第3章工程塑料

高分子材料聚碳酸酯2聚酰胺1第3章工程塑料聚苯醚4聚甲醛3聚苯硫醚6热塑性聚酯5高分子材料聚砜类塑料8聚酰亚胺7第3章均相反应过程聚芳醚酮类塑料9氟塑料10氯化聚醚11高分子材料第3章工程塑料高分子材料3.1聚酰胺12聚酰胺的结构与性能聚酰胺的加工性能3其他聚酰胺品种4聚酰胺的应用领域高分子材料聚酰胺（polyamide）简称PA，俗称尼龙（nylon），是指分子主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。3.1聚酰胺详见教材P102～103高分子材料聚酰胺树脂的外观为白色至淡黄色的颗粒，其制品坚硬，表面有光泽。由于分子主链中重复出现的酰胺基团是一个带极性的基团，这个基团上的氢能与另一个酰胺基团上的羰基结合成牢固的氢键，使聚酰胺的结构发生结晶化，从而使其具有良好的力学性能、耐油性、耐溶剂性等。3.1.1聚酰胺的结构与性能高分子材料聚酰胺成型加工上有下列特点：①原料吸水性大，高温时易氧化变色，因此粒料在加工前必须干燥，最好采用真空干燥以防止氧化。干燥温度为80～90℃，时间为10～12h，含水率＜0.1%。②融化物黏度低，流动性大，因此必须采用自锁式喷嘴，以免漏料，模具应精确加工以防止溢边。③收缩率大，制造精密尺寸零件时，必须经过几次试加工，测量试制品尺寸，进行修模。在冷却时间上也需给予保证。3.1.2聚酰胺的加工性能高分子材料④热稳定性较差，易热分解而降低制品性能，特别是明显的外观性能，因此应避免采用过高的熔体温度，且不易过长。⑤由于聚酰胺为一种结晶型聚合物，成型收缩率较大，且成型工艺条件对制品的结晶度、收缩率及性能的影响比较大。所以，合理控制成型条件可获得高质量的制品。⑥从模中取出的聚酰胺塑料零件，如果吸收少量水分以后，其坚韧性、冲击强度和拉伸强度都会有所提高。3.1.2聚酰胺的加工性能高分子材料3.1.3.1单体浇注聚酰胺3.1.3其他聚酰胺品种高分子材料3.1.3.2芳香族聚酰胺（1）聚间苯二甲酰间苯二胺聚间苯二甲酰间苯二胺的结构式为（2）聚对苯酰胺聚对苯酰胺的结构式为3.1.3其他聚酰胺品种高分子材料3.1.3其他聚酰胺品种3.1.3.3透明聚酰胺透明聚酰胺是聚酰胺的一个新品种。由于通常的聚酰胺为一种结晶型的聚合物，因此材料为不透明状态。透明聚酰胺的透光率可达90%以上，而且同时具有很好的力学性能、热稳定性、刚性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性、耐划痕、表面硬度等特性。透明聚酰胺的加工方法可以是注塑、挤出、吹塑等。高分子材料3.1.3其他聚酰胺品种3.1.3.4增强聚酰胺3.1.3.5反应注射成型聚酰胺和增强反应注射成型聚酰胺RIM聚酰胺是在MC聚酰胺的基础上发展起来的。其方法是将具有高反应活性的原料（目前采用的多为己内酰胺）在高压下瞬间反应，再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。RRIM聚酰胺是在RIM聚酰胺中加入了增强材料。常用的增强材料有纤维类、超细无机填料等。高分子材料由于聚酰胺具有优良的力学强度和耐磨性、较高的使用温度、自润滑性以及较好的耐腐蚀等性能，因此广泛地用作机械、化学及电器零件，例如轴承、齿轮、凸轮、滚子、辊轴、泵叶轮、风扇叶轮、涡轮、螺钉、螺帽、垫圈、高压密封圈、阀座、输油管、储油容器等；聚酰胺粉末还可喷涂于各种零件表面，以提高摩擦、磨损性能和密封性能。近些年来，在汽车工业、交通运输业、机械工业、电子电气工业、包装业、体育器材以及家具制造业上也越来越广泛地使用聚酰胺塑料。3.1.4聚酰胺的应用领域高分子材料3.2聚碳酸酯12聚碳酸酯的结构与性能聚碳酸酯的加工性能34其他聚碳酸酯品种聚碳酸酯的应用领域高分子材料聚碳酸酯的分子主链是由柔顺的碳酸酯链与刚性的苯环相连接，从而赋予了聚碳酸酯许多优异的性能。聚碳酸酯是指分子主链中含有链节的线型高聚物。3.2.1聚碳酸酯的结构与性能高分子材料3.2.2聚碳酸酯的加工性能聚碳酸酯可以采用注塑、挤出、吹塑、真空成型、热成型等方法成型，常采用的是注塑、挤出和吹塑。聚碳酸酯的熔融黏度较一般热塑性塑料高，而且对温度比较敏感!