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    產品知識
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    特種工程塑料

    2013-07-05    來源:www.dskvo.com    作者:新和信    點擊數:40517

    特種工程塑料簡介

        特種工程塑料也叫高性能工程塑料,是指綜合性能更高,長期使用溫度在150℃以上的工程塑料,主要用于高科技,軍事和宇航、航空等工業。

        特種工程塑料主要包括聚苯硫醚(PPS),聚砜(PSF),聚酰亞胺(PI), 聚芳酯(PAR),液晶聚合物(LCP),聚醚醚酮(PEEK),含氟聚合物等,特種工程塑料種類多,性能優異,價格昂貴。

    聚苯硫醚(PPS)

    聚苯硫醚全稱為聚苯基硫醚,是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂,英文名為polyphenylene snlfide(簡稱PPS)。

        PPS是結晶型(結晶度55%-65%)的高剛性白色粉末聚合物,耐熱性高(連續使用溫度達240℃)、機械強度、剛性、難燃性、耐化學藥品性,電氣特性、尺寸穩定性都優良的樹脂,耐磨、抗蠕變性優,阻燃性優。有自熄性。達UL94V-0級,高溫、高濕下仍保持良好的電性能。流動性好,易成型,成型時幾乎沒有縮孔凹斑。與各種無機填料有良好的親和性。增強改性后可提高其物理機械機械性能和耐熱性(熱變形溫度),增強材料有玻璃纖維、碳纖維、聚芳酰胺纖維、金屬纖維等,以玻璃纖維為主。無機填充料有滑石、高嶺土、碳酸鈣、二氧化硅、二硫化鉬等。

        PPS/PTFE、PPS/PA、PPS/PPO等合金已商品化,PPS/PTFE合金改進了PPS的脆性,潤滑性和耐腐蝕性,PPS/PA合金為高韌性合金。

        玻纖增強PPS具有優異的熱穩定性、耐磨性、抗蠕變性、在寬范圍(溫度、濕度、頻率)內有極佳的機械性能和電性能,介電量數小、介電損耗低。作為耐高溫,防腐涂料,涂層可以在180℃     下長期使用;電子電器工業上作連接器,絕緣隔板,端子,開關;機械和粘密機械在做泵、齒輪、活塞環貯槽、葉片閥件,鐘表零部件,照相機部件;汽車工業上汽化器。分配器部件,電子電氣組等零件,批氣閥氣,傳感器部伯件;家電部件有磁帶錄相機結構部件、品體二極管、各種零件;另個還用于宇航、航空工業,     PPS/PTFE可做防粘、耐磨部件及傳動件,如軸泵。

    特種工程塑料性能

    性能

    單位

    PVDF

    PSU

    PEI

    PPSU

    PES

    PPS

    PEEK

    PAI

    PTFE

    PI

    PPOB

    PBI

    中文名稱

     

    聚偏二氟乙烯

    聚砜

    聚醚-酰亞胺

    聚苯砜

    聚醚砜

    聚苯硫醚

    聚醚醚酮

    聚酰胺酰亞胺

    聚四氟乙烯

    聚酰亞胺

    聚苯酯

    聚苯并咪唑

    密度

    g/cm3

    1.78

    1.24

    1.27

    1.29

    1.37

    1.35

    1.31

    1.41

    2.18

    1.43

    1.45

    1.30

    顏色

     

     

    半透明

    琥珀色

    半透明

    半透明

     

    淺茶色

    黃赫色

    白色

    灰栗色

    黃色

    黑色

    吸潮率 @23℃ 50RH

    %

    0.05

    0.40

    0.75

    0.60

    0.40

    0.01

    0.2

    2.5

    0.05

    1.2

     

    6

    熔化溫度

    °C

    175

     

     

     

     

    280

    340

     

    327

     

     

     

    熱性能

    玻璃轉化點

    °C

     

    190

    215

    220

    225

    90

     

    285

     

    -20

     

    425

    熱導率23℃

    W/(k.m)

