【材料课件】第2章工程塑料部分.ppt

2021/9/241概述概述通用工程塑料通用工程塑料特种工程塑料特种工程塑料工程塑料工程塑料工程塑料：工程塑料：力学性能和热性能较好、可以作为结构材料使用、力学性能和热性能较好、可以作为结构材料使用、在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力、能在较在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力、能在较苛刻的化学、物理环境中使用的塑料。苛刻的化学、物理环境中使用的塑料。具有优异的力学性能、化学性能、电性能、耐热具有优异的力学性能、化学性能、电性能、耐热性、耐磨性、耐老化性能等。性、耐磨性、耐老化性能等。使用量较大、长期使用温度使用量较大、长期使用温度100150的塑料，如的塑料，如PA、POM、PC、PPO、PET、PBT等等使用量小、价格高、长期使用温度使用量小、价格高、长期使用温度150的塑料，如的塑料，如PI、PSF、PPS、PEEK、PTFE、PVDF、PBI等等2021/9/2422.2.1 2.2.1 聚酰胺（聚酰胺（聚酰胺（聚酰胺（PAPA，PolyamidePolyamide）PA(尼龙，尼龙，nylon）：）：分子链含有酰胺基团的聚合物分子链含有酰胺基团的聚合物；由由二二元元胺胺和和二二元元酸酸缩缩聚聚而而成成，也也可可由由-氨氨基基酸酸或或内内酰酰胺胺自聚而成自聚而成；PA的品种：的品种：尼尼龙龙6、尼尼龙龙66、尼尼龙龙610、尼尼龙龙612、尼尼龙龙1010（前前为为胺）胺）、尼龙、尼龙46、尼龙、尼龙7、尼龙、尼龙9等等 极性酰胺基上的极性酰胺基上的H能与另一分子酰胺基的能与另一分子酰胺基的O形成氢键形成氢键2021/9/243聚酰胺的结构与性能聚酰胺的结构与性能 酰胺基的比例越大，吸水率越大：酰胺基的比例越大，吸水率越大：PA6 PA66 PA610 注意吸水率对性能的影响注意吸水率对性能的影响2021/9/244 物理性能物理性能 白色至淡黄色颗粒，制品坚硬，表面有光泽，有自熄性白色至淡黄色颗粒，制品坚硬，表面有光泽，有自熄性 优良的优良的力学性能（拉伸强度、压缩强度、冲击强度等）力学性能（拉伸强度、压缩强度、冲击强度等）但但力学性能会受温度和湿度的影响力学性能会受温度和湿度的影响 热性能热性能 熔点高（熔点高（200 ），但），但Tg一般在一般在75%）的线性聚合物；的线性聚合物；工业上一般采用三聚甲醛为原料；工业上一般采用三聚甲醛为原料；优良的综合性能；优良的综合性能；特色：特别适合作为轴承使用特色：特别适合作为轴承使用具有良好的摩擦磨损性具有良好的摩擦磨损性能，尤其是具有优越的干摩擦性能能，尤其是具有优越的干摩擦性能2021/9/2417聚甲醛的性能聚甲醛的性能聚甲醛的性能聚甲醛的性能 白色粉末或粒料，硬而质密，表面光滑有光泽白色粉末或粒料，硬而质密，表面光滑有光泽；较好的力学性能，尤其是具有较好弹性模量、硬度和较好的力学性能，尤其是具有较好弹性模量、硬度和刚度以及优异的耐磨擦性能刚度以及优异的耐磨擦性能；热性能：具有价高的热性能：具有价高的Tg，短期使用温度短期使用温度140，长期，长期使用不应使用不应超过超过100100；电绝缘性能优良，且不随温度变化；电绝缘性能优良，且不随温度变化；吸水率吸水率0.25%0.25%，湿度对其尺寸无影响；，湿度对其尺寸无影响；但不耐酸碱，耐候性也较差，对紫外线敏感。但不耐酸碱，耐候性也较差，对紫外线敏感。