轮 RENY是聚酰胺MXD6作为基聚合物，用50%玻璃纤维强化的结晶性工程塑料。Reny系列树脂包括高耐热品RenyMXD6/PPO的合金、抗振级Reny等。比其它工程塑料具有更高的机械强度和弹性，并具有出色的耐油性和耐高温，因此它用途广泛，可用作金属的代替品，特别是需要承受重压的结构较复杂的部件。RENY六角螺母第45页/共89页聚碳酸酯Polycarbonate(PC)第46页/共89页生活中的聚碳酸酯第47页/共89页聚碳酸酯聚碳酸酯是指分子链中含有碳酸酯基的
32、聚合物，可以看作是由二羟基化合物与碳酸的缩聚产物，通式为：-R-代表生成聚碳酸酯的二羟基化合物的主体部分，根据-R-基团的不同，聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪-芳香族等几类型。没有特别加以说明的情况下，通常所说的聚碳酸酯都是指双酚A型聚碳酸酯及其改性品种化学名：2,2-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯 第48页/共89页工程塑料之一聚碳酸酯（PC）的发展1953年：拜耳公司首次获得聚碳酸酯（PC）。1958年：拜耳公司以熔融酯交换法进行PC的中规模工业化生产。1960年：美国通用公司半工业化投产我国在1958年着手研发，1965年工业化建厂。80年代后，PC的应用需求迅速地增长，8
33、0年代的增长速度接近13%，90年代保持在89%真空聚碳酸脂干燥箱第49页/共89页聚碳酸酯（PC）的特点及用途 聚碳酸酯（PC）既具有类似有色金属的强度，同时又兼备延展性及强韧性，它的冲击强度极高，用铁锤敲击不能被破坏，能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又极好，并可施以任何着色。由于聚碳酸酯的上述优良性能，已被广泛用于各种安全灯罩、信号灯，体育馆、体育场的透明防护板，采光玻璃，高层建筑玻璃，汽车反射镜、挡风玻璃板，飞机座舱玻璃，摩托车驾驶安全帽。用量最大的市场是计算机、办公设备、汽车、替代玻璃和片材，CD和DVD光盘是最有潜力的市场之一。聚碳酸脂隔声板聚碳酸酯防护镜DVD光盘第50
34、页/共89页聚碳酸酯的制备 由于自由状态的碳酸并不存在，因此双酚A型聚碳酸酯的制备通常采用酯交换或光气法来实现。酯交换法：在碱性催化剂、高温、高真空的条件下，使双酚A与碳酸二苯酯进行酯交换，脱出苯酚，缩聚成聚碳酸酯。碳酸二苯酯双酚A苯酚聚碳酸酯第51页/共89页聚碳酸酯的制备（光气法）钠盐与光气反应光气法：将双酚A先转变成钠盐，以双酚A钠盐的NaOH水溶液为一相，以通入光气的二氯甲烷为另一相，在常温常压下进行界面缩聚。双酚A转换成钠盐第52页/共89页聚碳酸酯的制备（光气法）第53页/共89页聚碳酸酯的结构与性能庞大的刚硬基团，限制了分子链段的内旋强极性基团，提供较大的分子间力，使分子链互相束
35、缚，削弱分子链柔性决定了聚碳酸酯属性刚性较强的大分子。因此，聚合物的玻璃化温度和熔融温度较高、熔体黏度高，分子链在外力作用下不易滑移，抗变形能力强，力学强度高，耐溶剂性和耐水性第54页/共89页聚碳酸酯的性能 聚碳酸酯是透明的无色或微黄色强韧固体，透明性仅次于PMMA和PS，透光率可达89%，无味、无毒，着色性好，可制成各种色彩鲜艳的制品。热性能：良好的耐热性和耐寒性：热变形温度高达130oC,且受负荷大小影响不大，可在-100130oC长期使用 较好的热导率及比热容：塑料中居中等水平，但与金属材料相比，仍不失为良好的绝热材料。第55页/共89页聚碳酸酯的性能力学性能：典型的强韧聚合物，具有良
