聚邻苯二酰胺-PPA.doc

注塑资料72006年12月12日 星期二 23:28聚邻苯二酰胺 聚邻苯二酰胺（简称PPA）树脂是以对苯二甲酸或邻苯二甲酸为原料的半芳香族聚酰胺。既有半结晶态的，也有非结晶态的，其玻璃化温度在255F左右。非结晶态的PPA主要用于要求阻隔性能的场合；半结晶态的PPA树脂主要用于注塑加工，也用于其它熔融加工工艺。下文主要介绍后者半结晶态PPA树脂，特别注明的除外。半结晶态PPAS的熔点约为590F，以不透明矩形切片的形式供应。 性能 PPA树脂比脂肪类聚酰胺如尼龙6，6等更结实坚硬；对水分的敏感度更低；热性能更好；而且蠕变、疲劳和耐化学品性能也好得多。例如：含 45玻璃短纤维的PPA树脂，抗张强度约276MPa，弯曲模量超过13786MPa，热变形温度（HDT）549F。即使矿物填料级的PPA，抗张强度也能达到117MPa。PPA树脂的延展性不如尼龙6，6，然而，已经开发出未增强的冲击改性级PPA树脂，其缺口悬臂梁式冲击强度高达20英尺$#8226磅英寸。 所有的聚酚胺都吸收一定的水分，引起增塑作用和尺寸改变。例如尼龙6，6，在23F下，相对湿度为100时，能吸收89的水分，这使其玻璃化温度由65C降到一20，尺寸增加23。在相同条件下，PPA树脂能吸收约6%的水分，但其玻璃化温度Tg不会低于40，伴随的尺寸增长不超过 10。 正如前面所提过的，用玻璃增强的PPA树脂有很高的HDT值，能耐受很高温度的短期作用，例如：在一个供炉中或者在蒸汽相和在红外逆流团结过程中。PPA树脂的热氧化稳定性使它能耐长期高温作用，玻璃增强级PPA，在20 000小时内，其连续使用温度可达330F。 在正常环境条件下，PPA树脂通常对脂肪烃、芳香烃、氯代烃、酯、酮、醇和大多数水溶液表现出优秀的抗溶性。这类树脂不能经受极强的酸和强氧化剂的作用。可溶于酚和甲酚。PPA并非天生阻燃，根据UL94标准，阻燃级牌号的树脂的定级为VO，直至0031英寸厚度。 加工 尽管其它熔融工艺也能使用，绝大多数PPA树脂是用传统注塑法加工的。把 PPA原料预干燥到低于 01的湿度水平，然后装入热密封的金属村里袋子或盒子内，这些容器能保证PPA原料在加工前不用再干燥。加工工艺可接受的湿度水平是015或更低。加工湿的树脂能使分子量降低，造成相应的机械性能上的损失。使用干燥剂贮斗式干燥器，在175F条件下很容易把树脂干燥到露点湿度达一25F甚至更低。干燥时间视吸收的水量而定，一般在416个小时范围内。 注塑时熔融温度在615650F范围内，物料在机筒内的停留时间不超过10分钟，这样注塑出来的产品机械性能最佳。要求模具温度至少275F，以便得到完全结晶和尺寸稳定性最佳的产品。具有部分厚壁的部件，由于冷却速度慢，可以在较低的模温下注塑。模温对于成品部件的表面外感最佳化是至关重要的。用于真空镀金属成电镀金属的矿物填料级PPA树脂的模具表面温度要求350F。 用途 由于PPA树脂的杰出的物理、热和电性能，尤其是适中的成本，使它有广阔的应用范围。这些性能和优良的耐化学性一起，使PPA成为汽车工业许多用途的候选者。趋向更好的空气动力学车身设计连同更高性能的马达，将提高发动机箱的温度，使传统的热塑塑料显得不尽适用。这些新的要求使PPA成为制作下述部件的候选材料之一：汽车前灯反光器、轴承座、皮带轮、传感器壳体、燃料管线元件和电气元件。 电气元件的发展方向是小型化和高温团结，如红外固结和汽相团结，这需要PPA的优越性能。