工程塑料ppt课件.ppt

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1、ppt课件1第十章第十章 工程塑料工程塑料ppt课件2本章主要内容本章主要内容：10.1 10.1 概述概述10.2 10.2 聚酰胺聚酰胺10.3 10.3 聚碳酸酯聚碳酸酯10.4 10.4 聚甲醛聚甲醛10.5 10.5 其他工程塑料其他工程塑料难点难点：无：无ppt课件310.1 概述概述 工程塑料工程塑料: : 通常是指用作工程材料，也即结构材料的通常是指用作工程材料，也即结构材料的热塑性塑热塑性塑料。料。 特点特点 这类塑料在承受一定的外力下具有良好的机械性这类塑料在承受一定的外力下具有良好的机械性能和尺寸稳定性，较好的电性能，并在高温能和尺寸稳定性，较好的电性能，并在高温( (1

2、00100 C C) )和低温和低温( (0 0 C C ) )下仍能保持其优良的持性。它们可用下仍能保持其优良的持性。它们可用来代替金属制作机械结构的零部件，也可用作电绝缘来代替金属制作机械结构的零部件，也可用作电绝缘材料等。材料等。 ppt课件410.1.1 10.1.1 工程塑料的分类和特性工程塑料的分类和特性 分类分类 工程塑料的品种很多，目前较为常见的分类方法是按工程塑料的品种很多，目前较为常见的分类方法是按其其产量产量和和使用范围使用范围来划分，可分来划分，可分通用工程塑料通用工程塑料和和特种工特种工程塑料程塑料两大类两大类( (见表见表10-1)10-1)。此外。此外, ,还可以

3、按化学组成、还可以按化学组成、耐热等级、结晶性及成型加工：后制品的种类来分类。耐热等级、结晶性及成型加工：后制品的种类来分类。ppt课件5ppt课件6 从从表表10-110-1中可看到中可看到, ,在众多的工程塑料品种中，其大分在众多的工程塑料品种中，其大分子主链中均含有子主链中均含有O O、N N、S S等等杂原子杂原子。出此说明。出此说明，由杂，由杂原子原子参与下构成的大分子参与下构成的大分子主主链及各个极性基团链及各个极性基团，是赋予工程是赋予工程塑料优良塑料优良特性特性的的基本基本原因。原因。 高分子材料受热后会软化高分子材料受热后会软化，故，故每种高分子材料都有一定每种高分子材料都有

4、一定的使用温度范围。通用型工程塑料的使用温度一般在的使用温度范围。通用型工程塑料的使用温度一般在100-150100-150 C C，而，而特特种工程塑料，种工程塑料，可可高达高达200200 C C( (或更高或更高) )。从结构来看，耐温的从结构来看，耐温的特特性与大分子主链性与大分子主链中中是否含有是否含有环状环状结构结构，或有否或有否电负性很高的原子电负性很高的原子( (氟氟) )存在有关。存在有关。 ppt课件7 特性特性 a a、优点优点 密度小、质轻、比强度高。密度小、质轻、比强度高。 工程塑料的相对密度约为工程塑料的相对密度约为1.0-2.01.0-2.0，是钢铁的，是钢铁的1

5、/81/8，铝的，铝的1/21/2。其比拉伸强度。其比拉伸强度( (拉仲强度拉仲强度/ /密度密度) )可高达可高达1700-40001700-4000( (玻璃纤维增强的工程塑料玻璃纤维增强的工程塑料) )，而钢为而钢为16001600，铝仅为，铝仅为400400。 化学稳定性好。工程塑料对一般的酸、碱和有化学稳定性好。工程塑料对一般的酸、碱和有机溶剂均有优良好的机溶剂均有优良好的稳定性稳定性。ppt课件8 良好的电绝缘性能。良好的电绝缘性能。 优良的耐磨、减摩和自润滑性能。优良的耐磨、减摩和自润滑性能。 优良的吸震性、抗冲力性、消声性相抗疲劳性能。优良的吸震性、抗冲力性、消声性相抗疲劳性能

6、。 与金属材料相比，易于加工成型，且生产效率也较高。与金属材料相比，易于加工成型，且生产效率也较高。 b b、缺点、缺点 如如机械强度机械强度、硬度硬度和和导热性导热性等不及金属；耐高温方面不等不及金属；耐高温方面不及陶瓷；而且吸水性大，易光化和蠕变等缺点。因此，及陶瓷；而且吸水性大，易光化和蠕变等缺点。因此，工程塑料与金属、陶瓷、玻璃等材料在应用上可相辅相工程塑料与金属、陶瓷、玻璃等材料在应用上可相辅相成，各自发挥其特点和长处。成，各自发挥其特点和长处。 ppt课件910.1.2 10.1.2 工程塑料发展简史和动向工程塑料发展简史和动向 发展简史发展简史 塑料的发展巳有很长的历史，但其中工