36、好的综合力学性能，能在广阔的温度范围内保持较高的机械强度。其突出的特点是具有优异的抗冲击性和尺寸稳定性，但耐疲劳性和耐磨性较差，易产生应力开裂。抗蠕变性好，使PC尺寸稳定性非常好。冲击强度：比PS高18倍，比HDPE高78倍，是ABS的2倍，可与玻璃钢相比第56页/共89页聚碳酸酯的性能光学性能及耐旋光性：通常呈非晶结构，无色透明，具有良好透光性。但材料表面硬度较低，耐磨性也不太好，表面容易磨毛而影响其透光率。PC对红外光、可见光和紫外光等低能长波光线一般都有良好的稳定性。电性能：弱极性聚合物，使其电性能低于PE、PS等非极性塑料，但也不失为电性能较优的绝缘材料，特别是因其耐热性优于聚烯烃，可
37、在较宽的温度范围内保持良好的电性能。第57页/共89页聚碳酸酯的性能耐化学试剂及耐溶剂性：聚碳酸酯是无定形聚合物，它的内聚能在塑料中居中等水平，具有一定的抗化学腐蚀能力和耐溶剂性。第58页/共89页聚碳酸酯的加工及应用注塑成形：PC最重要的成形方法。制品广泛用于汽车、建筑、纺织、医疗器械等各种领域。产中主要以设备零部件为主，也用于光盘，光安帽，防护玻璃等。挤出成形：挤出制品主要用于绝缘材料、防震玻璃以及二次加工和冷加工原料。中空吹塑 生产热水杯、包装容器等中空制品。第59页/共89页聚醚类工程塑料聚甲醛（POM)聚苯醚（PPO)第60页/共89页聚醚类工程塑料聚醚类工程塑料分子主链上含有醚键（
38、O）和硫醚键（S）的聚合物统称聚醚塑料。聚醚类结构通式：聚硫醚类结构通式：第61页/共89页聚甲醛聚甲醛学名聚氧亚甲基，结构式：聚甲醛是一种表面光滑，有光泽，硬而致密的材料，外观为淡黄或白色。聚甲醛具有高力学性能，优良的电绝缘性，耐溶剂性和加工性，可在-40-100C温度范围内长期使用。是继聚酰胺之后一种综合性能优良的工程塑料，是五大通用工程塑料之一。CH2n名名 称称 品品 种种 商品名商品名 发发 明明 者者年年 代代 聚聚 甲甲 醛醛均聚甲醛均聚甲醛Delrin美国杜邦（美国杜邦（Dupont）公司）公司 1959年年共聚甲醛共聚甲醛Celcon美国塞拉尼斯美国塞拉尼斯（Celanese
39、）公司）公司1962年年第62页/共89页聚甲醛的性能及应用1、性能优良：聚甲醛（pom）是一种性能优良的工程塑料，在国外有“夺钢”、“超钢”之称，在热塑性树脂中是最坚韧的。具有类似金属的硬度、强度、钢性和良好的耐疲劳性；具有很好的自润滑性，富于弹性；电性能优良；吸水率低（0.200.27%），尺寸稳定，较好的耐化学品性；2、成本低：低于其他许多工程塑料的成本，替代一些金属（如替代锌、黄铜、铝和钢），广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。第63页/共89页聚甲醛的制备均聚甲醛的制备：共聚甲醛的制备：第64页/共89页聚甲醛的结构与密度的关系聚甲醛没有侧链；CO键的键
40、长比CC键的键长短；C和O原子是螺旋构型，分子链间距小，密度大；如：均聚甲醛密度1.4251.430g/cm3聚乙烯0.960g/cm3高密度的线性聚合物高结晶度线性聚合物聚甲醛结构与结晶度的关系聚甲醛没有侧链；分子链柔顺性大；链的结构规整性高；如：均聚甲醛结晶度7585%，共聚甲醛7075%；结晶速度快，即使快速猝火，结晶度仍达到65%以上第65页/共89页聚甲醛的物理力学性能均聚甲醛的力学强度略高1020%第66页/共89页聚甲醛的热性能第67页/共89页聚甲醛的电性能第68页/共89页聚甲醛的化学性能 聚甲醛是一种没有没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。耐非极性溶
