第8章 其他工程塑料

廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室廣東高校高分子材料加工工程技術(shù)開發(fā)中心陳大華二〇二〇年一月十日塑料材料與助劑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、熱塑性聚酯3、丙烯酸類塑料4、聚苯醚（PPO)31、聚甲醛（POM）聚甲醛概述聚甲醛概述聚甲醛的結(jié)構(gòu)與性能聚甲醛的成型加工與應(yīng)用聚甲醛為大分子鏈上含有氧化亞甲基(-CH2-O-）重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的一類聚合物，（Polyacetal或polyformaldehyde或Polyoxymethylene，POM）。聚甲醛于20世紀(jì)50年代由杜邦公司研制開發(fā)，是第三大通用工程塑料。依結(jié)構(gòu)不同，可分為均聚POM和共聚POM。POM以非常突出的耐磨性和自潤滑性能著稱，因此常用于齒輪和拉鏈材料。POM生產(chǎn)商有美國杜邦、日本寶理、三菱及國內(nèi)的云天化等聚甲醛（POM）概述均聚POM：以甲醛或三聚甲醛為原料合成，大分子鏈上重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為氧化亞甲基。共聚POM：以三聚甲醛和3％~5％的二氧化五環(huán)為原料合成，大分子鏈上重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為氧化亞甲基和二氧五環(huán)基兩種。聚甲醛（POM）的合成POM分子主鏈主要由－C-O-鍵組成，結(jié)構(gòu)規(guī)整、對稱、分子間力作用大、弱極性，是一種沒有側(cè)鏈、堆砌緊密、高密度的結(jié)晶性聚合物。高密度和高結(jié)晶度是POM具有優(yōu)良力學(xué)性能和耐熱性的主要原因。均聚POM由純-C-O-鍵構(gòu)成；共聚POM在-C-O-鍵之間分布著少量的-C-C-鍵。均聚POM的規(guī)整性比共聚POM好，故均聚POM的密度、結(jié)晶度、機(jī)械強(qiáng)度較共聚POM稍高。C-O鍵比C-C鍵能弱一些，所以不管是均聚還是共聚POM熱穩(wěn)定都較差，成型加工時(shí)特別容易分解，在工程塑料中最差。熱敏性塑料。POM的結(jié)構(gòu)與性能共聚POM熱穩(wěn)定性為什么比均聚POM好一些？POM的結(jié)構(gòu)與性能POM為白色不透明的粉料或粒料，硬而質(zhì)密，制品表面光滑有光澤，與象牙相似，易燃，火焰上黃下藍(lán)，有熔融滴落，有刺激性的甲醛味和魚腥味。POM密度為1.41-1.43g/cm3，為常用塑料中最高的。POM為弱極性結(jié)晶型塑料，結(jié)晶度在工程塑料中最高。POM的結(jié)構(gòu)與性能POM的力學(xué)性能比較好，特別是剛性高、硬度高、耐磨性高、抗蠕變性能及抗疲勞性能好。所以特別適合做齒輪、軸承等耐磨部件，與PA比較像，但更優(yōu)于PA。POM呈弱極性，因此具有較好的電絕緣性能和較低的介電常數(shù)和介電損耗。POM因?yàn)槿鯓O性和高結(jié)晶，因此具有較好的耐化學(xué)藥品性能。均聚POM熔點(diǎn)在180oC左右，共聚POM熔點(diǎn)在160oC左右。Tg也比較低，因此具有較好的耐熱性和耐低溫性。POM耐候性差，戶外長期使用表面容易粉化、制品變脆。較少戶外使用。POM的成型加工與應(yīng)用POM的加工特性POM吸水率不高，一般可不干燥。但進(jìn)行干燥處理可提高制品表面的光澤度，干燥溫度110℃，時(shí)間2h。POM具有明顯的熔點(diǎn)，熔體為非牛頓流體，熔體粘度對溫度敏感性小，對剪切應(yīng)力敏感性大。POM的熱穩(wěn)定性差，特別是溫度超過250℃，分解速度會(huì)加快，并溢出甲醛的氣體，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨āＲ虼吮仨殗?yán)格控制溫度和熔融停留時(shí)間。另外還需要加入熱穩(wěn)定助劑和雙氰胺等甲醛吸收劑。POM由于高結(jié)晶，因此成型收縮率比較大，可達(dá)2-3%。POM的成型加工與應(yīng)用POM的成型方法以注塑、擠出、吹塑為主，其中注塑注塑最多。POM還可采用車、鋸、銑等機(jī)械加工的方式制作制品。POM材料POM主要用于汽車、建筑、機(jī)械、包裝、電子/電器及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。