7、程塑料发展较迟塑料的发展巳有很长的历史，但其中工程塑料发展较迟。现今在工程塑料中居首位的聚酰胺。现今在工程塑料中居首位的聚酰胺( (尼龙尼龙-66-66) )于于19391939年年才研制成功并实现工业化，当时是作为合成纤维应用的才研制成功并实现工业化，当时是作为合成纤维应用的。至五十年代后期。至五十年代后期。聚甲醛聚甲醛和和聚碳酸酯聚碳酸酯研制成功，从而真研制成功，从而真正确立了工程塑料在材料领域中的重要地位，获得了迅速正确立了工程塑料在材料领域中的重要地位，获得了迅速地发展。地发展。 ppt课件10 19641964年美国杜邦公司开发了聚酰亚胺年美国杜邦公司开发了聚酰亚胺( (一种全芳香族

8、型一种全芳香族型的高聚物的高聚物) )，具有很高的热稳定性，长期使用温度可达，具有很高的热稳定性，长期使用温度可达288288 C C ，开创了特种工程塑料发展的道路。，开创了特种工程塑料发展的道路。 初始阶段，因特种工程塑料的生产成本高、合成工艺初始阶段，因特种工程塑料的生产成本高、合成工艺复杂和成型加工的困难等条件的限制，又因通用工程塑复杂和成型加工的困难等条件的限制，又因通用工程塑料进行改性、增强、填充和共混等办法，提高了通用工料进行改性、增强、填充和共混等办法，提高了通用工程塑料的机械强度和使用的温度范围，致使特种工程塑程塑料的机械强度和使用的温度范围，致使特种工程塑料的发展十分缓慢。

9、近年来，由于高技术工业的兴起和料的发展十分缓慢。近年来，由于高技术工业的兴起和 ppt课件11发展，对工程塑料性能上的要求越来越高，加上技术方发展，对工程塑料性能上的要求越来越高，加上技术方面的改进和提高，才促进了特种工程塑料的发展。面的改进和提高，才促进了特种工程塑料的发展。 总之，工程塑料只是在近总之，工程塑料只是在近2020年年内才开始大规模发展内才开始大规模发展起来的。现今工程塑料以每年起来的。现今工程塑料以每年1515的速度增长，超过了的速度增长，超过了通用塑料的增长速度，因其应用的量不大，所以工程塑通用塑料的增长速度，因其应用的量不大，所以工程塑料的产量在整个塑料总产量中仅占料的产

10、量在整个塑料总产量中仅占5 5-7-7。ppt课件12 发展动向发展动向 1. 1. 高分子合金高分子合金 采用各种方法获得性能优良的高分子采用各种方法获得性能优良的高分子合合金，并改善加工金，并改善加工性能，增加新品种，扩展应用范围。性能，增加新品种，扩展应用范围。 2. 2. 提高阻燃性提高阻燃性 可在塑料组分中加入阻燃剂，或采用含有卤素等的可在塑料组分中加入阻燃剂，或采用含有卤素等的化合物接入大分子链中。化合物接入大分子链中。 3. 3. 开发成型加工新技术开发成型加工新技术 现今开发的新技术计有：复合精密注射成型；反应注射现今开发的新技术计有：复合精密注射成型；反应注射模塑成型模塑成型

11、(RIM)(RIM)；增强反应注射模塑成型；增强反应注射模塑成型( (RRIMRRIM) )；大型制；大型制品冲压成型；复合异型挤出成型等。由此可获得新型制品冲压成型；复合异型挤出成型等。由此可获得新型制品，或改进制品性能，提高生产率，扩大应用范围。品，或改进制品性能，提高生产率，扩大应用范围。 ppt课件13 10.210.2 聚酰胺聚酰胺 大分子主链中含有许多重复的酰胺基团大分子主链中含有许多重复的酰胺基团(-CO-NH-)(-CO-NH-)的的一大类聚合物，统称为聚酰胺，一大类聚合物，统称为聚酰胺，Polylamide(PAPolylamide(PA) )，在工，在工业或日常生活中常称为

12、尼龙业或日常生活中常称为尼龙( (NylonNylon) )。 聚酰胺是世界上最早投入工业生产的合成纤维，又是工聚酰胺是世界上最早投入工业生产的合成纤维，又是工程塑料中发展最早的一个品种。目前它在工程塑料中的程塑料中发展最早的一个品种。目前它在工程塑料中的生产量居于首位。生产量居于首位。 ppt课件1410.2.110.2.1 聚酰胺的种类和命名聚酰胺的种类和命名 聚聚酰胺酰胺的种类的种类 聚酰胺具有下列两大类结构聚酰胺具有下列两大类结构, ,即即 ppt课件15工业生产中通常由下列反应合成的。工业生产中通常由下列反应合成的。 二元胺和二元酸的缩聚。二元胺和二元酸的缩聚。 - -氨基酸的缩聚。

13、氨基酸的缩聚。 环状内酰胺的开环聚合。环状内酰胺的开环聚合。 由于起始原料单体的结构不同，可合成得很多种聚酰胺。由于起始原料单体的结构不同，可合成得很多种聚酰胺。 聚酰胺的命名聚酰胺的命名 由二元胺和二元酸缩聚制得的聚酰胺，在聚酰胺名字由二元胺和二元酸缩聚制得的聚酰胺，在聚酰胺名字下，再添加两个数目，第一个数字表示二元胺中的碳原下，再添加两个数目，第一个数字表示二元胺中的碳原于数，后一个数宇表示二元酸中的碳原于数。如由已二于数，后一个数宇表示二元酸中的碳原于数。如由已二胺和已二酸合成的，称为聚酰胺胺和已二酸合成的，称为聚酰胺-66-66，商品名为尼龙，商品名为尼龙-66-66。ppt课件16

