第三章熱塑性聚酯和聚酰亞胺

1、第三章第三章 工程塑料工程塑料熱塑性聚酯熱塑性聚酯 1. 1. 概概 述述 由由飽和二元酸飽和二元酸和和飽和二元醇飽和二元醇縮聚得到的線縮聚得到的線性高聚物稱為熱塑性聚酯。性高聚物稱為熱塑性聚酯。 熱塑性聚酯品種很多，但目前最常使用的熱塑性聚酯品種很多，但目前最常使用的有兩種：有兩種：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和和聚對(duì)苯聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯二甲酸丁二醇酯 2. 2.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯：英文名稱英文名稱polyethylene terephthalatepolyethylene terephthalate，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱P

2、ETPET。分分子結(jié)構(gòu)式為：子結(jié)構(gòu)式為：（1 1）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介 PETPET是是飽和線形大分子飽和線形大分子，分子，分子主鏈主鏈上支鏈化程上支鏈化程度很低度很低，結(jié)構(gòu)規(guī)整，結(jié)構(gòu)規(guī)整，滿足緊密堆砌的要求，因滿足緊密堆砌的要求，因此此易于易于結(jié)晶結(jié)晶，導(dǎo)致，導(dǎo)致PETPET具有具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度。（2 2）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) PETPET分子主鏈中分子主鏈中含有含有剛性剛性的苯環(huán)的苯環(huán)和和極性的酯基極性的酯基，并且酯并且酯基和苯環(huán)之間形成基和苯環(huán)之間形成共軛體系共軛體系，使得，使得PETPET大分子大分子剛性強(qiáng)，剛性強(qiáng)，同時(shí)由于同時(shí)由于亞甲基亞甲基組成組成，又使得，又使得其具有一定的其具有一定的

3、柔順性柔順性。（2 2）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能力學(xué)性能PETPET具有具有較高的拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度，良好的較高的拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度，良好的耐磨性、耐蠕變耐磨性、耐蠕變性性；并；并可在較寬的溫度范圍內(nèi)?？稍谳^寬的溫度范圍內(nèi)保持這種良好的持這種良好的力學(xué)性能，其中力學(xué)性能，其中韌性韌性突出突出，是最強(qiáng)，是最強(qiáng)韌的熱塑性塑料之一韌的熱塑性塑料之一。（3 3）性能）性能 2. 2.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯熱性能熱性能PETPET樹脂樹脂的的熱穩(wěn)性較好，的的熱穩(wěn)性較好，長(zhǎng)期長(zhǎng)期使用溫度使用溫度為為120120，短期使用溫度可達(dá)短期使用溫度可達(dá)150150，脆化溫度脆化溫度為為 7070，

4、4040時(shí)仍時(shí)仍具有具有韌性；但有水存在時(shí)，在高溫下極韌性；但有水存在時(shí)，在高溫下極易易降解。降解。（3 3）性能）性能 2. 2.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯電學(xué)電學(xué)性能性能 PETPET雖然是雖然是極性極性聚合物，但分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性聚合物，但分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和幾何規(guī)整性，使它在干燥條件下具有良好的和幾何規(guī)整性，使它在干燥條件下具有良好的電絕緣性電絕緣性，因而常作絕緣材料，因而常作絕緣材料。 隨著隨著溫度溫度的升高，電絕緣性能有所下降，且電的升高，電絕緣性能有所下降，且電性能會(huì)受到性能會(huì)受到濕度濕度的影響。的影響。（3 3）性能）性能耐化學(xué)藥品性能耐化學(xué)藥品性能 PETPET在室