POM改性材料增強(qiáng)POM：以玻璃纖維、碳纖維及玻璃球等為增強(qiáng)材料，以玻璃纖維最常用。增強(qiáng)后POM的力學(xué)性能、疲勞強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度和耐熱性都有明顯提高，線膨脹系數(shù)大幅度降低。耐磨POM：在POM中加入F4、石墨、二硫化鉬、潤滑油及低分子量PE等，可進(jìn)一步提高其耐磨耗性能。POM共混改性，配分設(shè)計(jì)時(shí)，熱穩(wěn)定需要必須重點(diǎn)考慮。一般采用抗氧劑和甲醛捕捉（吸收）劑并用2、熱塑性聚酯

熱塑性聚酯概述熱塑性聚酯樹脂是一類由飽和的二元酸和飽和二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)得到的在大分子主鏈上具有酯基重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的線形聚合物。主要工業(yè)化品種為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。PBT及PET材料已完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化PBT和PET均具有較高的強(qiáng)度、剛性、耐熱性和耐老化性能PBT和PET的制備PBT是以對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫□ズ?,4丁二醇為原料通過酯交換法或直接酯化法制得PET是以對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫□ズ鸵叶紴樵贤ㄟ^酯交換法或直接酯化法制。熱塑性聚酯的結(jié)構(gòu)與性能苯撐基：剛性基團(tuán)，提供剛性、力學(xué)性能、耐化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性酯基：極性基團(tuán)，賦予較強(qiáng)的分子間作用力、一定的吸水性和水解性，與苯撐基形成大共軛體系，更增大了分子鏈的剛性；乙基和丁基，柔性基團(tuán)，賦予分子鏈一些柔性，丁基賦予的柔性更大大分子鏈規(guī)整，各基團(tuán)排列整齊，具有一定的結(jié)晶取向能力PBTPET熱塑性聚酯的結(jié)構(gòu)與性能因此PBT和PET都具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和剛性、較高的耐熱性、較好的耐化學(xué)藥品性。PBT和PET樹脂的韌性都不算好，PET更差（結(jié)晶度越高越差）。PBT和PET的極性沒有PA那么大，因此電絕緣性能良好。加上耐溫性不錯(cuò)，吸水性小，因此是比較優(yōu)異的絕緣材料。PBT和PET都具有較好的熱穩(wěn)定性和耐候性，因此抗老化性能優(yōu)異。熱塑性聚酯的結(jié)構(gòu)與性能PBT和PET在性能特點(diǎn)上有些區(qū)別，從分子結(jié)構(gòu)上就可以看出。結(jié)晶速度和結(jié)晶度的區(qū)別Tm和Tg的區(qū)別韌性的區(qū)別阻燃性能的區(qū)別請說明這些區(qū)別PBTPETPBT樹脂為乳白色不透明的粒子，PET樹脂為無色透明或乳白色不透明的粒子。PBT和PET不易著火和燃燒，燃燒時(shí)熔融并爆裂成碎片，火焰呈橙色，有少量黑煙，離火緩慢自熄，有酸味。PBT樹脂：密度約1.32g/cm3；Tg約40oC，Tm約225oCPET樹脂：密度約1.36g/cm3；Tg約80oC，Tm約255oC熱塑性聚酯的的一般性能酯基的存在，吸水且高溫加工時(shí)對水比較敏感發(fā)生水解，因此必須烘干，在加工前必須干燥處理，PET在135℃下干燥2－4h；PBT在120℃下干燥3－6h。成型加工時(shí)都具有較好的流動(dòng)性。由于結(jié)晶，成型收縮率較大PBT成型加工性能比PET要好得多，主要體現(xiàn)在：PET的熔融流動(dòng)溫度260℃以上，分解溫度300℃，可加工溫度范圍??；其二，PET結(jié)晶速度很慢，成型周期更長，一般需要添加成核劑等助劑提高結(jié)晶速度。PET還存在冷結(jié)晶現(xiàn)象熱塑性聚酯的加工特性與應(yīng)用PET礦泉水瓶倒入開水，瓶壁會(huì)由透明變?yōu)榘咨煌该?，這是為什么？PET樹脂除了纖維用途外(滌綸），用途廣泛。比如PET薄膜用于包裝、PET吹塑制成各種飲料瓶。