特种工程塑料
特种工程塑料是指综合性能较高,长期使用温度在150℃以上的一类工程塑料,主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)及聚砜(PSF)。特种工程塑料具有独特、优异的物理性能,主要应用于电子电气、特种工业等高科技领域。
聚苯硫醚
聚苯硫醚全称为聚苯基硫醚,是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂,英文名为polyphenylene snlfide(简称PPS)。
PPS是结晶型(结晶度55%-65%)的高刚性白色粉末聚合物,耐热性高(连续使用温度达240℃)、机械强度、刚性、难燃性、耐化学药品性,电气特性、尺寸稳定性都优良的树脂,耐磨、抗蠕变性优,阻燃性优。有自熄性。达UL94V-0级,高温、高湿下仍保持良好的电性能。流动性好,易成型,成型时几乎没有缩孔凹斑。与各种无机填料有良好的亲和性。增强改性后可提高其物理机械机械性能和耐热性(热变形温度),增强材料有玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维、金属纤维等,以玻璃纤维为主。无机填充料有滑石、高岭土、碳酸钙、二氧化硅、二硫化钼等。
PPS/PTFE、PPS/PA、PPS/PPO等合金已商品化,PPS/PTFE合金改进了PPS的脆性,润滑性和耐腐蚀性,PPS/PA合金为高韧性合金。
玻纤增强PPS具有优异的热稳定性、耐磨性、抗蠕变性、在宽范围(温度、湿度、频率)内有极佳的机械性能和电性能,介电量数小、介电损耗低。作为耐高温,防腐涂料,涂层可以在180℃ 下长期使用;电子电器工业上作连接器,绝缘隔板,端子,开关;机械和粘密机械在做泵、齿轮、活塞环贮槽、叶片阀件,钟表零部件,照相机部件;汽车工业上汽化器。分配器部件,电子电气组等零件,批气阀气,传感器部部件;家电部件有磁带录相机结构部件、品体二极管、各种零件;另个还用于宇航、航空工业, PPS/PTFE可做防粘、耐磨部件及传动件,如轴泵。
聚砜
聚砜是以双酚A 和4, 4‘-二氯二苯砜为原料, 经缩聚反应制备的热塑性工程塑料。英文名Polysalfone(简称PSF或PSU)有普通双酚A型PSF(即通常所说的PSF),聚芳砜和聚醚砜二种。聚砜是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物,具有力学性能优异,刚性大,耐磨,高强度等特点。其使用温度范围为-100~150℃,长期使用温度为160℃,短期使用温度可达190℃。即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点。
聚芳砜
聚芳砜于1967年由美国3M公司开发并以Astrel360牌号出售,后将生产及销售权转让给Carborundum公司,由该公司在世界范围内仍以Astrel360牌号生产销售。Astrel 360聚芳砜典型特性为耐热,能在空气中温度260℃条件下长期老化。聚芳砜可采用注射、挤出或压缩成型技术加工成制品。但聚芳砜具有高的熔融粘度,所以对加工设备有特殊的要求,一般采用专用的加工设备以满足加工温度400~425℃。压力要求为140~210MPa(20300~30450psi),模具温度为230~280℃。聚芳砜主要应用于电气、电子工业领域,多为军工产品的多插头的接触器、印刷电路板的基板及插座。这些制件要求具有良好的机械性能、热性能和耐化学性能。
聚醚砜
聚醚砜由卜内门(ICI)公司于1972年开发并以Victrex商品牌号销售于全世界。德国巴斯夫(BASF)公司以Ultrason E商品牌号生产并销售。近几年来,世界各国工程热塑树脂的生产和销售一直处于低谷状态,其中以聚醚砜尤为突出。卜内门公司已于1991年将其生产能力为5000吨/年的聚醚砜装置关闭。目前最大生产商为巴斯夫公司。国内吉林大学中试化工厂、长春应用化学研究所和徐州工程塑料厂有少量试产品种。
聚对苯甲酰胺
