五大工程塑料要点.pdf
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1、工程塑料 一、工程塑料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,有良好的机械性能和 尺寸稳定性,在高、低温下仍能保持其优良性能,可以作为工程结构件的塑料。 工程塑料的性能特点主要是: (1)与通用塑料相比,具有优良的耐热和耐寒性能,在广泛的温度范围内机械 性能优良,适宜作为结构材料使用; (2)耐腐蚀性良好,受环境影响较小,有良好的耐久性; (3)与金属材料相比,容易加工,生产效率高,并可简化程序,节省费用; (4)有良好的尺寸稳定性和电绝缘性; (5)重量轻,比强度高,并具有突出的减摩、耐磨性。 二、 PBT (聚对苯二甲
2、酸丁二醇酯)与 PPS (聚亚苯基硫醚) 、 PC (聚碳酸酯)、POM (聚甲醛)、PA (聚酰胺,尼龙)等 共称为五大泛用工程塑料。 1、PBT (聚对苯二甲酸丁二醇酯):【一般设计厚度1.5-4 】 特点:PBT为乳白色半透明到不透明、 结晶型热塑性聚酯。 具有高耐热性、 韧性、 耐疲劳性,自润滑、低摩擦系数,耐候性、吸水率低,仅为0.1%,在潮湿环境 中仍保持各种物性(包括电性能),电绝缘性,但介电损耗大。耐热水、碱类、 酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀, 耐水解性差, 低温下可迅速结晶, 成型性良好。 PBT 结晶速度快,最适宜加工方法为注塑,其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各 种二次加工
3、成型,成型前需预干燥,水分含量要降至0.02%。PBT (增强、改性 PBT )主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、共混工业。如作为汽 车中的分配器、车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车 点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈,显像管和电位器支架, 伴音输出 变压器骨架,适配器骨架,开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴 套. 10% 玻纤增强、 20% 玻纤增强、 30% 玻纤增强、阻燃、矿物填充、玻矿混合、耐 高温、玻纤防火、耐水解、润滑剂添加、热稳定剂添加、耐紫外线、食品级、导 热级、高流动。 优良的机械性能,机械强度高,耐疲劳性和尺寸稳定好。蠕变
4、也小,这些性能 在高温条件下也极少有变化。 生产 PBT所消耗的能量是工程塑料中最低的的,这对于世界范围内能源紧缺的 情况下,具有十分重要的意义。 耐热老化性优异,增强后的UL 温度指数达到120140,此外,户外长期老 化性也很好。 耐溶剂好,无应力开裂。 PBT易于阻燃,可达 UL94V-0级,由于与阻燃剂亲和性能好,所以容易开发反 应型或添加型的阻燃品级。阻燃产品在电子电器工业中获得广泛应用。 PBT遇水易分解,在高温、高湿环境下使用需谨慎。 优良的电气性能,体积电阻率及介电强度高,耐电弧性优良,吸湿性极小,在 潮湿及高温环境下,也能保持电性能稳定,是制造电子、电器零件的理想材料。 易成
5、型加工和二次加工, 易用普通设备注塑或挤塑。 由于结晶速度快, 流动性 好,模具温度也比其他工程材料要求低,在加工薄壁制件时仅需几秒钟,对大部 件也只需 40-60s 即可。 物理特性 PBT是最坚韧的工程热塑材料之一,它是半结晶材料,有非常好的化学稳定 性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有 很好的稳定性。 PBT吸湿特性很弱。非增强型PBT的张力强度为 50MPa ,玻 璃添加剂型的 PBT张力强度为 170MPa 。 玻璃添加剂过多将导致材料变脆。 PBT 的结晶很迅速,这将导致因冷却不均匀而造成弯曲变形。对于有玻璃添加剂 类型的材料,流程方向的收缩率可以减小
6、,但与流程垂直方向的收缩率基本 上和普通材料没有区别。一般材料收缩率在1.5%2.8% 之间。含 30% 玻璃添 加剂的材料收缩 0.3%1.6% 之间。熔点( 225)和高温变形温度都比PET 材料要低。维卡软化温度大约为170。玻璃化转换温度( glass trasitio temperature )在 22到 43之间。由于 PBT的结晶速度很高,因此它的粘 性很低,塑件加工的周期时间一般也较低。 应用范围 家用器具(食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器 皿等),电器元件(开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等),汽车工业 (散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部
7、件等)。 2、PPS (聚亚苯基硫醚): 聚苯硫醚英文简写为PPS ,是一种新型高性能热塑性树脂,具有机械强度高、耐 高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点。在电子、汽车、 机械及化工领域均有广泛应用。 特点: pps 具有机械强度高、 耐高温、高阻燃、耐化学药品性能强等优点; 具有硬而脆、 结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点。 PS是工程塑料中耐热性最好的品种之一,热变形温度一般大于260 度、抗化学 性仅次于聚四氟乙烯,流动性仅次于尼龙。 电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,白色硬而脆,跌落于地上有金属响声,透光 率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定