41、剂，又有良好的耐油、耐过氧化物性能；不耐强酸、强碱、强氧化剂、酚类、有机卤化物及强极性有机溶剂。不耐太阳光紫外线的辐射。第69页/共89页聚甲醛的改性玻璃纤维增强聚甲醛第70页/共89页耐磨聚甲醛第71页/共89页聚甲醛合成工艺1.单体精制：加入惰性溶剂聚乙烯醇二甲醚(PEGDME)，使得甲醛和水共沸点消失，可以用精馏的方法，馏出高纯度的甲醛.惰性溶剂甲醛水溶液萃取精馏高纯度精甲醛斧液稀醛,溶剂第72页/共89页聚甲醛合成工艺2.聚合反应 共聚甲醛亦属离子聚合，常用BF3及其络合物作引发剂，在双螺杆反应器中进行，可以获得预期的聚合物。聚甲醛的端基是活性的羟基，必须封端，不然会自动降解。均聚甲醛
42、用乙酐封端,共聚甲醛以分子量调节剂形式加入，一般端基为甲氧基醚,羟基乙基醚或丁氧基醚，封端后，掺混助剂即进行造粒。第73页/共89页聚甲醛的成型工艺性1.聚甲醛结晶度高，由无定形熔体变为结晶型凝固体的体 积收缩率大约17%，因此采用保压补料方式防止收缩。2.聚甲醛熔融温度范围窄，热稳定性差，加工温度不宜超 过250，熔体在料筒中停留时间不宜过长。在保证物 料充分塑化条件下应尽量降低温度，并采用提高注射压 力和速度增加熔料冲模能力。3.聚甲醛熔体凝固速率快，会造成冲模困难，制品表面褶 皱，毛斑等，因此模温宜控制在80130来消除。4.聚甲醛吸湿性小，一般可不干燥，也可在110下干燥2h。5.聚甲
43、醛加工时应选用突变螺杆，喷嘴宜用直通式，模具的 浇注系统应设计为流线型，浇口尽可能大.第74页/共89页聚甲醛的应用耐有机溶剂，耐磨，抗蠕变，耐疲劳等第75页/共89页聚苯醚（PPO）聚苯醚（PPO）结构式：1957年：聚苯醚由美国通用电器公司采用氧化偶合方法合成；1964年：美国通用电气公司首先用2,6-二甲基苯酚为原料实现 聚苯醚工业化生产。1966年，通用电气公司又生产了改性聚苯醚（MPPO）。1984年，世界聚苯醚的消费量为163kt。2010年及2015年我国聚苯醚的消费量将分别达到8万吨和12万吨，改性PPO(MPPO)综合性能好，成为五大通用工程塑料之一。第76页/共89页聚苯醚
44、的性能及应用 聚苯醚（PPO）一般呈土黄色粉末状。聚苯醚最大的特点：1、在长期负荷下，尺寸稳定性优良和突出的电绝缘性；2、使用温度范围广，可在127121范围内长期使用；3、优良的耐水、耐蒸汽性能（Tg为210，热变形温度为 190）；4、制品具有较高的拉伸强度和抗冲强度；5、较好的抗蠕变性、耐磨性和电性能。6、但熔体流动性差，加工困难。主要用途：1、代替不锈钢制造外科医疗器械。2、机电工业中可制作齿轮、鼓风机叶片、管道、阀门、螺钉 及其他紧固件和连接件等3、用于制作电子、电气工业中的零部件，如线圈骨架及印刷 电路板等。第77页/共89页改性PPO(MPPO)的用途1）MPPO密度小，尺寸稳定