14、由氨基酸或相应的内酰胺制得的聚酰胺，则用一个数由氨基酸或相应的内酰胺制得的聚酰胺，则用一个数字表示。此数字代表氨基酸或内酰胺分子中的碳原子数字表示。此数字代表氨基酸或内酰胺分子中的碳原子数目。目。 如尼龙如尼龙-6-6， 等。等。 混合聚酰胺，即由多种二元胺、二元酸或内酰胺等制混合聚酰胺，即由多种二元胺、二元酸或内酰胺等制得的共缩聚物，则在原数字后面列一个括弧，括号中注得的共缩聚物，则在原数字后面列一个括弧，括号中注明各组分质量比的数字。明各组分质量比的数字。 如尼龙如尼龙-66/6-66/6（60:4060:40），），表示由表示由6060的的6666盐和盐和4040的已的已内酰胺所制得；尼

15、龙内酰胺所制得；尼龙6666610(50:50)610(50:50)，表示由等质量，表示由等质量的的6666盐和盐和610610盐所得。盐所得。ppt课件17由含环结构单体分子制得的聚酰胺，则采用一个英文字由含环结构单体分子制得的聚酰胺，则采用一个英文字母来表示该含环化合物。如己二胺和对苯二甲酸反应所母来表示该含环化合物。如己二胺和对苯二甲酸反应所得的聚酰胺，称为尼龙得的聚酰胺，称为尼龙-6T(Polyhexmethylene-6T(Polyhexmethylene terephthalamide terephthalamide) )，其中英文字母，其中英文字母“T”T”即为对苯二甲酸即为对苯

16、二甲酸英文名称的第一个字母。英文名称的第一个字母。10.2.210.2.2 聚聚酰胺酰胺的合成与生产流程的合成与生产流程 尼龙尼龙-1010-1010的合成原理的合成原理 由蓖麻油为原料制取尼龙由蓖麻油为原料制取尼龙-1010-1010总过程的示意图见总过程的示意图见图图10-110-1。ppt课件18ppt课件19根据缩聚反应的基本规律，必须考虑以下几个问题。根据缩聚反应的基本规律，必须考虑以下几个问题。原料单体分子官能团的摩尔比原料单体分子官能团的摩尔比。今以尼龙。今以尼龙-1010-1010盐为起盐为起始原料时，盐中所含始原料时，盐中所含-NH-NH2 2与与-COOH-COOH两种官能

17、团是等摩尔两种官能团是等摩尔的。的。缩聚反应可逆平衡的特性。缩聚反应可逆平衡的特性。已知已知 其中其中 为产物的聚合度，为产物的聚合度，K K为反应的平衡常数，为反应的平衡常数，abab为反应体为反应体系中小分子水的浓度。聚酿胺在系中小分子水的浓度。聚酿胺在260260下的尺值为下的尺值为305305。若要获得若要获得 100(100(产物尼龙产物尼龙10101010的分子量约为的分子量约为17000)17000)，则允许在反应体系中残留的水分约为，则允许在反应体系中残留的水分约为0.30.3( (质质量量) )。说明反应脱水的要求不太苛刻。若反应在。说明反应脱水的要求不太苛刻。若反应在240

18、 240 下熔融缩聚，在常压下脱水即可达到上述要求。下熔融缩聚，在常压下脱水即可达到上述要求。 ppt课件20分子量的控制和封闭不稳定端基。尼龙分子量的控制和封闭不稳定端基。尼龙10101010合成中常合成中常采用精癸二酸作为分子量调节剂采用精癸二酸作为分子量调节剂 加入量约为加入量约为1.21.2(mol)(mol)，并使制得的大分子链两端皆为稳定性较好的羧，并使制得的大分子链两端皆为稳定性较好的羧基。基。 其他添加剂，如为了防止缩聚反应过程中的副反应，提其他添加剂，如为了防止缩聚反应过程中的副反应，提高尼龙高尼龙-1010-1010制品的耐老化性能制品的耐老化性能( (光、氧引起的裂解光、

19、氧引起的裂解) )，常需添加某些化合物，如醋酸铜或锰盐，也有添加含磷常需添加某些化合物，如醋酸铜或锰盐，也有添加含磷化合物的。化合物的。ppt课件2110.2.3 10.2.3 聚酰胺聚酰胺的结构与性能的结构与性能10.2.3.1 10.2.3.1 原料单体分子的结构与聚合反应原料单体分子的结构与聚合反应 线型聚酰胺可采用两类原料单体化合物来合成，一类是线型聚酰胺可采用两类原料单体化合物来合成，一类是二元胺二元胺 二元酸，另一类是二元酸，另一类是 - -氨基酸氨基酸( (或相应的环状内酰或相应的环状内酰胺胺) )。合成时，原料单体分子的结构有一定的限制。当采。合成时，原料单体分子的结构有一定的