5、溫下對(duì)一些在室溫下對(duì)一些極性溶劑極性溶劑和和非極性溶劑非極性溶劑較較穩(wěn)定。穩(wěn)定。 不不耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，在強(qiáng)堿作用下能使其表面發(fā)生，在強(qiáng)堿作用下能使其表面發(fā)生水解，在水解，在水蒸氣水蒸氣的作用下也會(huì)發(fā)生水解，但在的作用下也會(huì)發(fā)生水解，但在高溫下高溫下可耐可耐高濃度的高濃度的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學(xué)光學(xué)性能性能優(yōu)良：優(yōu)良：用水用水冷卻冷卻PETPET的熔體，可得到的熔體，可得到完完全無(wú)定形的全無(wú)定形的PETPET，透光率高達(dá)透光率高達(dá)90%90%。耐候性優(yōu)良：耐候性優(yōu)良：在室外暴露在室外暴露6 6年，其力學(xué)性能仍可保年，其力學(xué)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氣體阻隔性優(yōu)良：氣體阻隔性優(yōu)良：對(duì)對(duì)OO2 2、HH2 2、COCO2 2等氣體有等氣體有較高較高的阻隔性，可作為食品包裝材料。的阻隔性，可作為食品包裝材料。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，但與其它，但與其它酯類樹脂相比，酯類樹脂相比，吸水性較低吸水性較低。（3 3）性能）性能纖維纖維類：用于類：用于紡織工業(yè)紡織工業(yè) 非非纖維纖維類類包裝包裝容器容器薄膜薄膜工程塑料工程塑料PETPET片材片材 2. 2.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（4 4）應(yīng)用應(yīng)用薄膜薄膜PETPET薄膜薄

7、膜拉伸強(qiáng)度高拉伸強(qiáng)度高、阻隔性好阻隔性好、尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性極好極好，電氣性能、耐熱性、耐磨性、耐化學(xué)藥電氣性能、耐熱性、耐磨性、耐化學(xué)藥品性優(yōu)良品性優(yōu)良，透明度透明度可達(dá)可達(dá)9090%。 2. 2.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（4 4）應(yīng)用應(yīng)用主要應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用領(lǐng)域 感光膜感光膜：PETPET薄膜最大的應(yīng)用領(lǐng)域，用于制造薄膜最大的應(yīng)用領(lǐng)域，用于制造電影膠片片基電影膠片片基、各種照相膠片、各種照相膠片膜膜、X X射線膠片等射線膠片等。 磁帶磁帶膜：膜：錄音帶錄音帶、錄像帶、電腦軟磁盤、攝像、錄像帶、電腦軟磁盤、攝像機(jī)磁帶等。機(jī)磁帶等。薄膜薄膜 包裝包裝材料：材料：食品、食品、藥

8、品、咖啡、香煙、紡織品、藥品、咖啡、香煙、紡織品、精密儀器、電器元件等精密儀器、電器元件等包裝包裝；與與其它其它樹脂復(fù)合樹脂復(fù)合制成制成復(fù)合膜，適用于冷凍和高溫耐熱處理食品的包裝。復(fù)合膜，適用于冷凍和高溫耐熱處理食品的包裝。薄膜薄膜 電氣絕緣材料：電氣絕緣材料：電線電線和電纜護(hù)套、電容器、和電纜護(hù)套、電容器、光敏電阻光敏電阻、絕緣、絕緣膠帶、薄膜開關(guān)、柔性印刷電路膠帶、薄膜開關(guān)、柔性印刷電路板等板等。 辦公辦公用品：用品：如如復(fù)印膠片、投影膠片、復(fù)寫膜、復(fù)印膠片、投影膠片、復(fù)寫膜、書封面、標(biāo)簽、相冊(cè)、地圖覆面等。書封面、標(biāo)簽、相冊(cè)、地圖覆面等。薄膜薄膜 2. 2.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲

9、酸乙二醇酯（4 4）應(yīng)用應(yīng)用汽車領(lǐng)域：汽車領(lǐng)域：汽車風(fēng)擋、后視鏡、鉸鏈、汽車前燈汽車風(fēng)擋、后視鏡、鉸鏈、汽車前燈框、火花塞接線端、配電盤罩等框、火花塞接線端、配電盤罩等。機(jī)械領(lǐng)域：機(jī)械領(lǐng)域：凸輪、齒輪、發(fā)電設(shè)備、泵殼體、電凸輪、齒輪、發(fā)電設(shè)備、泵殼體、電動(dòng)機(jī)架等。動(dòng)機(jī)架等。 工程塑料工程塑料（4 4）應(yīng)用應(yīng)用 PETPET瓶主要用于瓶主要用于食品、飲料食品、飲料包裝包裝：如：如啤酒瓶、食啤酒瓶、食用油瓶、調(diào)味瓶、碳酸飲料瓶、礦泉水瓶、純凈用油瓶、調(diào)味瓶、碳酸飲料瓶、礦泉水瓶、純凈水瓶等水瓶等。包裝容器包裝容器（4 4）應(yīng)用應(yīng)用 在在非食品非食品領(lǐng)域領(lǐng)域：用于：用于包裝農(nóng)藥、醫(yī)藥和包裝農(nóng)藥、醫(yī)藥

10、和日用品日用品等，等，如化妝品、洗滌劑、香水等。如化妝品、洗滌劑、香水等。包裝容器包裝容器（4 4）應(yīng)用應(yīng)用 非非結(jié)晶性結(jié)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裝。包裝。 結(jié)晶性結(jié)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范圍內(nèi)使用范圍內(nèi)使用。 發(fā)泡發(fā)泡PETPET：可耐可耐150220150220高溫，高溫，在食品包裝、微在食品包裝、微波容器、保溫層、屋頂絕緣層、電線絕緣、汽車等波容器、保溫層、屋頂絕緣層、電線絕緣、汽車等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。領(lǐng)域獲得應(yīng)用。片材片材（4 4）應(yīng)用應(yīng)用聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯聚對(duì)苯二甲酸

11、丁二醇酯( (polybutylenepolybutylene terephthalate; terephthalate; 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PBT) PBT) 分子結(jié)構(gòu)式為：分子結(jié)構(gòu)式為： 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯（1 1）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介亞甲基亞甲基重復(fù)重復(fù)單元增加單元增加為為4 4個(gè)個(gè)，柔性，柔性鏈長(zhǎng)度鏈長(zhǎng)度增加增加，剛，剛性鏈所占比例性鏈所占比例下降下降，即，即PBTPBT的分子的分子柔順性增加柔順性增加，因，因此，此，PBTPBT的剛性、硬度、的剛性、硬度、TgTg和熔點(diǎn)都比和熔點(diǎn)都比PETPET低，韌低，韌性比性比PETPET高，結(jié)晶速率比高，結(jié)晶速率比PETPET快，成型

12、加工更容易快，成型加工更容易。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)和性能 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 力學(xué)性能力學(xué)性能PBTPBT的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均低低于于PETPET的相應(yīng)性的相應(yīng)性能能，有，有優(yōu)異的優(yōu)異的沖擊韌性沖擊韌性，但但PBTPBT樹脂對(duì)缺口敏感樹脂對(duì)缺口敏感性高。性高。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)和性能 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 熱學(xué)熱學(xué)性能性能PBTPBT的熱穩(wěn)定性較好的熱穩(wěn)定性較好，但，但在在高溫高溫和和高濕度高濕度條件下條件下，易易水解水解，導(dǎo)致機(jī)械性能降低，導(dǎo)致機(jī)械性能降低。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)和性能 3.3

13、.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 電學(xué)電學(xué)性能性能PBTPBT電性能優(yōu)良，并電性能優(yōu)良，并對(duì)濕度變化不敏感對(duì)濕度變化不敏感，在，在150150，電性能仍保持不變。電性能仍保持不變。溫度、時(shí)間、頻率溫度、時(shí)間、頻率等因素的等因素的變化對(duì)其影響很小。變化對(duì)其影響很小。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)和性能 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 結(jié)晶性結(jié)晶性能能PBTPBT的結(jié)構(gòu)決定其可的結(jié)構(gòu)決定其可結(jié)晶，結(jié)晶，PBTPBT的結(jié)晶速率比的結(jié)晶速率比PETPET快快得得多，因此多，因此，加工性能優(yōu)于，加工性能優(yōu)于PETPET。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)和性能 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯

