特种工程塑料的加工成型

特种工程塑料的加工成型简介：（美Highperformanceplsatics;日SuperEngineeringplastics）具有优异的耐热性，热变形温度在200℃以上，长期使用温度在150℃以上，且具有一定机械强度的聚合物。特种工程塑料芳杂环高分子：主链有芳环和/或杂环及小的连接基团，如—O—、—S—、—CO—、—CONH—、—SO2—、—COO—等构成的高分子。芳杂环高分子芳环高分子杂环高分子聚苯醚聚苯硫醚聚芳砜聚芳酮芳香聚酯芳香聚酰胺聚酰亚胺聚苯并咪唑聚苯并噁唑聚苯并噻唑聚喹啉聚喹噁啉……仅有芳环和连接基团构成的聚合物芳环+杂环+连接基团构成的聚合物特种工程塑料分类：聚醚醚酮（PEEK）目录应用领域发展趋势关键技术与装备加工现状发展历程发展历程聚醚醚酮(PEEK)树脂研究开发的沿革20世纪70年代末，英国ICI公司研发成功并使其商品化；战略物资国防军工1000t/a1993年，成立Victrex公司，注册peekVictrex商标拥有包括中国在内的大部分国家和地区专利民用高科技领域1500t/a经四次扩建，2005年达到年产量3000吨，历年销售平均增长率为20%2009，1450t/a规模的新厂落成，总产能达到4250t/apolyetheretherkethone发展历程聚醚醚酮(PEEK)树脂研究开发的沿革1978-2005年，期间，聚醚醚酮的生产为Victrex公司独家垄断，2005年之后，有新的公司进入这个市场，从而打破了其独家垄断局面。新参与的公司是:德国的Degussa公司、中国吉林大学技术(现更名为Evonik公司)、瑞士的Shlvay公司、印度Ghada公司技术、盘锦中润特塑有限公司和中国博文特塑技术咨询服务有限公司技术。其中前两者都是转让别国技术,规模目前还都在百吨级。只有中国的盘锦特塑有限公司是采用本国专利技术,即将在年底前建成投产,规模为千吨级。届时中国又将成为就生产规模而言仅次Victrex公司(4250t/a),居世界第二位的国家。发展历程国内发展历程“七五”国家重点科技攻关项目和“863”计划初期研制成果：在全部采用国产原料的情况下，开发出具有自主知识产权的聚醚醚酮树脂合成路线。“八五”期间对聚醚醚酮树脂进行了10t/a规模的放大成果：实现了小批量生产，满足了国内军工和民用领域的急需。“九五”鉴定验收聚醚醚酮树脂30t/a规模的中试“十五”产业化示范工程500t/a聚醚醚酮项目于2003年底建成投产意义：使中国继英国Victrex公司之后,第二个能用本国专利技术生产这种高性能新材料的国家2008年PEEK研发团队与盘锦中润化工有限公司合作进行新专利技术的千吨级产业化建设加工现状材料性能加工工艺加工设备市场需求PEEK的优异性能PEEK是一种新型的半结晶态芳香族热塑性特种工程塑料，拥有极其优良的综合性能。a)物理性能琥珀色半结晶型聚合物，结晶度20%-30%，最高可达48%。密度为1.26-1.32克/立方厘米；b)机械性能具有高强度、高模量、高韧性、优良尺寸稳定性，线膨胀系数小、耐疲劳、耐磨损和摩擦性能优异，自润滑性能好；c)热性能玻璃化转变温度Tg143度，熔点Tm343度，负载应用温度高达310度。连续使用温度接近260度，热稳定性好，在400度1小时仍稳定，热分解温度达50度以上；d)燃烧性能不加任何阻燃剂，厚度1.45mm试样，阻燃性为UL94V-0等级。极限氧指数为35；e)电性能电绝缘性杰出，且随温度、湿度、频率的改变变化极小。可做C级绝缘材料使用，是制做电线电缆和原子能工程部件的好材料；f)耐化学性能耐所有有机或无机溶剂，稀酸或强碱。在260度过热蒸汽中使用几千小时不水解，经250次循环消毒不降聚；g)抗辐照性经得起109Rad高能射线β和γ，α或χ射线辐照，不发生明显降解，耐候性好，户外老化一年，性能没有损失。PEEK通过增强，共混，填充等改性技术，可以获得性能更为优越的玻纤，碳纤，晶须，无机纳米粒子复合材料和PEEK/PPS，PEEK/PES，PEEK/PTFE，PEEK/PHB......