20、限制。当采用二元胺用二元胺 二元酸作原料时，二元胺和二元酸必须无环化二元酸作原料时，二元胺和二元酸必须无环化的倾向。如以乙二胺的倾向。如以乙二胺 乙二酸为原料，受热后会生成乙二乙二酸为原料，受热后会生成乙二内酰乙二胺，丁二酰和戊二酸易与胺类生成稳定的环状物。内酰乙二胺，丁二酰和戊二酸易与胺类生成稳定的环状物。低级二元胺加热下易生成杂环化合物，所以工业生产的聚低级二元胺加热下易生成杂环化合物，所以工业生产的聚酰胺酰胺- -m m，n n，其中，其中m m，n n值多数是大于值多数是大于6 6。( (即即m,nm,n 6 6) )。 ppt课件2210.2.3.2 10.2.3.2 聚聚酰胺酰胺的

21、熔点的熔点 聚酰胺大分子中的酰胺基导致大分子链间形成氢聚酰胺大分子中的酰胺基导致大分子链间形成氢键。因大量氢键的存在，聚酰胺树脂的熔点升键。因大量氢键的存在，聚酰胺树脂的熔点升高，结晶度较大，性质坚韧，图高，结晶度较大，性质坚韧，图10-310-3及及10-410-4中列中列出各种聚酰胺的熔点值。出各种聚酰胺的熔点值。 ppt课件23ppt课件24ppt课件25 从图中可看到：从图中可看到： 1. 1. 随聚酰胺中单体链节的增大，即二随聚酰胺中单体链节的增大，即二元酸、二元胺和氨基酸中元酸、二元胺和氨基酸中-CH-CH2 2- -量的增加，熔点下降。量的增加，熔点下降。这显然是酰胺基的浓度下降

22、，引起氢键数这显然是酰胺基的浓度下降，引起氢键数( (密度密度) )减少。减少。2.2. 各种聚酰胺的熔点是锯齿状下降。以尼龙各种聚酰胺的熔点是锯齿状下降。以尼龙-6-6与尼龙与尼龙-7-7比较之，前者仅有一部分酰胺基构成氢键，故熔点较低。比较之，前者仅有一部分酰胺基构成氢键，故熔点较低。对于二元胺对于二元胺 二元酸型聚酰胺来说，偶二元酸型聚酰胺来说，偶 偶者熔点较高，偶者熔点较高，奇奇 奇较低。这个现象同样可以用氢键数奇较低。这个现象同样可以用氢键数( (密度密度) )来说明。来说明。如以尼龙如以尼龙-66-66与尼龙与尼龙-6-6相比，前者的酰胺基相比，前者的酰胺基100 %100 %构成

23、了构成了氢键，后者仅为一部分，所以前者的熔点较高。氢键，后者仅为一部分，所以前者的熔点较高。ppt课件26 10.2.3.3 10.2.3.3 聚酰胺分子间的作用力聚酰胺分子间的作用力 聚酰胺分子链上含有强极性基因聚酰胺分子链上含有强极性基因-CO-NH-CO-NH-，它又可构成它又可构成氢键，所以分子间的作用力较大。人们常以内聚能密度氢键，所以分子间的作用力较大。人们常以内聚能密度来估算它的大小。聚酰胺的内聚能密度高达来估算它的大小。聚酰胺的内聚能密度高达 744744J/cmJ/cm3 3，几乎是聚乙烯的几乎是聚乙烯的3 3倍，为聚苯乙烯的倍，为聚苯乙烯的2.42.4倍，加上聚酰胺分倍，加

24、上聚酰胺分子结构较规整，易于结晶，所以具有很高的强度。但是极子结构较规整，易于结晶，所以具有很高的强度。但是极性大的基因，也易于吸水，这是聚酰胺最大的缺点。在同性大的基因，也易于吸水，这是聚酰胺最大的缺点。在同一系列聚酰胺中，两个一系列聚酰胺中，两个-CO-NH-CO-NH-基间的基间的-CH-CH2 2- -基团越多，吸基团越多，吸水性越小。尼龙水性越小。尼龙-1010-1010比尼龙比尼龙-6-6的吸水性小，故前者更适的吸水性小，故前者更适宜于作工程塑料，后者则宜作合成纤维。宜于作工程塑料，后者则宜作合成纤维。ppt课件2710.2.3.4 10.2.3.4 聚酰胺的性能聚酰胺的性能 聚酰

25、胺的结构特点使它具有良好的机械性能、耐油和耐聚酰胺的结构特点使它具有良好的机械性能、耐油和耐溶剂性能。尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、溶剂性能。尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色表层光亮、白色( (或乳白色或乳白色) )或微黄色、透明或半透明的或微黄色、透明或半透明的固体。它们的密度均稍大于使用温度可在固体。它们的密度均稍大于使用温度可在-40-40 105105之之间。间。 尼龙具有优良的机械性能，比拉伸强度高于金属，比尼龙具有优良的机械性能，比拉伸强度高于金属，比压缩强度与金属不相上下，但它的刚性不及金属。在耐压缩强度与金属不相上下，但它的刚性不及金属。在耐磨性

26、、自润滑性以及冲击韧性方面，尼龙的性能也很好。磨性、自润滑性以及冲击韧性方面，尼龙的性能也很好。 ppt课件28在化学性能上，尼龙能耐大多数盐类，耐油、耐芳烃类化在化学性能上，尼龙能耐大多数盐类，耐油、耐芳烃类化合物方面也较好，但不耐强酸和氧化剂。合物方面也较好，但不耐强酸和氧化剂。 尼龙的缺点，如热变形温度低，连续使用温度在尼龙的缺点，如热变形温度低，连续使用温度在8080 120 120 ，吸水性较大等。表，吸水性较大等。表10-310-3中列入几种尼龙的中列入几种尼龙的吸水率。吸水率。ppt课件29ppt课件30由于吸水性的影响，尼龙材料的机械性能强度、蠕变由于吸水性的影响，尼龙材料的机