14、二甲酸丁丁二醇酯二醇酯 化學(xué)化學(xué)性能性能 耐化學(xué)性耐化學(xué)性優(yōu)良，可耐絕大多數(shù)優(yōu)良，可耐絕大多數(shù)溶液，特別溶液，特別能能耐耐汽油、機(jī)油、剎車液、焊接油汽油、機(jī)油、剎車液、焊接油等，即使等，即使在較高在較高溫度下，也可耐不少化學(xué)品的侵蝕，包括大多溫度下，也可耐不少化學(xué)品的侵蝕，包括大多數(shù)汽車液體數(shù)汽車液體。 在在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑環(huán)境中耐受能力下降；環(huán)境中耐受能力下降；6060以上易受芳烴和酮的侵蝕以上易受芳烴和酮的侵蝕。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)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數(shù)很小，僅大于氟塑料，磨耗量比本身摩擦系數(shù)很小，僅大于氟塑

15、料，磨耗量比PCPC和和POMPOM小小很多，增強(qiáng)很多，增強(qiáng)后適于做各種轉(zhuǎn)動(dòng)、滑后適于做各種轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)的耐磨部件。動(dòng)的耐磨部件。（2 2）結(jié)構(gòu)和性能）結(jié)構(gòu)和性能 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯PBTPBT具有優(yōu)良的力學(xué)、電氣、耐化學(xué)腐蝕、易成具有優(yōu)良的力學(xué)、電氣、耐化學(xué)腐蝕、易成型和低吸濕性等特點(diǎn)型和低吸濕性等特點(diǎn)，應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域包括領(lǐng)域包括電子電氣、電子電氣、汽車工業(yè)、家用電器、儀器儀表、通訊和各種機(jī)汽車工業(yè)、家用電器、儀器儀表、通訊和各種機(jī)械制造械制造。（3 3）應(yīng)用）應(yīng)用 3.3.聚對(duì)苯二甲酸聚對(duì)苯二甲酸丁丁二醇酯二醇酯聚酰亞胺聚酰亞胺工程塑料工程塑料聚酰亞胺（聚酰亞胺

16、（PIPI）：是主鏈）：是主鏈上含有上含有酰亞胺環(huán)酰亞胺環(huán)的一類聚的一類聚合物，其中以含有合物，其中以含有酞酰亞胺酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。 1. 1. 概概 述述全芳香聚酰亞胺分解全芳香聚酰亞胺分解溫度一般都在溫度一般都在500500左右，左右，是是迄今聚合物中迄今聚合物中熱穩(wěn)定性最高熱穩(wěn)定性最高的品種之一的品種之一。聚酰亞胺聚酰亞胺可耐極低溫可耐極低溫，如在，如在269269的液態(tài)氦的液態(tài)氦中不會(huì)脆裂中不會(huì)脆裂。 2. 2. 聚酰亞胺的性能聚酰亞胺的性能（1 1）熱性能）熱性能聚酰亞胺聚酰亞胺具有優(yōu)良的機(jī)械性能具有優(yōu)良的機(jī)械性能，未填充的塑料，未填充的塑料的抗張強(qiáng)