阻燃级PPA具有优良的电性能、很高的HDT值、高的高温弯曲模量、能以最小的溢料加工成长的薄壁部件，因此适合于制作开关设备。连接件、电刷座和马达托架。 矿物填料级PPA用于反光表面和镀金属方面的用途，包括汽车前灯、装饰用管件和硬件。未经增强的冲击改性级PPA有极好的均衡机械性、高温性能。超常的韧性且这些性能受湿度的影响极小，其用途包括油田部件、军用品、体育用品、风扇叶轮和齿轮及个人安全用品。 商业信息 生产非结晶PPA树脂的公司有：Amoco特性制品公司（Amodel牌），杜邦公司（Eytel牌），Dynamit诺贝尔公司（Trogamid牌）。Amoco公司和三井石化公司分别生产Amodel牌和Arlen牌的结晶PPA树脂。 改性聚苯醚 聚苯乙烯能和聚苯醚以任意比例混合，外加上相对容易地赋予产品以阻燃性，使有可能生产出具有广谱物理性质、耐热和阻燃性质的材料。现有产品的热变形温度在170460F之间的范围内。加工方法从标准模塑和挤出到吹塑和结构泡沫模塑。通用级和阻燃级两种牌号用途极广。对于标准模塑制品，最小厚度范围从0060到0125英寸而 对于结构泡沫件，最小厚度范围从0125到0250英寸，其可燃性范围是从UL94 HB到 V-O。 由于这两种主要聚合物组分的憎水性质，大多数改性聚苯醚合金具有低吸湿能力。因而在很宽的湿度和温度条件范围内，有良好的电性能。受水、大多数盐溶液、酸和碱的化学侵蚀的程度极低。但是，暴露于一些有机化学品中会引起聚合物合金变软或开裂。 化学和性质 改性聚苯醚（PPO）是从2，6-二甲基酚氧化偶联聚合得到的，它是一种线性和非晶形的聚合物，其Tg约为410F。PPO能和苯乙烯（PS）在很宽的比例范围内形成合金。PS，通常是高抗冲PS（HIPS），提供了极好的熔体流动特征。但是，因为PS的Tg约为220F，它的加入降低了共混聚合物的热变形。PPO聚合物，具有非常高的Tg，增加了共混聚合物的热变形。但是，PPO聚合物的加入导致熔融粘度的增加，因而在成型加工方面要困难一些。 因为PPO的阻燃特性比苯乙烯类树脂好得多，引入PPO所得的共混物通过加入耐热的以磷为基础的助剂极易使之具有阻燃能力。 共混聚合物可以进一步用橡胶抗冲改性剂改进韧性，用玻璃和石墨纤维提高刚性，和用各种填料改进强度、刚度和阻燃性，并同时降低模具收缩率。使用冲击强度改性剂能在一定温度范围内使许多牌号的树脂具有高延展性。良好的配方系统，将典型地使产品的悬臂梁冲击强度高达7英尺$#8226磅英寸，加纳尔落缥冲击值达到30英尺$#8226磅。在温度低至一40F时，材料仍保持良好的延展性。使用纤维达到的刚度取决于使用纤维的类型和数量。石墨纤维是最硬的，在10填料时，可使弯曲模量超过4136MPa。玻璃由于价廉而最常使用，在玻璃占 30（wt）时，产品模量超过6893MPa。矿物填料将PPO合金的拉伸强度提高到超过6893MPa，且使模量适度增加。此外，纤维和填料降低模具收缩率。 专用牌号 专用牌号包括一系列非玻璃填充产品，用于提高刚性和尺寸稳定性的可发泡牌号，用于微波食品包装的可发泡牌号，用于电讯和器件的可喷镇和电镀牌号，用于计算机与电气设备结构内件的高模量牌号，以及用于住宅和家具的吹塑牌号。 基于PPO和尼龙共混的系列产品已经发展起来，PPO提供了极好的耐热性和韧性，结晶尼龙相耐油汽油溶剂。PPO和尼龙的合金的吸湿性和湿气增加性同比尼龙低得多。