27、械性能强度、蠕变 及电性能皆会变劣，尼龙制品的尺寸会发生变化。表及电性能皆会变劣，尼龙制品的尺寸会发生变化。表10-310-3中的数据说明，随着酰胺基的密度降低，即比值次甲基数中的数据说明，随着酰胺基的密度降低，即比值次甲基数酰胺基数升高，吸水率变小，尺寸的稳定性也相应地提酰胺基数升高，吸水率变小，尺寸的稳定性也相应地提高。因此在制作精密度要求高，尺寸稳定性好的零件，宜高。因此在制作精密度要求高，尺寸稳定性好的零件，宜选用选用尼龙尼龙-610-610、尼龙、尼龙-1010-1010及尼龙及尼龙-11-11等材料。等材料。ppt课件31ppt课件32 10.2.4 10.2.4 聚酰胺的改性及新

28、品种聚酰胺的改性及新品种 近年来，针对聚酰胺的缺点，不断涌现出一系列改性近年来，针对聚酰胺的缺点，不断涌现出一系列改性的及新的品种，现简单介绍如下。的及新的品种，现简单介绍如下。10.2.4.1 10.2.4.1 增强尼龙增强尼龙 现今已开发了一系列用玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维现今已开发了一系列用玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维以及钛金属晶须增强的品种。表以及钛金属晶须增强的品种。表10-410-4中列入玻璃纤维增强中列入玻璃纤维增强后性能的变化。由此可知，增强后尼龙的强度提高一倍，后性能的变化。由此可知，增强后尼龙的强度提高一倍，热形变温度可升至热形变温度可升至200200以上，增强效果十分显著。

29、另以上，增强效果十分显著。另外，尺寸稳定性也大幅度提高，甚至于可得到在精密度方外，尺寸稳定性也大幅度提高，甚至于可得到在精密度方面能与金属材料相近的制品。面能与金属材料相近的制品。ppt课件33ppt课件3410.2.4.210.2.4.2 单体浇铸尼龙单体浇铸尼龙 (MC(MC尼龙尼龙) ) 单体浇铸尼龙，又称单体浇铸尼龙，又称MCMC尼龙，是单体己内酰胺在浇模内直接聚尼龙，是单体己内酰胺在浇模内直接聚合成型所获得的尼龙合成型所获得的尼龙-6-6工程塑料。工程塑料。 环状的内酰胺在强碱催化下能开环聚合，且聚合速度很快。若环状的内酰胺在强碱催化下能开环聚合，且聚合速度很快。若加入乙酰基已内酰胺

30、为助催化剂加入乙酰基已内酰胺为助催化剂( (或称加速剂或称加速剂) )，反应可更快地进，反应可更快地进行。这时已内酰胺是按阴离子机理进行的。行。这时已内酰胺是按阴离子机理进行的。 工业上常用的催化剂是氢氧化纳，助催化剂为工业上常用的催化剂是氢氧化纳，助催化剂为N-N-酰基已内酰胺酰基已内酰胺 (R(R为乙基、丁基等为乙基、丁基等) )、甲苯二异氰酸酯或碳酸二、甲苯二异氰酸酯或碳酸二苯酯等。苯酯等。 这种这种MCMC尼龙的特点如下：尼龙的特点如下： 所得尼龙所得尼龙-6-6分子量可高达分子量可高达3.5-73.5-7万，而一般聚合的尼龙万，而一般聚合的尼龙-6-6仅为仅为2-32-3万，故万，故

31、MCMC尼龙的物理、机械性能较为优良。尼龙的物理、机械性能较为优良。 ppt课件35 工艺、设备和模具都较简单，易于拿捏，可浇铸各种型材，省工艺、设备和模具都较简单，易于拿捏，可浇铸各种型材，省去单体先聚合，再成型加工等复杂的生产过程。去单体先聚合，再成型加工等复杂的生产过程。只要模具比较简单，可铸造重量达上百公斤的大型机械部件，如只要模具比较简单，可铸造重量达上百公斤的大型机械部件，如大型齿轮、蜗轮和导轨等。大型齿轮、蜗轮和导轨等。吸水率为一般尼龙的一半，长期使用温度为吸水率为一般尼龙的一半，长期使用温度为100100。10.2.4.3 10.2.4.3 芳香族尼龙芳香族尼龙 为了获得耐高温

32、、耐辐射、耐腐蚀的新品种，为了获得耐高温、耐辐射、耐腐蚀的新品种，6060年代开发了在聚年代开发了在聚酰胺主链中含有苯环结构的芳香族尼龙。酰胺主链中含有苯环结构的芳香族尼龙。 1 1聚间苯二甲酰间苯二胺聚间苯二甲酰间苯二胺 这种聚酰胺，商品名这种聚酰胺，商品名NomexNomex，简称，简称HT-1HT-1，是由间苯二甲酰氯和，是由间苯二甲酰氯和间苯二胺用界而缩聚法或低温溶液聚合法制得，其反应可简写如间苯二胺用界而缩聚法或低温溶液聚合法制得，其反应可简写如下：下：ppt课件36ppt课件37 此结晶性聚合物熔点为此结晶性聚合物熔点为410410，分解温度达，分解温度达450 450 ，可在，可