45、性好，易加工，热变形温度在90 175，适用制造办公设备、家用电器、计算机箱体、底盘及精密部件等。2）MPPO的介电常数及介质损耗角正切在五大通用工程塑料中最低，绝缘性最好，且耐热性好，不受温度及周波数影响，适用于电气工业。宜于制作用在潮湿而有载荷条件下的电绝缘部件，如线圈骨架、管座、控制轴、变压器屏蔽套、继电器盒、绝缘支柱等。3）MPPO的耐水及耐热水性好，适用于制造水表、水泵。纺织厂用的纱管需耐蒸煮，用MPPO制的纱管使用寿命长。4）锂离子电池市场大有发展前景，最近国外开发出的MPPO锂离子电池用有机电解液的包装材料性能优于过去用的ABS或PC，5）MPPO制作汽车仪表盘、防护杠等，PPO
46、与PA合金，尤其是高耐冲击性能的规格品种用于外装部件发展比较快。6）MPPO可用来制造耐腐蚀设备，其耐水解性尤其好，还耐酸、碱、耐芳香烃、卤代烃、油类等性能差，易溶胀或应力开裂。7）用于医疗器械，可在热水贮槽和排风机混合填料阀中代替不锈钢和其他金属。第78页/共89页改性聚苯醚（MPPO）的制备1.单体二甲酚的合成 它可以直接从焦油中分离得到，但不易得到高纯的单体。2,6-二甲酚和甲醇在催化剂存在下的甲基化反应技术最为成熟。第79页/共89页改性聚苯醚（MPPO）的制备2.聚合反应：3.选择*特性粘度为0.50.55的PPO与PS或HIPS按7：3共混，同时加入适量的稳定剂，增塑剂，阻燃剂，润
47、滑剂等；4.共混后进入双螺杆挤出机造粒，温度控制在240280，加入25%短玻纤再双螺杆挤出机造粒得到玻纤增强MPPO。*特性粘度：高聚物溶液的浓度较稀时,其相对粘度的对数值与高聚物溶液质量浓度的比值即为该高聚物的特性粘度。特性粘度(intrinsic viscosity)的定义是当高聚物溶液浓度趋于零时的“比浓粘度”(spc)或比浓对数相对粘度(lnrc)，即：limc0 sp/c=Inr/c=(1)。第80页/共89页聚苯醚的结构与性能耐水性和高绝缘性氧原子与苯环处于p-共轭;没有可水解的基团；没有显著极性；弱的抗氧化性含有酚羟基,受热容易氧化刚性大，高热稳定性和耐化学腐蚀性含有大量的酚基
48、芳香环；两个甲基；第81页/共89页聚苯醚的物理力学性能第82页/共89页聚苯醚的热性能 聚聚 苯苯 醚醚 的的 热热 性性 能能热变形温度热变形温度 185194Tg（玻璃化温度）（玻璃化温度）211Tm 280300脆化温度脆化温度 -170 分解温度分解温度 350线膨胀系数线膨胀系数(4.95.4)*10-5/制品成型收缩率制品成型收缩率 0.7%第83页/共89页聚苯醚的电性能第84页/共89页聚苯醚的改性MPPOPPO稳定剂、增塑剂，阻燃剂，润滑剂等改性剂PA，PPS，PTFE，PBT，ABS等PPO缺点：熔体粘度高流动性差成型加工困难MPPO优点：耐热，高抗冲尺寸稳定表面可电镀加
49、工性好第85页/共89页聚苯醚的成型加工工艺性1、聚苯醚是无定形聚合物，在熔融下流变性接近*牛顿流体，由于聚苯醚熔体粘度大，因此加工时应该提高温度和注射 压力来调高熔体充模流动能力。2、聚苯醚的分子链刚性大，玻璃化转变温度高，不易结晶和 取向，所以制品内残余内应力高，成型后应该予以消除。3、聚苯醚吸水率很低，微量水分在高温下对其化学结构不产 生影响，为防止制品表面出现银丝和气泡，所以在 130oC 干燥34h。4、聚苯醚为无定形聚合物，成型收缩率小。5、聚苯醚的边角废料可重复使用。*牛顿流体：是指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。第86页/共89页聚苯醚的应用MPPO（尺寸稳定性，电气绝缘性，耐水性，耐蒸煮性，阻燃性）第87页/共89页谢 谢！第88页/共89页感谢您的观看。第89页/共89页