    0.19

    0.26

    0.22

    0.35

    0.18

    0.3

    0.25

    0.26

    0.25

    0.35

    1.12

    0.40

    線膨脹系數 23~100℃

    10-6 1/K

    130

    60

    45

    55

    55

    50

    50

    30

    120

    45

    31

    25

    線膨脹系數 23~150℃

    10-6 1/K

    145

    60

    45

    55

    55

    50

    50

    30

    120

    50

    31

    25

    線膨脹系數 > 150℃

    10-6 1/K

     

     

    45

    55

    55

    50

    110

    30

    120

    55

    31

    25

    熱變形溫度 1.8MPa

    °C

    105

    170

    190

    200

    205

    110

    160

    280

    55

    360

    420

    425

    最高短期工作溫度2hrs

    °C

    160

    180

    200

    210

    220

    260

    310

    270

    280

    450

    400

    500

    最高持續工作溫度

    °C

    150

    150

    170

    180

    180

    230

    250

    250

    260

    240

    300

    310

    氧指數

    %

    44

    30

    47

    44

    38

     

    35

    45

    44

    53

     

    58

    UL等級(1.5/3.0mm)

     

    V-0

    HB

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    V-0

    機械性能

    屈服強度/斷裂強度

    MPa

    50/-

    80/-

    105/-

    76/-

    90/-

    75/-

    110/-

    120/-

    25/-

    -/86

     

    -/160

    斷裂伸長率

    %

    >20

    10

    10

    30

    6

    4

    20

    10

    >50

    7.5

     

    3

    彈性模量

    MPa

    2300

    2700

    3400

    2500

    2800

    3700

    4400

    4500

    700

    2200

     

    5800

    Charpy無缺口沖擊強度

    KJ/m2

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    不破裂

    聚砜(PSF或PSU)

    聚砜是分子主鏈中含有鏈節的熱塑性樹脂,英文名Polysalfone(簡稱PSF或PSU)有普通雙酚A型PSF(即通常所說的PSF),聚芳砜和聚醚砜二種。

        PSF是略帶琥珀色非晶型透明或半透明聚合物,力學性能優異,剛性大,耐磨、高強度,即使在高溫下也保持優良的機械性能是其突出的優點,其范圍為為-100~150℃, 長期使用溫度為160℃,短期使用溫度為 190℃,熱穩定性高,耐水解,尺寸穩定性好,成型收縮率小, 無毒,耐輻射,耐燃,有熄性。在寬廣的溫度和頻率范圍內有優良的電性能。化學穩定性好,除濃硝酸、濃硫酸、鹵代烴外,能耐一般酸、堿、鹽、在酮,酯中溶脹。耐紫外線和耐候性較差。耐疲勞強度差是主要缺點。

        PSF成型前要預干燥至水份含量小于0.05%。PSF可進行注塑、模壓、擠出、熱成型、吹塑等成型加工,熔體粘度高,控制粘度是加工關鍵,加工后宜進行熱處理,消除內應力。可做成精密尺寸制品。

        PSF 主要用于電子電氣、食品和日用品、汽車用、航空、醫療和一般工業等部門,制作各種接觸器、接插件、變壓器絕緣件、可控硅帽,絕緣套管、線圈骨架、接線柱 ,印刷電路板、軸套、罩、電視系統零件、電容器薄膜,電刷座,堿性蓄電池盒、電線電纜包覆。PSF還可做防護罩元件、電動齒輪、蓄電池蓋、飛機內外部零配件、宇航器外部防護罩,照相器檔板,燈具部件、傳感器。代替玻璃和不銹鋼做蒸汽餐盤,咖啡盛器,微波烹調器、牛奶盛器、擠奶器部件、飲料和食品分配器。衛生及醫療器械方面有外科手術盤、噴霧器、加濕器、牙科器械、流量控制器、起槽器和實驗室器械,還可用于鑲牙,粘接強度高,還可做化工設備(泵外罩、塔外保護層、耐酸噴嘴、管道、閥門容器)、食品加工設備,奶制品加工設備、環保控制傳染設備。