美国杜邦公司于1916年首先介绍芳族聚酰胺-聚间苯二甲酰间苯二胺(Nomex)纤维,1970年介绍了聚对苯酰胺(Fibre B或PRD-49),1972年又介绍了较韧性的聚1,4-苯撑对苯二酰胺(Kevlar 49)纤维,分析表明Kevlar纤维为代表。1977年中国开始研制聚对苯酰胺,1990年上海市合成树脂研究所完成年产3吨中试鉴定。
聚对苯酰胺纤维是一种高强度、高模量、低密度的芳核酰胺纤维。其纤维密度(1.42~1.46g/cm3为玻璃纤维的60%,为碳纤维的80%,拉伸强度3.4~4.1Gpa,拉伸模量82.7~137.9Gpa,压缩强度仅为拉伸强度的20%,显示出延展性,可以压缩和弯曲,能够吸收能量。它广泛用于热塑性塑料和热固性塑料的增强,是尖端复合材料的高效增强剂。
聚对苯二甲酰对苯二胺
美国杜邦公司最早开发出聚间苯二甲酰间二胺(Nomex)纤维,1972年又成功地开发了聚对苯酰胺(Kevlar-29)和聚对苯二甲酰对苯二胺(Kevlar-49)纤维。1979年美国消费芳族聚酰胺的数量7000吨。美国杜邦公司拥有三大家Kevlar纤维生产厂家,即:美国里满德工厂年产能力2万吨;英国梅唐工厂年产能力7000吨;东丽杜邦公司的日本东海工厂年产能力2.5万吨。
荷兰阿克苏公司和杜邦公司的专利纠纷解决后,阿克苏公司积极开发芳族聚酰胺Twaron纤维,建有5000吨生产装置。计划1992年扩大到7000吨。该公司还打算和住友化学公司合作在日本建设芳族聚酰胺工厂。日本帝人公司在松山工厂生产Technora芳酰胺纤维,该公司准备与德国赫斯特公司合作在德国生产芳酰胺纤维。全世界聚对苯二甲酰对苯二胺纤维产量约6万吨。
聚酰亚胺
聚酰亚胺是分子结构含有 酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),可分为均苯型PI,可溶性PI,聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚酰亚胺(PEI)四类。
PI是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一,有的品种可长期承受290℃ 高温短时间承受490℃的高温,亦耐极低温,如在-269℃的液态氦中不会脆裂。另外机械性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好,成型收缩率小,耐油、一般酸和有机溶剂,不耐碱,有优良的耐摩擦,磨耗性能.并且PI无毒,可用来制造餐具和医用器具,并经得起数千次消毒。
PI成型方法包括压缩模塑、浸渍、注塑、挤出、压铸、涂覆、流延、层合、发泡、传递模塑。
聚均苯四甲酰亚胺
1980年首次成功合成芳族聚酰亚胺,五十年代末期制备得到高分子量的芳族聚酰亚胺。1961年杜邦公司生产出聚均苯四甲酰亚胺薄膜(Kapton)。1964年开发生产聚均苯四甲酰亚胺膜塑料(Vespels)。1965年公开报道该聚合物的薄膜和模塑料,之后,粘合剂、涂料、泡沫和纤维相继问世。六十年代中期,大量文献涉及该聚合物的各有关方面。1977~1979年就有一千多篇有关稿件登载于美国化学文献中,100多篇文献向美国国家技术服务局登记。随着电器、电子机器的小型化、轻量化,对耐热性优良的、电性能优异的聚酰亚胺的需要量越来越多。1979年,美国消费聚酰亚胺2200吨。就薄膜而言,东丽·杜邦公司的Kapton年生产能力为565吨,钟渊化学公司在日本的Apical年生产能力为170吨,该公司与Allied-signal公司合作在美国有一年产150吨Apical生产装置,还准备在瑞士建设百吨级生产装置。俄国报道不详,从技术交流得悉,该国有一年产200多吨的生产装置。美国年生产能力近2000吨。全世界拥有聚均苯四甲酰亚胺薄膜年生产能力近4000吨。日本对膜塑料的年需要量为20吨,估计美国年需要量200多吨。全世界总需要量为每年300多吨,预测今后将以每年10%的速度递增。
中国对聚均苯四甲酰亚胺的研究始于1962年,1963年用于漆包线,1966年后薄膜、模塑料、粘合剂相继问世,产量已达200多吨。