黏度随温度升高明显下降。由于聚碳酸酯有较高的熔融温度、大的熔融黏度，流动性差，所以成型时要求较高的温度和压力。同时制品易生成内应力，故成型后制品应进行后处理，否则会引起自然开裂现象，一般后处理的条件为100～120℃，时间为8～24h。高分子材料（1）增强聚碳酸酯（2）聚碳酸酯合金①聚碳酸酯/聚乙烯合金②聚碳酸酯/ABS树脂合金③聚碳酸酯/聚甲醛合金④聚碳酸酯/聚四氟乙烯合金3.2.3其他聚碳酸酯品种详见教材P110高分子材料聚碳酸酯可以广泛地应用在交通运输、机械工业、电子电气、包装材料、光学材料、医疗器械、生活日用品等方面。具体事例见教材P111。3.2.4聚碳酸酯的应用领域高分子材料3.3聚甲醛12聚甲醛的结构聚甲醛的性能3聚甲醛的加工性能2其他聚甲醛品种3聚甲醛的应用领域高分子材料3.3.1聚甲醛的结构聚甲醛是一种无侧链、高密度、高结晶度的线型聚合物，它具有优异的综合性能。聚甲醛根据其分子链化学结构的不同，分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。均聚甲醛其分子结构式为式中n为1000～1500。共聚甲醛其分子结构式为式中x:y=95:5或97:3。高分子材料3.3.2聚甲醛的性能高分子材料聚甲醛的加工方法可以是注塑、挤出、吹塑、模压、焊接等，其中最主要的是注塑。①聚甲醛的吸水性较小因此水分对其性能影响较小，一般原料可不必干燥，但干燥可提高制品表面光泽度。干燥条件为110℃，2h。②聚甲醛的热稳定性差，且熔体黏度对温度不敏感，加工中在保证物料充分塑化的条件下，可提高注射速率来增加物料的充模能力。3.3.3聚甲醛的加工性能高分子材料③聚甲醛的结晶度高，成型收缩率大，因此对于壁厚制件，要采用保压补料方式防止收缩。④聚甲醛熔体的冷凝速率快，制品表面易产生缺陷，如出现斑纹、皱折、熔接痕等。因此可以采用提高模具温度的方法来减小缺陷。聚甲醛制品易产生残余内应力，后收缩也比较明显，因此应进行后处理。一般来说，模温较低时，制品残余内应力较大，这时要采用较高温度或较长的时间进行后处理；模温较高时，残余内应力较小，这时可采用较低温度或较短的后处理时间。3.3.3聚甲醛的加工性能高分子材料3.3.4其他聚甲醛品种高分子材料3.3.5聚甲醛的应用领域聚甲醛具有十分优异的综合性能，比强度和比刚度与金属很接近，所以可替代有色金属制作各种结构零部件。聚甲醛特别适合于制造耐摩擦、磨损及承受高载荷的零件，如齿轮、滑轮、轴承等，并广泛地应用于汽车工业、精密仪器、机械工业、电子电气、建筑器材等方面。高分子材料3.4聚苯醚12聚苯醚的结构与性能聚苯醚的加工性能3改性聚苯醚高分子材料3.4.1聚苯醚的结构与性能聚苯醚的结构式为聚苯醚是由2,6-二甲基苯酚以铜-胺络合物为催化剂，在氧气中缩聚反应而成的，其反应式如下。高分子材料聚苯醚在加工上有如下特性：①聚苯醚在熔融状态下的熔体黏度很大，且接近于牛顿流体，但随熔体温度升高时会偏离牛顿流体，所以加工时应提高温度并适当增加注射压力，并以温度为主。②聚苯醚分子链的刚性比较大，玻璃化温度高，因此制品易产生内应力，可通过成型后的后处理来消除。③聚苯醚的吸水性小，但是为了避免在制品表面形成银丝、起泡，以得到较好的外观，在加工以前，可把聚苯醚置于烘箱内进行干燥。④废料可重复使用3次，可用于性,能要求不高的制品中。3.4.2聚苯醚的加工性能高分子材料3.4.3改性聚苯醚改性聚苯醚目前主要有以下几个品种：①聚苯醚/聚苯乙烯合金②聚苯醚/ABS合金③聚苯醚/聚苯硫醚合金④聚苯醚/聚酰胺合金⑤玻璃纤维增强聚苯醚高分子材料3.5热塑性聚酯12聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯3其他热塑性聚酯高分子材料3.5.1聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯简称PET。聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚的产物，其制备过程可以采用酯交换法和直接酯化法先制得对苯二甲酸双羟乙酯，再经缩聚后得到聚对苯二甲酸乙二醇酯。