工程塑料培训课件

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❖热性能
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。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。
❖电性能
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
❖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。
❖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
工程塑料的主要特性
❖化学稳定性
对酸、碱和一般有机溶剂都有很好的抗腐蚀性。
❖较好的制件尺寸稳定性
❖有较高的耐热性
工程塑料
Contents
1 工程塑料 2 聚酰胺 3 聚碳酸酯
什么是工程塑料?
工程塑料英文名为:engineering-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。一般指能承受一定的外力作用,并有良好 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。如ABS、尼龙、 聚碳酸酯、聚砜等。
工程塑料的主要特性
❖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1600,铝1500)
❖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
工程塑料的主要特性
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。
聚碳酸酯的性能
❖力学性能
典型的强韧聚合物,具有良好的综合力学性能, 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。
工程塑料的发展
❖ 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的应用需求迅速示增长,80年代的 增长速度接近13%,90年代保持在8~9%
脂肪族聚酰胺的结构与性能
❖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的透明区增加。
脂肪族聚酰胺的结构与性能
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聚甲醛的成型工艺性
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80~130oC来消除。
4. 聚甲醛吸湿性小,一般可不干燥,也可在110oC下干燥2h。 5. 聚甲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.
冲击强度比PS高18倍,比HDPE高7~8 倍,是ABS的2倍,可与玻璃钢相比
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,可在较宽的温度范围内保持良好的电性能。
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聚甲醛的应用
聚甲醛(耐有机溶剂,耐磨, 抗蠕变,耐疲劳等)
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❖ 聚酯(PET) ❖ 常用的聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯(PET),
它是由对苯二甲酸与乙二醇进行缩聚反应制得的, 也是生产涤纶纤维的原料。这种聚酯具有耐热性 和良好的耐磨性,而且有一定强度和优良的不透 气性。聚对苯二甲酸乙二酯制成的双向拉伸薄膜 广泛用于录音带、电影及照相软片等。双向拉伸 吹塑制品的瓶子,由于透明及二氧化碳不易透过, 常用作碳酸饮料的容器。
工程塑料的主要特性
❖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, 与加工金属相对,可节省能耗50%左右,而且缩短工时, 成品率高。
聚酰胺(尼龙)
Nylon
什么是聚酰胺
聚酰胺,又称尼龙(Nylon),是 一种人造多聚物、纤维、塑料,发 明于1935年,发明者为美国威尔明 顿杜邦公司的华莱士·卡罗瑟斯, 最早的尼龙制品是尼龙制的牙刷的 刷子,今天,尼龙纤维是多种人造纤 维的原材料,硬的尼龙被用在建筑业中。
❖ 耐化学性能
具有良好的化学稳定性,由于其高的内聚能和结晶性, 使其不溶于普通溶剂(醇、酯、酮类),耐许多化学药品, 不受弱酸碱、油脂及清洁剂等影响。对盐水、细菌和霉菌 都很稳定。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
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℃
工程塑料的主要特性
❖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。
❖ 纤维工业:可望作为衣料及工业用 纤维材料
聚碳酸酯
Polycarbonate( PC)
生活中的聚碳酸酯
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-100~130oC长期使用
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。
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。
聚甲醛的物理力学性能
均聚甲醛的力学强 度略高10~20%
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聚甲醛的化学性能
❖ 弱极性结晶聚合物; ❖ 内聚能密度高; ❖ 溶解度参数大;
耐非极性溶剂,但不耐强酸和 强氧化剂,酚类,有机卤化物 及强极性有机溶剂。
如:聚甲醛低的吸水率(0.20~0.27%),使在潮湿环境 仍保持尺寸和形状的稳定性。
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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形。令外,PA吸 水率高。应该在成形前对树脂进行干燥。
❖ PA的应用极其广泛
1. 机械设务: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
半芳香聚酰胺的产品
❖ 均聚半芳香聚酰胺产 品
▪ 透明尼龙 ▪ 尼龙MXD6 ▪ 尼龙6T ▪ 尼龙9T ▪ 尼龙12T
❖ 共聚半芳香聚酰胺产 品
▪ 德国(BASF)半芳香 族共聚酰胺模塑料
生活中的工程材料
工程塑料的发展
❖ 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。
❖ 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
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❖聚苯醚 (PPO) ❖ 聚苯醚是本世纪60年代发展起来的高强度工
程塑料,它有很高的机械强度和抗蠕变性能;电 性能优异,耐高温于120℃,且在很宽的温度范 围内,尺寸稳定,机械性能和电性能变化很小; 吸湿很小,耐水蒸汽蒸煮。广泛用在电子、电器 部件、医疗器具、照相机和办公器具等方面。
▪ 日本(三井化学)半芳 香族共聚酰胺
▪ 日本(可东丽)PA9MT
▪ 法国(埃勒夫阿托)高 度耐化学试剂的透明尼 龙
▪ 中国(郑州大学)尼龙 12T/12I
半芳香族的应用
主要应用于以下几个方面:
❖ 电气电子工业:作为SMT(surface Mount Technology)基板。
❖ 汽车工业:制作轴承支架、传动齿 轮等
❖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。
聚醚类工程塑料
❖ 分子主链上含有醚键(— O—)和硫醚键(—S—) 的聚合物统称聚醚塑料;
❖ 结构通式
,
;
பைடு நூலகம்
❖ 本章分别介绍聚甲醛(POM) ,聚苯醚(PPO), 改性聚苯醚。
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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7~9%的速度递增。虽然仅占全部塑料的 2~3%,但其优异的性能是其他材料不能比拟 的。
工程塑料的状况
工程塑料的分类
❖ 按聚合物结构单元和重复单元特征分类 可分为聚酯,聚芳杂环化合物,聚酰氨,聚醚和含氟
世界上第一种完全人造的纤维
脂肪族聚酰胺的结构与性能
❖ 力学性能 典型的强而韧聚合物,综合力性能优于
一般的通用塑料。
1. 测试环境和条件(温湿度,加载速率)对力学性能影响 大(水分有增塑作用)。
2. 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。
脂肪族聚酰胺的结构与性能
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聚甲醛的改性
❖ 玻璃纤维增强聚甲醛
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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 250oC,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。
塑料五类
❖ 按长期连续使用温度来划分 通用工程塑料:聚酰胺,聚碳酸酯,聚甲醛,聚苯醚
和热塑性聚酯。 特种工程塑料:聚酰亚胺,聚砜,聚苯硫醚,聚醚,
聚苯酯,聚芳酯等等。
工程塑料的主要特性
工程塑料的主要特性:
❖ 质量轻、相对密度小 工程塑料的相对密度一般在1.0~2.0之间,远低于金属,
可替代一些传统的金属材料,减轻自重,用于航空飞行器、 车辆等领域。
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