等等“合金”材料。被广泛用于航空航天、电子电气、医疗器械、食品加工、燃源核电、仪器仪表、交通运输、家用电器、机械工业等各个领域。PEEK的优异性能加工工艺注射成型标准的单螺杆往复式注塑机均能加工PEEK制件，复杂而高能的部件很容易大批量生产，无需退货后处理或机械后加工。通用型和尼龙型螺杆均适用于PEEK加料区：70-100度料筒容量：注射量的2-5倍敞口式喷嘴，温度360度以上注射压力：10-12MPA直径》4mm，斜度〉2，越短越好圆形梯形为佳，流径越短越好，截面厚度较大可加热到400度纯PEEK，锁模压力50-80MPa，玻纤增强65-125MPa，视制品而定PEEK注塑成型建议开机温度PEEK等级后段温度中段温度前段温度喷嘴温度450G355365370375450GL30360365370375450CA30365380390395注：未增强颗粒450G通用级，用于挤出及注射成型纤维增强颗粒450GL30，30%玻纤增强，注射及挤出级450CA30标准粘度，30%碳纤维增强，注射级螺杆转速：纯PEEK50-100转/分，玻纤增强：50-60转/分加工工艺加工工艺挤出成型挤出成型技术包括电线包覆、管棒型材挤出、薄膜片材和单丝的制造。所有挤出机基本上均是单螺杆挤出机，只是机头、口模、定型、冷却、牵引、拉伸、压延、收卷等下游设备各不相同PEEK挤出成型电线电缆包覆浇注辊筒与三辊压延机，薄膜及片材的生产设备加工工艺PEEK挤出片材和薄膜的典型工艺条件螺杆32mm尼龙型螺杆机头300mm缝隙式机头螺杆转速40转/分过滤器2层400目编织不锈钢网加上支撑网装入粗滤板内料筒温度后中前340375375机头温度380口模温度380浇注辊筒温度50生产出的薄膜100um无定型单螺杆挤出机挤出成型PEEK典型的单丝生产条件熔体温度375过滤器3*200目机头与水平面距离700mm水淬冷温度60拉伸比V2：V13.5：1拉伸烘箱温度T2200热定型烘箱温度T3280松弛V3：V20.95：1产量3.1公斤/小时机头（16孔）1.125mm单丝直径0.5mm关键技术与设备模压机的压力至少应大于100吨，上下压板要有加热和隔热系统，以保证可以使温度达到400℃以上。模压模具的材质设计和制作等也要做特殊考虑。模具本身应装置加热系统和冷却系统，设计要保证利于熔体流动充模。材质要求在高温下不变形，不擦伤等。挤出机除螺杆、料筒要有50℃的足够温度区间外，还要求主驱动马达要有足够大的功率。止推轴承要有足够的轴向止推力，螺杆的抗扭矩能力要强。由于PES的熔融温度高，熔体粘度大，螺杆的设计应保证树脂能尽快熔融挤出同时又不会使螺杆的扭矩过高超载。挤出口模的材质设计和制作等必须特殊考虑，对于冷却定径、牵引等辅助设备也要特殊设计。例如冷却介质、冷却时的温度梯度等。应用领域PEEK在航空航天、机械、汽车、生物工程、食品工程、电子电气等对材料力学、热、化学、燃烧等性能有特殊要求的工程领域的应用。食品工程Victrex公司用PEEK制造的食品加工、储存、烹饪设备零部件被允许用于食品接触领域。PEEK还可用于超纯水的输送、贮存设备,如管道、阀门、泵和容器等。应用领域应用领域航空航天可以作为高强度复合材料替代铝和其它金属材料制造飞机零部件,利用其优异的阻燃性能,制造内饰件和电缆元件,目前波音、空客公司已开始大量使用这种材料。应用领域应用领域应用领域应用领域聚苯硫醚（PPS）聚苯硫醚简介：聚苯硫醚英文名Polyphenylenesulfide，简称PPS。化学结构式：Sn定义：分子主链中含有苯硫基链节的热塑性工程塑料。PPS为第六大工程塑料和第一大特种工程塑料，属热塑性结晶树脂。其Tm高达280～290℃，Td＞400℃，与无机填料、增强纤维以及其它高分子材料复合，可制得各种PPS工程塑料及合金。RytonPPS→FortronPPS突出特点：耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、无毒、机械性能和电性能十分优异，制品的尺寸稳定性好。