2021/9/2418聚甲醛的加工性能聚甲醛的加工性能聚甲醛的加工性能聚甲醛的加工性能 加工方法可以是注塑、挤出、吹塑、模压等，以注塑为主加工方法可以是注塑、挤出、吹塑、模压等，以注塑为主 吸水率小吸水率小原料一般不必干燥；原料一般不必干燥；热稳定性较差热稳定性较差加工温度应控制在加工温度应控制在250以下，且在料筒以下，且在料筒中时间不宜过长中时间不宜过长；熔体的冷凝速度快，模具的温度不宜低，以避免植皮表熔体的冷凝速度快，模具的温度不宜低，以避免植皮表面产生缺陷；面产生缺陷；制品会产生残余应力，应适当进行后处理（制品会产生残余应力，应适当进行后处理（100130，400；2021/9/2434（3 3）聚醚砜（）聚醚砜（）聚醚砜（）聚醚砜（PESPES）透明琥珀色无定形聚合物透明琥珀色无定形聚合物；耐蠕变性能及为突出，在高温下长期使用仍能保持良好的力学耐蠕变性能及为突出，在高温下长期使用仍能保持良好的力学性能性能；耐热性好，耐热性好，Tg225，使用温度可高达使用温度可高达200；易于加工成型，一般塑料加工方法均可采用易于加工成型，一般塑料加工方法均可采用 分子主链由醚基、砜基和亚苯基组成分子主链由醚基、砜基和亚苯基组成2021/9/24352.2.8 2.2.8 聚苯硫醚（聚苯硫醚（聚苯硫醚（聚苯硫醚（PPSPPS）PPS具有优异的耐热性，连续使用温度为具有优异的耐热性，连续使用温度为200240优异耐化学药品性，目前尚未发现可在优异耐化学药品性，目前尚未发现可在200以下溶解以下溶解PPS的溶剂。的溶剂。PPS还具有机械强度高、刚性大、尺寸稳定性好、吸水率低等特还具有机械强度高、刚性大、尺寸稳定性好、吸水率低等特点。通过填充碳纤维、氟树脂等润滑剂，可以大幅度提高摩擦、磨点。通过填充碳纤维、氟树脂等润滑剂，可以大幅度提高摩擦、磨损特性。损特性。PPS成型加工性优良，流动性好，可进行薄壁、长流程的注射成成型加工性优良，流动性好，可进行薄壁、长流程的注射成型。型。PPS应用领域：汽车、电气、电子零件领域应用领域：汽车、电气、电子零件领域 分子主链由醚基、苯基组成分子主链由醚基、苯基组成2021/9/24362.2.9 2.2.9 聚芳醚酮（聚芳醚酮（聚芳醚酮（聚芳醚酮（PAEKPAEK）分子主链由亚芳基、醚键、酮基组成的一类线性结分子主链由亚芳基、醚键、酮基组成的一类线性结晶性聚合物晶性聚合物聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEK）目前已开发出来的目前已开发出来的PAEK品种有：品种有：PEEK、PEK、PEKK、PEKEKK等等2021/9/2437耐高温塑料：可在耐高温塑料：可在250下长期使用，下长期使用，与其他耐高温塑料如与其他耐高温塑料如PI、PPS、PTFE、PPO等相比，使用温度上限高出近等相比，使用温度上限高出近50；聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEK）2021/9/2438聚醚醚酮（聚醚醚酮（聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEKPEEK）性能）性能）性能）性能具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性，刚性接近具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性，刚性接近于金属铝材料；于金属铝材料；具有优异的耐化学药品性，只有浓硫酸能溶解或者破坏它，耐腐蚀性具有优异的耐化学药品性，只有浓硫酸能溶解或者破坏它，耐腐蚀性与镍钢相近与镍钢相近韧性好，对交变应力的优良耐疲劳性是所有塑料中最出众的，可与合韧性好，对交变应力的优良耐疲劳性是所有塑料中最出众的，可与合金材料媲美；金材料媲美；具有突出的摩擦学特性，耐滑动磨损和微动磨损性能优异，尤其是能具有突出的摩擦学特性，耐滑动磨损和微动磨损性能优异，尤其是能在在250下保持高的耐磨性和低的摩擦系数；下保持高的耐磨性和低的摩擦系数；很好的阻燃性能，对很好的阻燃性能，对、射线的抵抗能力是目前高分子材料中射线的抵抗能力是目前高分子材料中最好的最好的2021/9/2439聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEKPEEK）的应用）的应用航空航天：航空航天：PEEK树脂可以替代铝和其它金属材料制造各种飞机零部树脂可以替代铝和其它金属材料制造各种飞机零部件；件；电子电器（第二大应用领域）：电子电器（第二大应用领域）：PEEK在很大的温度范围内不变形，在很大的温度范围内不变形，用其制作的零部件可经受热焊处理的高温环境。