同矿物填充的尼龙相比，PPO尼龙合金的密度更低，韧性更高，工具机械磨损更小。PPO尼龙牌号用作要求涂漆炉温达到370F的汽车车身板。这些牌号在汽车应用中取代了尼龙，用在要求高热和延展性以及硬度或尺寸稳定的部件中，象车轮罩、镜子框、接头和连轴器。PPO尼龙牌号用在要求耐化学品、尺寸稳定和耐热的液体处理应用中。大部件用吹塑牌号的树脂加工或从热成型片材制得。 加工 大多数基于聚合物共混物的PPO具有极佳的加工稳定性，因而很大范围内的产品可在大多数专业设备上加工。螺杆注塑机械因其能提供更迅速和均匀的热量而比柱塞型设备更受欢迎。通常，加工温度在500到600F之间。 挤出牌号树脂能在单或双螺杆设备上加工。以聚苯醚为基础的片材牌号能在有排气或无排气的设备上加工。挤出的片材易于真空成型且具有好的压延均匀度。吹塑牌号具有足够的热强度，以制成大的部件。良好的温度控制，能在几何拐点保持高强度。 应用 汽车中使用的聚合共混物包括主要内部部件如仪表盘和座椅靠背和外部部件，如阻流板，轮子罩和镜子框。 利用新技术，可在很宽的温度范围内，在保持冲击和韧性的同时，改善汽车内部应用的特殊牌号的流动特性。电讯和商用机械是另一个主要应用领域。特定的应用包括终端设备外壳、键盘座、CATV外壳、器具、手提混合器。头发吹干机和电动工具。泵室和叶轮，以及接触流体的高温管材，都可以用基于PPO的合金制作。 商业信息 改性聚苯醚合金可以从GE塑料公司得到，其商品名为 Noryl和 Prevex。它们是具有各种性质的、基于PPO的系列工程热塑料。Norvl标准牌号的标出价格从 138到 280磅，有特殊填料的牌号达到 5磅。 NORYL GTX树脂，一种PPO尼龙合金，价格为 172到 270磅。 热塑性聚酰亚胺 在过去几年里，几种新的耐高温热塑性聚酰亚胺已经实现商业化。热塑性聚酰亚胺比传统的热固性聚酰亚胺有一些优点，最引人注目的是改进了韧性和热加工和成型的能力。热固性聚酰亚胺是化学交联的，固化后不能重新成型（即：交联），而热塑性聚酰亚胺是完全反应的线性聚合物，含有亚胺基团-CONCO-作为聚合物链的一部分。由于热塑性聚酰亚胺在加工期间没有化学交联，它们可以被再模塑和再成型。 化学与性能 由于芳香环结合到聚合物构架中而带来更高的热稳定性，商业化的热塑性聚酰亚胺来源于芳香双胺和芳香二酐。芳香聚酰亚胺的制备通常涉及芳香双胺和芳香二酐的缩聚作用，该作用发生在合适的反应介质中，并生成一中间产物聚酰胺酸。生成的聚酰胺酸可用在一些领域上或者通过热或化学作用转换成具一般结构的线性热塑性聚酰亚胺。 芳香族热塑性聚酰亚胺的主要性质是突出的高玻璃化温度（Tg），显著的耐高温性，韧性，好的电性能，固有的阻燃性和高耐辐射性。但是，由于热塑性聚酰亚胺相对高的Tg和熔融粘度，制造时要求一相对高的加工温度。在有些情况下，加工温度可能超过聚酰亚胺的分解温度。虽然加工温度在其热分解温度以上的线性芳香聚酰亚胺从理论上是热塑性塑料，但它们通常被称为假热塑性聚酰亚胺。在这种情况下，比最终聚酰亚胺更易溶解和熔融的聚酰胺酸中间产物，可能在受热转化成聚酰亚胺以前就变成薄膜或型件。芳香族聚酰亚胺难加工的问题，在某种程度上已经通过在聚合物链中双配和双胺任一或两者的芳环之间引人如酮、醚和六氟异亚丙基基团之类的柔性链而得到解决。改善热塑性聚酰亚胺的可加工性的一种特别有效的芳香族双胺是全氟异亚丙基双胺（4一BDAF）。4-BDAF与芳香二配反应生成具有如