PPS的合成硫源在NMP中加热硫化闪蒸FlashVaporization支化交联型PPS树脂（第1代）与线型PPS树脂（第2代）在分子结构上的差异和性能及加工的不同点名称分子结构差异性能不同点加工不同点交联型PPS直链型PPSRytonPPS→FortronPPS因合成反应中添加多卤代芳基化合物（三卤代苯）作为第三反应单体，分子链为支化结构树脂为脆性，在氧气存在下发生交联而固化，耐热性及耐蠕变性好加工性能有所提高，树脂可直接挤出造粒，制成塑料。分子链为线性结构相对分子质量高，树脂的韧性和延伸性优良，综合性能得到进一步提高。加工性能得到进一步提高PPS的结构与性能由于PPS树脂结构为刚性苯环与柔顺性硫醚键交替连接而成，分子链有很大的刚性和规整性，因而PPS为结晶性聚合物，具有诸多优异性能（耐热、阻燃、耐化学药品）。又硫原子上的孤对电子使得PPS树脂与GF、无机填料及金属具有良好的亲和性，这样就易于制成各类增强复合材料及合金。耐热性优良，可在较宽的温度范围内使用，其拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量均列在工程塑料前列。PS树脂与GF复合增强后，具有极为优良的强度、刚性和耐疲劳性。在高温下的强度保持率远远高于PBT、PES、PC及其它工程塑料。PPS的耐蠕变性优异，适宜制作螺丝等紧固件，可解决因塑料松弛而引起的紧固力下降这一缺点。2.摩擦学性能1.力学性能PPS硬度高，磨损量较小，与MoS2、PTFE、石墨、CF等材料复合后，可制得不同温度下使用的低摩擦系数、低磨耗制件，具有极其优异的无油润滑滑动特性。3.热性能最高结晶度达65%，结晶温度为127℃，Tm为280～290℃，Td为430～460℃，热稳定性远远优于PA、PBT、POM及PTFE等工程塑料。经与GF复合增强后，HDT可达260℃，长期使用温度为220～240℃，在热塑性塑料中是最高的。PPS的阻燃性优异，在火焰上可燃，但不滴落，离火自熄，发烟量低。此外还有优异的电性能、化学性能以及其他性等。PPS的结构与性能PPS的应用PPS综合性能优异，尤其是热稳定性、化学稳定性、耐腐蚀性和电性能等。作为优良的电绝缘材料、结构材料和防腐蚀材料，使得其在电子电气、精密机械、军工、航空、石油、化工、轻工等许多工业部门领域获得广泛的应用。电容电容器支架电喷发动机油泵叶轮PPS的加工成型PPS成型方法包括注塑、挤出、模压、烧结、压延等，这里简要介绍一下模压成型。模压成型：适用于量小的特殊制品或大型制品，且PPS树脂应具有低流动性。采用两次压缩，先冷却，后热压。热压的预热温度纯PPS为360℃左右15min，GFPPS为380℃左右20min，模压压力为10~30Mpa，冷却到150℃脱模。工艺过程：原料预成型冷压成品熔融二次压缩冷却15~20MPa300~370℃7~40MPa3~5min慢冷230℃快冷150℃脱模其他加工成型注塑成型：可采用通用注塑机，玻璃纤维增强PPS的熔融指数以50为宜。注塑的工艺条件为：料筒温度，纯PPS为280~330℃，40％GFPPS为300-350℃；喷嘴温度，纯PPS为305℃，40％GFPPS为330℃；模具温度120-180℃；注塑压力，50-130MPA。挤出成型：采用排气式挤出机，工艺为：加料段温度小于200℃；料筒温度300-340℃，连接体温度320-340℃，口模温度300-320℃。喷涂成型：采用悬浮喷涂法和悬浮喷涂与干粉热喷混合法，都是将PPS喷涂到金属表面，再经过塑化、淬火处理而得到涂层；PPS的涂层处理温度在300℃以上，保温30min。参考文献[1]林有希,高诚辉.PEEK的改性及应用[J].工程塑料应用.2005(9):64-67.[2]王贵宾,姜振华,于闯,张万金,吴忠文等.特种工程塑料PES、PEEK的成型加工特性.[J].化工科技.2001(2):156