8、性良好。有优良的阻燃性,为不燃 塑料。 强度一般,刚性很好,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯、汽油等有机溶剂. 长 期使用温度可达 260 度,在 400 度的空气或氮气中保持稳定。 通过加玻璃纤维或 其它增强材料改性后, 可以使冲击强度大为提高, 耐热性和其它机械性能也有所 提高,密度增加到1.6-1.9 ,成型收缩率较小到0.15-0.25% 适于制作耐热件 . 绝 缘件及化学仪器 . 光学仪器等零件 . 此外,它还具有成型收缩率小(约1.4%),吸水率低(约0.02%),防火性好、 耐震动疲乏性好等优点。 流动性介于 ABS和 PC之间,凝固快,收缩小,易分解,选用较高的注射压力和 注射速
9、度。模温取100-150 度。主流道锥度应大,流道应短。 脆性大、韧性差,耐冲击强度低, 经过改良以后, 可以获得十分优异的综合性能, 市场出售的产品均为其改良的产品。 pps 为一种白色粉末, 平均分子量为 0.4-0.5万,密度为 1.3-1.8克每立方厘米, pps 有十分优异的热性能。用玻纤增强后的热性能指标更高,它的最高连续使用 温度达 400 度,pps 的热稳定性优良,加热至500度时重量损失不明显,至700 度时才会完全降解,它的力学性能随温度的升高下降很少,在232 度经 5000h 的热老化后,其抗弯强度和抗拉强度还能保持50% 以上。 pps 的抗拉强度、抗弯 强度等性能
10、在工程塑料中属中等水平,而伸长率和冲击强度却很低, 因此在受力 构件中使用 pps 通常加入添加剂, 如玻纤、碳纤、填料等来增强其力学性能, pps 通过这种改性后,主要力学性能,如抗拉性能、抗弯性能、压缩和冲击强度均有 大幅度提高, 伸长率却有下降, 改性后的 pps 能在长期负荷和热负荷的作用下保 持高的力学性能和尺寸稳定性,因而可应用于温度高的受力环境中。 pps 的介电常数很小,介电损耗相当低,表面电阻率和体积电阻率对频率、 温度、湿度的变化不敏感,是优良的电绝缘材料,它的耐电狐时间也较长,pps 的化学稳定性相当好,除了受强氧化酸,如浓硫酸、浓硝酸和王水的侵蚀外,它 不受绝大多数酸碱
11、盐的侵蚀,具有接近于PTFE的化学稳定性。在低于175 度时 不溶于任何已知的有机溶剂,pps 与一般有机溶剂接触时不会出现塑件开裂现 象。 流动性好,易成型,成型时几乎没有缩孔凹斑。 与各种无机填料有良好的亲和性。 增强改性后可提高其物理机械机械性能和耐热性( 热变形温度 ) , 增强材料有玻璃 纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维、金属纤维等,以玻璃纤维为主。无机填充料有滑 石、高岭土、碳酸钙、二氧化硅、二硫化钼等玻纤增强 PPS具有优异的热稳定 性、耐磨性、抗蠕变性、在宽范围(温度、湿度、频率 )内有极佳的机械性能和电 性能,介电量数小、介电损耗低。 作为耐高温,防腐涂料,涂层可以在180下长期使
12、用 ; 电子电器工业上作连接 器,绝缘隔板,端子,开关; 机械和粘密机械在做泵、齿轮、活塞环贮槽、叶片 阀件,钟表零部件,照相机部件; 汽车工业上汽化器。分配器部件,电子电气组 等零件,批气阀气,传感器部伯件; 家电部件有磁带录相机结构部件、品体二极 管、各种零件 ; 另个还用于宇航、航空工业,耐热性能优异其熔点超过 280, 热变形温度超过 260,长期使用温度为220-240。 pps 由于分子链是由苯环和硫原子交替排列组成,本身具有阻燃作用,无须 加入阻燃剂就可以达到UL-94-VO级水平。它的极限氧指数可达44%-53% ,与 pvc 相近,是一种自熄性塑料, pps 对紫外线、射线等
13、也很稳定,在照射时不会表面 发粘或分解的现象。 pps 的主要不足是韧性较差,冲击强度较低,熔体粘度不够稳定等。 1、应用领域: 电子方面:电视机、电脑上的高压元件、外壳、插座、接线柱,电动机的起动线 圈、叶片,电刷托架及转子绝缘部件,接触开关,继电器,电熨斗,吹风机,灯 头,暖风机, F级薄膜等。 汽车工业:适用于排气再循环阀及水泵叶轮,及汽化器、排气装置、排气调节阀、 灯光反射器、轴承、传感部件等。 机械工业:用作轴承、泵、阀门、活塞、精密齿轮、以及复印机、照相机、计算 机零部件,导管、喷雾器、喷油嘴、仪器仪表零件等。 化工领域:用于制作耐酸碱的阀门管道、管件、阀门、垫片及潜水泵或叶轮等耐
14、 腐蚀零部件。 工程塑料:制造汽车零部件、防腐涂层、电器绝缘材料等。 环保领域: PPS纤维滤料,应用于冶炼、化工、建材、火电、垃圾焚烧炉、燃煤 锅炉等行业高温恶劣的工况条件,是一种优质高效耐高温滤料。 餐具领域:用于制作筷子,勺子,碗盘等餐具。 3、PC (聚碳酸酯): 1、化学性质: 聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油。 聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。 PC是一种线型碳酸聚酯,分子中碳酸基团与另一些基团交替排列,这些基团可 以是芳香族, 可以是脂肪族, 也可两者皆有。 双酚 A型 PC是最重要的工业产品。 PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性。PC高分子量树脂有 很高的韧性,