17、度都在的抗張強(qiáng)度都在100Mpa100Mpa以上，均苯型聚酰亞以上，均苯型聚酰亞胺的胺的薄膜為薄膜為170Mpa170Mpa以上，而聯(lián)苯型以上，而聯(lián)苯型聚酰亞胺聚酰亞胺達(dá)到達(dá)到400400MpaMpa。 2. 2. 聚酰亞胺的性能聚酰亞胺的性能（2 2）力學(xué)性能）力學(xué)性能不不溶于有機(jī)溶劑，對(duì)稀酸溶于有機(jī)溶劑，對(duì)稀酸穩(wěn)定穩(wěn)定；不大不大耐水解耐水解，使聚酰亞胺可以，使聚酰亞胺可以利用利用堿性水解堿性水解回收原料二酐和二胺回收原料二酐和二胺。 2. 2. 聚酰亞胺的性能聚酰亞胺的性能（3 3）化學(xué)藥品性能）化學(xué)藥品性能 良好的介電性能良好的介電性能，在寬廣的溫度范圍和頻率，在寬廣的溫度范圍和頻率范圍

18、內(nèi)仍能保持在較高的水平。范圍內(nèi)仍能保持在較高的水平。（4 4）電性能）電性能（5 5）耐輻射性能）耐輻射性能 聚酰亞胺具有聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能很高的耐輻照性能，其薄膜在，其薄膜在5 510109 9radrad快電子輻照后強(qiáng)度保持率為快電子輻照后強(qiáng)度保持率為9090。聚酰亞胺聚酰亞胺無(wú)毒無(wú)毒，可用來(lái)制造餐具和醫(yī)用器具，可用來(lái)制造餐具和醫(yī)用器具，并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有并經(jīng)得起數(shù)千次消毒。有一些聚酰亞胺還具有很好的很好的生物相容性，生物相容性，如如3D3D打印的口腔保護(hù)器打印的口腔保護(hù)器。 2. 2. 聚酰亞胺的性能聚酰亞胺的性能聚酰亞胺是聚酰亞胺是自熄性自熄性聚合物，發(fā)

19、煙率低。聚合物，發(fā)煙率低。（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熱性最好耐熱性最好的品種之一，的品種之一，有的品種可長(zhǎng)期承受有的品種可長(zhǎng)期承受290290高溫，短高溫，短時(shí)間承受時(shí)間承受490490的高溫，另外力學(xué)性能、耐疲勞性能、的高溫，另外力學(xué)性能、耐疲勞性能、難燃性、尺寸穩(wěn)定性、電性能都好，成型收縮難燃性、尺寸穩(wěn)定性、電性能都好，成型收縮率小，耐油、一般酸和有機(jī)溶劑，不耐堿，有率小，耐油、一般酸和有機(jī)溶劑，不耐堿，有優(yōu)良的耐摩擦，磨耗性能。優(yōu)良的耐摩擦，磨耗性能。 3. 3. 聚酰亞胺的應(yīng)用聚酰亞胺的應(yīng)用由于由于上述性能特點(diǎn)，上述性能特點(diǎn)，聚酰亞胺聚酰亞胺

20、在在每一個(gè)方面都每一個(gè)方面都顯示了極為突出的顯示了極為突出的性能性能，在，在眾多眾多的聚合物中，的聚合物中，很難找到如聚酰亞胺這樣具有如此廣泛的應(yīng)用很難找到如聚酰亞胺這樣具有如此廣泛的應(yīng)用方面方面。 3. 3. 聚酰亞胺的應(yīng)用聚酰亞胺的應(yīng)用薄膜薄膜：是聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機(jī)是聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機(jī)的槽絕緣及電纜繞包的槽絕緣及電纜繞包材料，透明材料，透明的聚酰亞胺薄的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太陽(yáng)能電池底版膜可作為柔軟的太陽(yáng)能電池底版。涂料涂料：作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用涂料使用。 3. 3. 聚酰亞胺的應(yīng)用聚酰亞胺的應(yīng)用先進(jìn)先進(jìn)復(fù)合材料：復(fù)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，是是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一。美國(guó)美國(guó)的超音速的超音速客機(jī)：飛行客機(jī)：飛行時(shí)表面溫度為時(shí)表面溫度為177177，要求使用壽命為要求使用壽命為60000h60000h，5050%的結(jié)構(gòu)材料為以的結(jié)構(gòu)材料為以熱