第9章 特种工程塑料

广东轻工职业技术学院高分子教研室广东高校高分子材料加工工程技术开发中心陈大华二〇二〇年一月十日塑料材料与助剂第九章特种工程塑料2第九章特种工程塑料1、氟塑料2、聚砜类塑料3、聚苯硫醚4、聚酰亚胺5、聚醚醚酮6、液晶聚合物3概述特种工程塑料是20世纪60年代后，随着美国、前苏联之间的军备竞赛、太空争霸等需求而相继出现的一类高耐热、高强度工程塑料。也称为高性能塑料或超级工程塑料主要性能特点：较高的力学强度、较高的耐热性；Tg一般都在150oC以上，长期使用温度可达150oC~300oC以上。其他特点：基本都具有较好的阻燃性，基本都是本征阻燃高聚物。工业化品种有：PTFE、PPS、PSU、PI、PAR、PEEK、LCP等半芳香尼龙如PA6T、PA9T、PA10T等在产业界也归为特种工程塑料HDPELDPEPCRF-PPm-PPOPTFEPETPBTPAPOMPESPEIPEEKPVCPPSUPAIPE-UHMWPMMAPPABSPPSPSUPBI无定型结晶型PS150ºC100ºC

200ºCPIPU通用塑料工程塑料高性能塑料/特种工程塑料金字塔尖的存在！5特种工程塑料结构与性能的关系概述除氟塑料外，其他特种工程塑料一般都具有一些共同的结构特征，如：主链上含有较高比例的苯环（或其他环），因此一般都具有较高的刚性和力学强度、较高的耐热性和较好的阻燃性。部分还含有较高比例的硫原子和氮原子，因此进一步提高了其阻燃性。LCP聚砜PPS氟塑料是分子链上含有大量氟原子的各种塑料的总称。氟塑料品种繁多，应用最多的是聚四氟乙烯（PTFE）聚四氟乙烯（PTFE）因为抗强酸、强碱甚至王水，具有极其优异的化学稳定性，因此俗称“塑料王”PTFE分子结构与PE类似，无极性，具有较高的结晶度，碳氟键能大，极为牢固，同时碳碳键四周被氟原子包围，不易受氧的攻击，这种结构使PTFE具有耐高温、耐腐蚀以及优异的耐候性。聚四氟乙烯（PTFE）概述PTFE结晶度高，无极性，分子间作用力小，表面极端惰性，表面自由能低，故不粘、摩擦系数低，是现有塑料中最低的。因此经常用来做不粘锅的涂层以及耐磨轴承等。摩擦系数最低，是一种良好的减摩材料。物理性能：白色，无味、无臭、无毒。不燃，难粘，不吸水，有滑腻感。密度最大的塑料：2.14～2.30（为什么密度高？）力学性能较差：强度和硬度低，耐蠕变性能差耐低温和高温性能好：长期使用温度范围-195～260ºC聚四氟乙烯（PTFE）概述为什么PFTE耐高温和耐低温性能优异？成型加工与应用概述

成型加工：PTFE熔点Tm：327℃；熔体粘度极高，熔点以上也不能流动。因此难以用常规的注塑、挤出等方法成型。

一般采用冷压烧结法成型。应用：防腐材料、绝缘材料、减摩耐磨、防粘、医疗、建筑等聚四氟乙烯（PTFE）概述PVDF：聚偏氟乙烯氟塑料中第二大品种；应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。可熔融加工：挤出、注塑等。PCTFE：聚三氟氯乙烯引入一个氯原子取代一个氟原子，有一定的极性，分子间作用力增大，因此力学强度高于PTFE。但电性能、耐腐蚀性能比PTFE差一些。可熔融加工：挤出、注塑等。其他氟塑料其他氟塑料四氟乙烯共聚物：主要是为了改善PTFE难以熔融加工的缺点而开发的品种PFA：四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(又称：可溶性聚四氟乙烯)FEP：四氟乙烯-六氟丙烯共聚物ETFE：四氟乙烯-乙烯共聚物以上三种氟塑料都能熔融加工，比如挤出或注塑等，一般挤出较多。典型应用为高温高频高绝缘要求的场合，例如高温高频电线的绝缘层。聚砜类塑料是一类主链结构中含有二苯砜基的线性热塑性工程塑料；其中应用最多的是双酚A型聚砜（PSU）。PSU的Tg为190oC，无定形高聚物，因此透明。PSU为琥珀透明固体材料，硬度和冲击强度高，无毒、耐热、耐寒性、耐老化性好，可在-100--175度下长期使用。聚砜类塑料概述还有几种聚砜：聚亚苯基砜树脂（PPSU）、聚芳砜（PAS，Tg为288oC）和聚醚砜（PES，Tg为227oC）聚砜类塑料基本都是透明的，且阻燃性好聚砜类塑料可采用注塑、挤出等常规方法成型PSU和PES应用广泛，最常见的就是用作高档奶瓶聚砜类塑料概述结构特征：苯环、硫醚键、分子链简单、对称，无极性、最高结晶度80％。阻燃性优异（苯环、硫原子所致）Tg为110oC，不高，但结晶度高，熔点高达280oC。具有突出的耐化学腐蚀性能。具有较高的力学强度，特别是刚性高，但脆性大。敲击时的声音类似于金属聚砜类塑料可采用注塑、挤出等常规方法成型常用于电子电气及汽车、航空航天等领域聚苯硫醚（PPS）聚酰亚胺（PI）聚酰亚胺（PI）具有优异的强度、刚性和韧性。以耐高温性能优异著称长期使用温度-240～260℃阻燃，发烟度低耐辐射有热固性、热塑性PI，改性PI多种类别热塑性PI可注塑、挤出成型，但加工性能不佳。PI主要应用军事、航空航天、电子电气、医疗等领域目前PI薄膜作为柔性显示的基材备受瞩目！比如折叠手机。聚芳酮种类繁多，其中聚醚醚酮（PEEK）应用最多PEEK为结晶高聚物，熔点高达334oC，耐热性极佳。PEEK具有极为突出的耐化学腐蚀性能、耐蒸煮性能。PEEK具有较高的力学强度，耐疲劳、抗蠕变、耐磨性极为优异PEEK塑料常用玻纤进行增强改性，可采用注塑、挤出等常规方法成型，常用于电子电气及汽车、航空航天等领域聚醚醚酮（PEEK）优点很多，主要的毛病就是太贵液晶聚合物(LCP)是指在液态(熔融态或溶液态)下分子仍然具有有序排列的一类高聚物。正因为这个特点，LCP在液态下具有超高的流动性！很神奇的聚合物！LCP主要有热致性型液晶和溶致型液晶几类。但具体品种繁多！LCP的分子主链刚性都很大，这是形成液晶的前提。溶致型LCP纺丝可得到高强度、高模量的耐热纤维，比如凯夫