15、悬臂梁缺口冲击强度为600900J/m,未填充牌号的热变形温度大 约为 130C ,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10C 。PC的弯曲模量可达 2400MPa 以上,树脂可加工制成大的刚性制品。低于100C 时,在负载下的蠕 变率很低。 PC耐水解性差,不能用于重复经受高压蒸汽的制品。 PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高,对缺口敏感,耐有机化学品性,耐刮 痕性较差,长期暴露于紫外线中会发黄。和其他树脂一样,PC容易受某些有机 溶剂的浸浊。 PC材料具有阻燃性,耐磨。抗氧化性。 3、主要功能 a、机械性能:强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有 变化); b、耐热老化性: 增
16、强后的 UL温度指数达 120140(户外长期老化性也很好) ; c、耐溶剂性:无应力开裂; d、对水稳定性:高温下遇水易分解(高温高湿环境下使用需谨慎); e、电气性能: 1、绝缘性能:优良(潮湿、高温也能保持电性能稳定, 是制造电子、电气零件的 理想材料); 2、介电系数: 3.0-3.2 ; 3、耐电弧性: 120s; f 、成型加工性:普通设备注塑或挤塑。 应用 PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业,其次 还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休 闲和防护器材等。 PC可用作门窗玻璃, PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所 和公
17、共场所的防护窗, 用于飞机舱罩, 照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。 PC 板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动 指示器, PC树脂用于汽车照相系统,仪表盘系统和内装饰系统,用作前灯罩, 带加强筋汽车前后档板,反光镜框,门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用 用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电 缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳, PC 可做低载荷零 件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的 手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光盘储存介质理想的 材料。PC瓶(
18、容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤, 作为可回收利用瓶(容器)。PC及 PC合金可做计算机架,外壳及辅机,打印机 零件。改性 PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血标本器具,血 液充氧器,外科手术器械,肾透析器等,PC可做头盔和安全帽,防护面罩,墨 镜和运动护眼罩。 PC薄膜广泛用于印刷图表,医药包装,膜式换向器。 聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,已推出了 光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的 品级牌号。 建材行业 聚碳酸酯板材具有良好的透光性,抗冲击性,耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定 性和良好的成
19、型加工性能, 使其比建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性 能优势。中国建有聚碳酸酯建材中空板生产线20 余条,年需用聚碳酸酯7 万 t 左右,到 2005 年达到 14 万 t 。 汽车制造业 聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能,而且耐候性好、硬度高,因此适用 于生产轿车和轻型卡车的各 医疗级 PC料 制作成的注射器 种零部件,其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制 的保险杠等。 根据发达国家数据, 聚碳酸酯在电子电气、 汽车制造业中使用比例 在 40% 50% ,中国在该领域的使用比例只占10% 左右,电子电气和汽车制造业是 中国迅速发展的支柱产业, 未来这些领
20、域对聚碳酸酯的需求量将是巨大的。预计 2005年中国汽车总量达300多万辆,需求量达到 3 万 t ,因而聚碳酸酯在这一领 域的应用是极有拓展潜力的。 医疗器械 由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒,且不发生 变黄和物理性能下降,因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透 明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中。如生产高压注射器、 外科手术 面罩、一次性牙科用具、血液分离器等。 航空、航天 随着航空、 航天技术的迅速发展, 对飞机和航天器中各部件的要求不断提高,使 得 PC在该领域的应用也日趋增加。据统计,仅一架波音型飞机上所用聚碳酸酯 部件就达 2500 个,单
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