聚酰胺-酰亚胺
1964年Amoco公司开发了电器绝缘用清漆(AI),1967年日立化成公司开发了HI-400系列清漆,1972年Amoco公司开发了模制材料(Torlon),1976年Torlon商品化。1979年美国聚酰胺-酰亚胺的消费量为1000吨,1988年美国的需要量为2000吨。世界有六家公司研制生产聚酰胺-酰亚胺。这些公司的商品:是美国Amoco公司的Torlon模塑料,日本东丽公司的TI-5000模塑料,TI-1000模塑料(热固性),Amoco/三菱化成公司的Torlon,Amoco/GE公司的AI线缆涂料,日立化成公司的HI-400系列线缆涂料,Amoco公司的AmocoA-I涂料,法国Rhone-Poulenc公司的Kermel纤维。
中国上海市合成树脂研究所、长春应用化学研究所、上海电磁线厂、哈尔滨油漆颜料总厂和天津绝缘材料厂,于70年代中期就开始对聚酰胺亚胺进行研究开发。薄膜、油漆均有产品销售。
聚氨基双马来酰亚胺
1969年法国Rhone-Poulenc公司首先开发成功凯里末德(Kerimid 601)双马来酰亚胺预聚体。该聚合物在固化时不发生副产物气体,容易成型加工,制品无气孔。它是先进复合材料的理想母体树脂和层压材料用树脂(Kerimid)。该公司以这种树脂为基础,制备了压缩和传递模塑成型用材料(Kinel)。聚氨基双马来酰亚胺具有良好的综合平衡性能,其耐热温度高,在350℃下也不发生分解,加上原料来源广泛,价格便宜,因此发展了许多品种。正在开发交联型材料,以丙烯型增韧剂改性提高机械强度,用双马来酰亚胺酸脱醇环化制备双马来酰亚胺单体,改善工艺,降低成本,加速聚氨基双马来酰亚胺的发展。预测到20世纪末前,该树脂要求将以每年15%的速度递增。中国对聚氨基双马来酰亚胺的研究开发,从20世纪70年代中期开始,仍处于试制开发阶段。
聚醚酰亚胺
1972年美国GE公司开始研究开发PEI,经过10年时间试制、试用,于1982年建成5000吨生产装置,并正式以商品Ultem在市场销售。全世界年需要量为10000吨左右。以后,为提高产品的耐热性,GE公司还开发了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有对苯二胺结构,致使玻璃化温度(tg)从215°提高到227°,因而适应电子零件超小型电子管表面粘贴技术(SMT)的需要。该公司以开发了耐化学药品品级CRS5000、电线被覆用品级有机硅共聚合体D9000。为了进一步提高耐热性、耐化学药品性和流动性,该公司还开发了特种式程塑料合金,如PEI/PPS合金JD8901、PEI/PC合金D8001、D8007和SPEI/PA合金等。
上海市合成树脂研究所对聚醚酰亚胺的研究开发工作始于20世纪80年代初,现有10t/aPEI装置一套,目前处于供不应求状态。该所正准备建设100t/a PEI生产装置,以满足国防军工的需要。该所的聚醚酰亚胺YS30,结构中含有二苯醚二胺,其产品耐水解性能更佳。
聚醚醚酮
聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种结晶性、超耐热型热塑性聚合物。具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能,可用作耐高温结构材料和电绝缘材料。通过改性,PEEK 可以获得更高的物理性能。例如,可与聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PESU)等共混以满足不同的使用要求。 J.Denault 和Lin S H 分别采用玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)等复合增强PEEK 树脂,以提高材料的使用温度、刚性、尺寸稳定性及冲击性能;纳米材料填充PEEK 复合材料的硬度、拉伸强度及拉伸模量较纯PEEK 提高了20%-50%,从而进一步扩大其应用范围。
注:本名词内容引自百度百科