33、在200200下下连续使用；可用来制成薄膜；或用玻璃布浸渍后，经处理和层压连续使用；可用来制成薄膜；或用玻璃布浸渍后，经处理和层压可制成漆布和层压板，作可制成漆布和层压板，作H H级绝缘材料用。级绝缘材料用。2 2聚对苯酚胺聚对苯酚胺 聚对苯酰胺，商品名聚对苯酰胺，商品名KevlarKevlar，由对苯二甲酰氯与对苯二胺或对氨，由对苯二甲酰氯与对苯二胺或对氨基苯甲酸反应而成的，其结构式为：基苯甲酸反应而成的，其结构式为： KevlarKevlar是一种质轻、高强度和耐高温的新型聚合物。在是一种质轻、高强度和耐高温的新型聚合物。在280280经经200h200h，强度仍保持，强度仍保持85 %8

34、5 %以上，其模量为钢的以上，其模量为钢的5 5倍。主要用于制取超倍。主要用于制取超强、超高模量的耐高温纤维，也可制成薄膜和层压材料。强、超高模量的耐高温纤维，也可制成薄膜和层压材料。ppt课件38 10.2.4.4 10.2.4.4 无定形的透明尼龙无定形的透明尼龙 尼龙是结晶性聚合物，故呈不透明的乳白色。为了制取无定形的尼龙是结晶性聚合物，故呈不透明的乳白色。为了制取无定形的透明尼龙，必须抑制其晶体的生成。通常有两种办法：一种是利用透明尼龙，必须抑制其晶体的生成。通常有两种办法：一种是利用多种单体共缩聚，或在主链上引入侧链取代基，使它不易结晶；另多种单体共缩聚，或在主链上引入侧链取代基，使

35、它不易结晶；另一种是加入结晶抑制剂，以阻止结晶。今介绍两个例子。一种是加入结晶抑制剂，以阻止结晶。今介绍两个例子。 ppt课件39 2. PACP-9/62. PACP-9/6 无定形透明尼龙在性能上有两大特点：一是透光率高，可达无定形透明尼龙在性能上有两大特点：一是透光率高，可达9090以上；二是具有较低的成型收缩率和吸水率，尺寸稳定性也较好以上；二是具有较低的成型收缩率和吸水率，尺寸稳定性也较好。欠缺之处是在耐温性和流动性方面不及结晶型的。欠缺之处是在耐温性和流动性方面不及结晶型的。 透明尼龙既具有尼龙类工程塑料的优良性能，又比其他透明的透明尼龙既具有尼龙类工程塑料的优良性能，又比其他透明

36、的工程塑料工程塑料( (如聚碳酸酯如聚碳酸酯) )具有更好的耐腐蚀、耐磨和耐刮痕的性能。具有更好的耐腐蚀、耐磨和耐刮痕的性能。目前在光学仪器、计量仪表、精密部件及特殊的机械零件方面有着目前在光学仪器、计量仪表、精密部件及特殊的机械零件方面有着广泛的应用。广泛的应用。 ppt课件4010.2.5 10.2.5 聚酰胺的成型加工及应用聚酰胺的成型加工及应用10.2.5.1 10.2.5.1 聚酰胺的成型加工聚酰胺的成型加工 聚酰胺的成型加工方法很多，可采用注射、挤出、吹聚酰胺的成型加工方法很多，可采用注射、挤出、吹塑、烧结及冷加工等方法，还可以进行特殊的单体浇铸塑、烧结及冷加工等方法，还可以进行特

37、殊的单体浇铸(MC(MC尼龙尼龙) )新工艺。新工艺。 聚酰胺是结晶性聚合物，熔融粘度较低，有利于充模。聚酰胺是结晶性聚合物，熔融粘度较低，有利于充模。但聚酰胺的收缩率较大，可达但聚酰胺的收缩率较大，可达3 3，而影响收缩率的主要，而影响收缩率的主要因素是它的熔点与结晶性。凡熔点越高，结晶度越大者，因素是它的熔点与结晶性。凡熔点越高，结晶度越大者，其收缩率也就越大。成型后的制品存在有内应力和吸湿现其收缩率也就越大。成型后的制品存在有内应力和吸湿现象，引起制品尺寸改变，即精度发生变化。前者通过热处象，引起制品尺寸改变，即精度发生变化。前者通过热处理办法来消除；后者可进行调湿处理，使其达到所要求的

38、理办法来消除；后者可进行调湿处理，使其达到所要求的平衡吸湿量。平衡吸湿量。 ppt课件41基于基于MCMC尼龙的特性，也发展了尼龙反应注射成型尼龙的特性，也发展了尼龙反应注射成型(RIM)(RIM)新新工艺。即把具有极高反应活性的尼龙原料工艺。即把具有极高反应活性的尼龙原料( (目前较多的是目前较多的是尼龙尼龙-6-6单体单体) )，在高压下快速反应，再注入密闭的棋具中，在高压下快速反应，再注入密闭的棋具中成型，这也是一种液体注射成型的方法。成型，这也是一种液体注射成型的方法。 ppt课件4210.2.5.2 10.2.5.2 聚酰胺工程塑料的应用聚酰胺工程塑料的应用 聚酰胺具有优良的机械性能