其分子结构式为：高分子材料3.5.1.1结构与性能①力学性能②热性能③电性能④耐化学药品性3.5.1.2聚对苯二甲酸乙二醇酯的成型加工性能聚对苯二甲酸乙二醇酯可采用注塑挤出、吹塑等方法来加工成型。其中吹塑成型主要用于生产聚酯瓶，其方法是首先制成型坯，然后进行双轴定向拉伸，使其从无定形变为具有结晶定向的中空容器。3.5.1聚对苯二甲酸乙二醇酯高分子材料3.5.1聚对苯二甲酸乙二醇酯3.5.1.3聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性品种3.5.1.4聚对苯二甲酸乙二醇酯的应用领域聚对苯二甲酸乙二醇酯的应用领域主要有纤维、薄膜、聚酯瓶及工程塑料几个方面。其纤维的用量很大，目前世界上约有半数左右的合成纤维是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制造的。高分子材料3.5.2.1聚对苯二甲酸丁二醇酯的结构与性能3.5.2聚对苯二甲酸丁二醇酯高分子材料3.5.2.2聚对苯二甲酸丁二醇酯的成型加工性能聚对苯二甲酸乙二醇酯的加工方法可以是注塑或挤出成型。其中主要是注射成型。聚对苯二甲酸乙二醇酯具有很好的加工流动性。增强型的加工流动性也很好。因此可以制备厚度较薄的制品。而且黏度随剪切速率的增加而明显下降。3.5.2.3聚对苯二甲酸丁二醇酯的改性①增强型聚对苯二甲酸丁二醇酯②聚对苯二甲酸丁二醇酯合金3.5.2聚对苯二甲酸丁二醇酯高分子材料3.5.2聚对苯二甲酸丁二醇酯3.5.2.4聚对苯二甲酸丁二醇酯的应用领域聚对苯二甲酸丁二醇酯由于性能优良，现已获得较为广泛的应用。主要应用于电子、电气、汽车、机械等方面。实例详见教材P121。高分子材料(1)芳香族聚酯(2)聚1,4-环己二甲基对苯二甲酸酯3.5.3其他热塑性聚酯高分子材料3.6聚苯硫醚12聚苯硫醚的结构与性能聚苯硫醚的加工性能3聚苯硫醚的改性品种高分子材料3.6.1聚苯硫醚的结构与性能高分子材料聚苯硫醚可以采用热塑性塑料的加工方法，如注塑、挤出、压制、喷涂等进行加工成型，有的牌号也可采用中空成型。PPS主要应用于耐高温黏合剂、耐高温玻璃钢、耐高温绝缘材料、防腐涂层以及模塑制品等。由于PPS的热变形温度高、阻燃、熔体流动长度较长，适宜制作长流程、薄壁的注塑制品。用作电气接插件和零件；由于它优越的耐热、耐药品、耐水解性能，故用来制造医疗及齿科器材，如超声波洗涤容器（其灭菌温度为190℃）；又因其高温蠕变小，尺寸稳定，耐汽油和润滑油脂，故可用于制造汽车和机械零部件。在进行烘涂膜时，PPS会发生交联，因而其涂膜的物理性能优异。3.6.2聚苯硫醚的加工性能高分子材料聚苯硫醚虽然综合性能优异，但也存在一些缺陷，如韧性较差、冲击强度低，成型过程中熔体黏度不够稳定等，因此近些年来出现了一些聚苯硫醚的改性品种。①填充增强改性聚苯硫醚②聚苯硫醚合金③化学结构改性3.6.3聚苯硫醚的改性品种高分子材料3.7聚酰亚胺12聚酰亚胺的结构与性能聚酰亚胺的主要品种高分子材料3.7聚酰亚胺聚酰亚胺的制备方法首先是由芳香族二元酸酐和芳香族二元胺经缩聚反应生成聚酰胺酸，然后经热转化或化学转化环化脱水形成聚酰亚胺，其分子结构式为高分子材料3.7.1聚酰亚胺的结构与性能高分子材料（1）不熔性聚酰亚胺3.7.2聚酰亚胺的主要品种详见教材P128高分子材料3.7.2聚酰亚胺的主要品种（2）可熔性聚酰亚胺①单醚酐型聚酰亚胺②双醚酐型聚酰亚胺③酮酐型聚酰亚胺高分子材料（3）热固性聚酰亚胺①基封端的聚酰亚胺②乙炔基封端的聚酰亚胺③顺丁烯二酸酐封端的聚酰亚胺3.7.2聚酰亚胺的主要品种高分子材料（4）改性聚酰亚胺①聚醚酰亚胺3.7.2聚酰亚胺的主要品种高分子材料3.7.2聚酰亚胺的主要品种②聚酯酰亚胺③聚酰胺-酰亚胺高分子材料3.8聚砜类塑料12双酚A型聚砜聚芳砜34聚醚砜聚砜的改性品种高分子材料双酚A型聚砜（简称聚砜）简称PSU，分子结构式为：（1）聚砜的结构与性能（2）聚砜的成型加工性能（3）聚砜的应用领域（精密仪器、交通运输、医疗器械等）3.8.1双酚A型聚砜高分子材料3.8.2聚芳砜聚芳砜是由双芳环磺酰氯和芳环进行缩聚得到的，简称PAS，其分子结构式为高分