可用来制造电子绝缘用其制作的零部件可经受热焊处理的高温环境。可用来制造电子绝缘膜片、连接器、印刷电路板、超大规模集成电路材料；膜片、连接器、印刷电路板、超大规模集成电路材料；医疗方面医疗方面：灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备、人造骨，灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备、人造骨，PEEK人造骨是塑料材料中与人体骨骼最接近的材料，可与肌体有机结人造骨是塑料材料中与人体骨骼最接近的材料，可与肌体有机结合；合；汽车和机械工业：汽车和机械工业：利用利用PEEK良好的耐摩擦性能和机械性能，可以作良好的耐摩擦性能和机械性能，可以作为金属不锈钢和钛的替代品用于制造发动机内罩、汽车轴承、垫片、为金属不锈钢和钛的替代品用于制造发动机内罩、汽车轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件。密封件、离合器齿环等各种零部件。2021/9/24402.2.10 氟塑料氟塑料 白色蜡状固体或粉体，密度白色蜡状固体或粉体，密度2.142.2g/cm3，是塑料中是塑料中密度最大的品种；密度最大的品种；PTFE侧基全部为氟原子侧基全部为氟原子“塑料王塑料王”：防腐、摩擦、绝缘、防粘采用：防腐、摩擦、绝缘、防粘采用 含氟塑料的总称。含氟塑料的总称。与其他塑料相比，具有更优越的耐高、低温，耐腐蚀，耐与其他塑料相比，具有更优越的耐高、低温，耐腐蚀，耐候性，电绝缘性，不吸水以及低的摩擦系数。候性，电绝缘性，不吸水以及低的摩擦系数。聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE）2021/9/2441 分子链规整性和对称性极好，且为线性结构，几乎没有支链分子链规整性和对称性极好，且为线性结构，几乎没有支链结晶性聚合物（结晶性聚合物（5575%）；）；氟原子对主链产生屏蔽作用，且氟原子对主链产生屏蔽作用，且C-F键的健能较高键的健能较高具有非常具有非常好的耐腐蚀性能和耐热性好的耐腐蚀性能和耐热性；氟原子完全对称氟原子完全对称非极性聚合物，具有优异的介电性能和电非极性聚合物，具有优异的介电性能和电绝缘性能；绝缘性能；整个分子对称排列，非极性整个分子对称排列，非极性大分子之间及与其他物质分子大分子之间及与其他物质分子间吸引力很小间吸引力很小表面自由能很低，具有高度的不黏附性和极低表面自由能很低，具有高度的不黏附性和极低的摩擦系数的摩擦系数；极佳的耐化学药品性，是所有塑料中最好的（对沸腾的王水都极佳的耐化学药品性，是所有塑料中最好的（对沸腾的王水都稳定稳定）极佳的耐候性（极佳的耐候性（1010年以上）年以上），0.1mmPTFE0.1mmPTFE薄膜在外暴露薄膜在外暴露6 6年，外年，外观和力学性能均无变化。观和力学性能均无变化。聚四氟乙烯的结构与性能聚四氟乙烯的结构与性能2021/9/2442PTFE 用途用途 防腐材料：各种化工容器和零件，如蒸馏塔、反应器、防腐材料：各种化工容器和零件，如蒸馏塔、反应器、隔膜、反应釜、阀门等；隔膜、反应釜、阀门等；摩擦材料：各种活塞环、垫圈、轴承等；摩擦材料：各种活塞环、垫圈、轴承等；绝缘材料：高频电缆、耐潮湿电缆等绝缘材料：高频电缆、耐潮湿电缆等医用材料：人工心脏、血管、腹膜等医用材料：人工心脏、血管、腹膜等不黏材料：不粘锅（特富龙不黏材料：不粘锅（特富龙-全氟辛酸铵全氟辛酸铵）、食品加、食品加工机械等工机械等2021/9/2443