39、，如强度好，优异的耐冲聚酰胺具有优良的机械性能，如强度好，优异的耐冲击性、耐摩擦性与耐磨耗性击性、耐摩擦性与耐磨耗性( (能在无油润滑下操作能在无油润滑下操作) )和较好和较好的耐腐蚀性能，的耐腐蚀性能，100100左右的使用温度。最大的缺点是吸左右的使用温度。最大的缺点是吸温性大，吸水后引起机械及电绝缘性能变差，尺寸发生变温性大，吸水后引起机械及电绝缘性能变差，尺寸发生变化。化。 聚酰胺工程塑料广泛使用于各种工业部门中制作机械聚酰胺工程塑料广泛使用于各种工业部门中制作机械、化工和电气绝缘等方面的零部件。如齿轮、轴承、辊轴、化工和电气绝缘等方面的零部件。如齿轮、轴承、辊轴、泵叶轮、风扇叶片、涡

40、轮、高压密封圈、垫片、电池箱、泵叶轮、风扇叶片、涡轮、高压密封圈、垫片、电池箱电缆电缆电器线圈和接头等。现今在建筑业、交通运输业及电器线圈和接头等。现今在建筑业、交通运输业及生活用品方面也取得了广泛的应用。生活用品方面也取得了广泛的应用。 ppt课件4310.3 10.3 聚碳酸酯聚碳酸酯 大分子链中含有碳酸酯大分子链中含有碳酸酯(-O-R-O-CO-)(-O-R-O-CO-)重复单元的线型重复单元的线型高聚物，总称为聚碳酸酯高聚物，总称为聚碳酸酯(Polycarbonate(Polycarbonate，简称，简称PC)PC)。其。其中中R R可为脂肪族、脂环族、芳香族或混合型的基团，由此可为

41、脂肪族、脂环族、芳香族或混合型的基团，由此可分类为脂肪族、芳香族等各种类型的聚碳酸酯。可分类为脂肪族、芳香族等各种类型的聚碳酸酯。 2020世纪世纪3030年代已制得脂肪族年代已制得脂肪族聚碳酸酯聚碳酸酯。但只有双酚。但只有双酚A A型的芳香族聚碳酸酯最有实用价值。在型的芳香族聚碳酸酯最有实用价值。在19581958年首先获得工年首先获得工业生产，业生产，6060年代发展成为一种新型的热塑性工程塑料。它年代发展成为一种新型的热塑性工程塑料。它的产量在工程塑料中已跃居为第二位，仅次于尼龙。的产量在工程塑料中已跃居为第二位，仅次于尼龙。 ppt课件4410.3.1 10.3.1 聚碳酸酯的合成与生

42、产工艺聚碳酸酯的合成与生产工艺10.3.1.1 10.3.1.1 聚碳酸酯的合成方法聚碳酸酯的合成方法 工业生产中，聚碳酸酯的合成方法有两类，即工业生产中，聚碳酸酯的合成方法有两类，即酯交换法酯交换法和和光气法光气法。 ppt课件45反应的控制条件如下：反应的控制条件如下：反应温度要高，使物料能熔化，并有利于苯酚逸出。反应温度要高，使物料能熔化，并有利于苯酚逸出。因双酚因双酚A A在在180180以上易分解，故初期控制在以上易分解，故初期控制在180 180 以以下，使双酚下，使双酚A A已转化成低聚物后再行逐步升温。已转化成低聚物后再行逐步升温。为了有利于苯酚逸出，须抽高真空，使反应向右进行

43、，为了有利于苯酚逸出，须抽高真空，使反应向右进行，残余压力最低可达残余压力最低可达133Pa133Pa以下。以下。碳酸二苯酯的沸点较低，为了防止逸出而破坏原料反应碳酸二苯酯的沸点较低，为了防止逸出而破坏原料反应物的摩尔比，一般取碳酸二苯酯与双酚物的摩尔比，一般取碳酸二苯酯与双酚A A的比值为的比值为1.051.051.11.1：1 1，前者稍行过量。，前者稍行过量。ppt课件46 须加催化剂，如苯甲酸纳、醋酸铬或醋酸锂等。须加催化剂，如苯甲酸纳、醋酸铬或醋酸锂等。 此法的优点是不需要溶剂，聚合物也容易处理。缺点此法的优点是不需要溶剂，聚合物也容易处理。缺点是设备复杂是设备复杂( (高温、高真空

44、高温、高真空) )；物料的粘度高，物料的混；物料的粘度高，物料的混合及热交换较困难；产物分子量不高；反应中的副产物合及热交换较困难；产物分子量不高；反应中的副产物使产品呈浅黄色。采用此法生产的聚碳酸酯，其产量仅使产品呈浅黄色。采用此法生产的聚碳酸酯，其产量仅占总量的占总量的1010以下。以下。 2. 2. 光气法光气法 常温常压下，由光气和双酚常温常压下，由光气和双酚A A反应生成聚碳酸酯的方反应生成聚碳酸酯的方法。此法又可分为两种。法。此法又可分为两种。 (1)(1)光气溶液法光气溶液法 双酚双酚A A在卤代烃溶剂中采用吡啶作催在卤代烃溶剂中采用吡啶作催化剂与光气反应制取聚碳酸酯的方法。其反