PET改性后應(yīng)用于汽車、電子電氣、線圈骨架、機(jī)械等領(lǐng)域。PET的改性品種主要有玻纖增強(qiáng)和阻燃增強(qiáng)兩種。共聚PET品種主要用于薄膜、片材及各種瓶、管等熱塑性聚酯的成型加工與應(yīng)用PBT和PET的成型以注塑、擠出和吹塑為主。PBT樹脂除了纖維用途外，大部分都需要改性后應(yīng)用于注塑制品，其中以玻纖增強(qiáng)改性和阻燃增強(qiáng)改性為主。PBT工程塑料主要應(yīng)用有連接器、CPU冷卻風(fēng)扇、照明燈具殼體、線圈骨架等，廣泛應(yīng)用于汽車、家電、IT、電子電氣等領(lǐng)域。熱塑性聚酯的成型加工與應(yīng)用其他熱塑性聚酯品種PTT（聚對苯二甲酸丙二醇酯）：半結(jié)晶高聚物，熔點(diǎn)228℃，結(jié)晶性能介于PBT和PET之間。PCT（聚對苯二甲酸-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯）：耐高溫、半結(jié)晶性的熱塑性聚酯塑料，熔點(diǎn)高達(dá)285℃。PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）：

半結(jié)晶，熔點(diǎn)265℃PEN化學(xué)結(jié)構(gòu)與PET相似，不同之處在于分子鏈中PEN由剛性更大的萘環(huán)代替了PET中的苯環(huán)。萘環(huán)結(jié)構(gòu)使PEN比PET具有更高的物理機(jī)械性能和耐熱性。目前已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的可生物降解塑料PLA和PBAT都是熱塑性聚酯。PLA(聚乳酸）PBAT(己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)3、丙烯酸類塑料丙烯酸類塑料丙烯酸類塑料是指由丙烯酸及酯類聚合而成的高聚物。其中產(chǎn)量最大，用途最廣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）俗稱有機(jī)玻璃。PMMA是一種高透明的無定形塑料，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還是要韌得多。PMMA在常用塑料中具有最高的表面硬度和光澤，因此具有優(yōu)異的耐劃傷性能。PMMA對缺口敏感。PMMATg約104oC，由于不結(jié)晶，因此耐熱性不算高PMMA具有極佳的耐候性，長時(shí)間戶外使用“無壓力“PMMA塑料PMMA成型加工以擠出、注塑、澆注、熱成型為主PMMA廣泛應(yīng)用于陽光板、鏡片、醫(yī)學(xué)材料、日用品等領(lǐng)域PMMA還經(jīng)常用來和其他塑料如ABS等共混制備高光澤免噴涂塑料，并具有較好的耐刮擦性能。4、聚苯醚(PPO)塑料聚苯醚(PPO)塑料

分子主鏈上含有醚鍵（-O-）和硫醚鍵（-S-）的聚合物統(tǒng)稱為聚醚類塑料，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(又稱聚苯撐氧），縮寫PPO或PPE，密度1.06g/cm3，純PPO樹脂一般是白色或微黃粉末狀。聚苯醚(PPO)塑料從主鏈結(jié)構(gòu)可以看出：聚苯醚是具有良好耐熱性（Tg高達(dá)210oC)的非晶態(tài)熱塑性工程塑料，具有良好的機(jī)械性能。尺寸穩(wěn)定，適于制造精密制品。分子極性小，介電性能和電絕緣性能居五大工程塑料之首。且耐酸堿，非常適于潮濕、高溫、有負(fù)載，且要求優(yōu)良的機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性和電性能的場合。主鏈上的酚氧基在高溫下容易被氧化發(fā)生交聯(lián)或支化形成凝膠。聚苯醚具有很好的阻燃性，離火能自熄，是本征阻燃高聚物缺點(diǎn)：熔融溫度高、熔體粘度大、流動(dòng)性差、加工困難、制品耐有機(jī)溶劑性差、耐油性差、易開裂、耐侯性差。改性聚苯醚(MPPO)塑料由于純PPO樹脂流動(dòng)性極差，難以加工，因此一般都需要和能夠提高其流動(dòng)性能的其他塑料一起共混改性，改善其成型加工性能，主要有以下幾種：PPO/HIPS:隨PS含量的增加，力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性均下降PPO/PAPPO/PPS……在上述的基礎(chǔ)上進(jìn)行玻纖增強(qiáng)等改性。90%以上的PPO樹脂都是要和其他塑料一起共混改性