45、应如下：化剂与光气反应制取聚碳酸酯的方法。其反应如下：ppt课件47 吡啶既是催化剂，又是副产物吡啶既是催化剂，又是副产物HClHCl的接受体。因在无水的接受体。因在无水介质介质( (卤代烃卤代烃) )中反应，光气不易水解。此法的缺点是吡啶中反应，光气不易水解。此法的缺点是吡啶价贵，有毒，又必须回收；若聚合物中残留有吡啶，在加价贵，有毒，又必须回收；若聚合物中残留有吡啶，在加工过程中会使制品着色，所以此法已不用。工过程中会使制品着色，所以此法已不用。ppt课件48以溶解有双酚以溶解有双酚A A钠盐的氢氧化纳水溶液为水相，情性溶剂钠盐的氢氧化纳水溶液为水相，情性溶剂( (如二氯甲烷、氯仿或氯苯等

46、如二氯甲烷、氯仿或氯苯等) )为有机相，在常温常压下通为有机相，在常温常压下通入光气反应即得。入光气反应即得。 此法的优点是对反应设备的要求不此法的优点是对反应设备的要求不高，聚合转化率可达高，聚合转化率可达9090以上，且聚合物分子量可调节的以上，且聚合物分子量可调节的范围较宽范围较宽(3(310104 4一一2 210105 5) )。缺点是光气及有机溶剂的毒。缺点是光气及有机溶剂的毒性大，又需增加溶剂回收和后处理工序。但此法仍是国内性大，又需增加溶剂回收和后处理工序。但此法仍是国内外生产聚碳酸酯的主要方法，占总产量的外生产聚碳酸酯的主要方法，占总产量的9090以上。以上。ppt课件491

47、0.3.1.2 10.3.1.2 聚碳酸酯的生产工艺聚碳酸酯的生产工艺以光气界面缩聚法为例，分为三个步骤：以光气界面缩聚法为例，分为三个步骤：1.1. 光氯化反应光氯化反应 用用N N2 2将双酚将双酚A A钠盐压入光气化反应釜，然后加入二氯甲烷。开动钠盐压入光气化反应釜，然后加入二氯甲烷。开动搅拌，釜内温度降至搅拌，釜内温度降至20 20 C C，通入光气反应。用冷水维持釜温不超，通入光气反应。用冷水维持釜温不超过过25 25 C C 。当反应介质的。当反应介质的pHpH值降至值降至7 78 8时，停止通光气，反应结束。时，停止通光气，反应结束。此时釜内还留有单体及生成的此时釜内还留有单体及

48、生成的A A、B B和和C C三种齐聚物。三种齐聚物。ppt课件50 2 2缩聚反应缩聚反应 上述产物转入缩聚釜，按配比加入计量的上述产物转入缩聚釜，按配比加入计量的2525碱液和催化剂三碱液和催化剂三甲基苄基氯化铵，分子量调节剂苯酚，在甲基苄基氯化铵，分子量调节剂苯酚，在25-30 25-30 C C下反应下反应3-4h3-4h。反应结束后，静置，分去上层碱液。再加反应结束后，静置，分去上层碱液。再加15%15%甲酸中和甲酸中和pHpH3-53-5，分去上层酸水液。分去上层酸水液。 3.3.后处理后处理 此时树脂溶液中还存在有盐及低分子量级分。盐分由水洗除去，此时树脂溶液中还存在有盐及低分子

49、量级分。盐分由水洗除去，然后加入沉淀剂丙酮，使低分子量级分留在溶液中，而聚碳酸酯然后加入沉淀剂丙酮，使低分子量级分留在溶液中，而聚碳酸酯以粉状或粒状析出。经过滤、水洗、干燥和造粒得粒状成品。以粉状或粒状析出。经过滤、水洗、干燥和造粒得粒状成品。 工业品常为工业品常为 3 33 3淡黄色至无色透明颗粒，分子量一般为淡黄色至无色透明颗粒，分子量一般为3 310104-4-一一101010104 4。ppt课件5110.3.2 10.3.2 聚碳酸酯的性能、成型加工及应用聚碳酸酯的性能、成型加工及应用10.3.2.110.3.2.1 聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能 双酚双酚A A型聚碳酸酯是无臭、无味

50、、无毒、透明型聚碳酸酯是无臭、无味、无毒、透明( (或呈微黄色或呈微黄色) )，刚，刚硬而坚韧的固体。它具有优良的综合性能，尤其是优异的抗冲击硬而坚韧的固体。它具有优良的综合性能，尤其是优异的抗冲击性能性能( (无缺口冲击强度在热塑性塑料中名列首位无缺口冲击强度在热塑性塑料中名列首位) )。 冲击强度与其分子量有关，平均分子量低于冲击强度与其分子量有关，平均分子量低于2 210104 4时，强度很时，强度很低；随分子量上升而增加，至平均分子量为低；随分子量上升而增加，至平均分子量为2.82.810104 4一一3 310104 4时时达到最大值。达到最大值。 聚碳酸酯的尺寸稳定性很好，耐蠕变性