        聚芳砜(PASF)和聚醚砜(PES)耐熱性更好,在高溫下仍保持優良機械性能。

    聚醚砜、聚芳醚砜(PES)

        英 文 名:polyethersulfone,簡稱PES

        1、發展史

        聚醚砜由卜內門(ICI)公司于1972年開發并以Victrex商品牌號銷售于全世界。德國巴斯夫(BASF)公司以Ultrason E商品牌號生產并銷售。近幾年來,世界各國工程熱塑樹脂的生產和銷售一直處于低谷狀態,其中以聚醚砜尤為突出。卜內門公司已于1991年將其生產能力為5000噸/年的聚醚砜裝置關閉。目前最大生產商為巴斯夫公司。國內吉林大學中試化工廠、長春應用化學研究所和徐州工程塑料廠有少量試產品種。

        2、主要生產方法

        PES的生產路線有兩條,即雙酚路線和單酚路線。這兩條路線均為親核高溫置換反應、聚合反應過程中添加強堿、采用高沸點惰性溶劑。

        3、理化性能

        由于聚醚砜分子結構中不存在任何酯類結構的單元,聚醚砜具有出色的熱性能和氧化穩定性。經UL確認聚醚砜連續使用溫度為180℃,并滿足UL94V-0級阻燃要求,(厚度為0.51mm)。聚醚砜耐應力開裂,不溶于極性溶劑如酮類和一些含鹵碳氫化合物。耐水解,耐極大多數酸、堿、脂類碳氫化合物、醇、油及脂類。可以通過對其分子量的控制或添加各種增強材料、各種纖維,以提高聚合物的性能。該樹脂滿足美國FDA要求可使用于與食品接觸的制件。

        4、加工成型

        聚醚砜雖然是一種高溫工程熱塑樹脂,但仍可以按常規熱塑加工技術進行加工。可采用注射成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型或真空成型。高模溫有助于成型和減小成型引起的應力。一般注射成型溫度為310~390℃,模溫為140~180℃。PES是一種無定形樹脂,模收縮率很小,可加工成對容限要求高及薄壁的制品。

        5、改性產品

        典型改性聚醚砜品種有玻璃纖維增強及碳纖維改性的導電型樹脂。

        6、應用領域

        聚醚砜具有特有的設計性能,包括:寬溫度范圍內(-100~200℃)高機械性能;高熱變形溫度及良好耐熱老化性能;長期使用溫度達180℃;制品耐侯性好;阻燃及低煙密度性;良好電性能;透明等。因此PES制品大量應用于電氣、電子、機械、醫療、食品及航空航天領域。

        電氣及電子工業中的應用,主要包括線圈骨架、接觸器、二維及三維空間結構的印刷電路板、開關零件、燈架基座、電池及蓄電池外罩、電容器薄模等。由于PES制品長期使用溫度達180℃,屬UL94V-0級材料,具有高尺寸穩定性能、良好的電絕緣性能,因而使其成為電氣工程結構材料的首選材料。

        機械工業中的應用,主要選用玻璃纖維增強牌號,制件具有耐蠕變、堅硬、尺寸穩定等特性。適合制作軸承支架及機械件的外殼等。

        汽車制造工業中的應用,主要有照明燈的反光件,峰值溫度達200℃,并且可制成鋁合金反光器件。還有汽車的電器連接器、電子、電-機械控制元件、座架、窗、面罩、水泵及油泵等。

        航空領域的應用,已通過聯邦航空規范條款25?853及客機技術標準條款1000?001,用于飛機內部裝飾件包括支架、門、窗等,以提高安全性。聚醚砜對雷達射線透過率極佳,目前雷達天線罩已用其代替過去的環氧制件。

        醫療衛生領域的應用。聚醚砜制件耐水解,耐消毒溶劑。制品包括鉗、罩、手術室照明組件離心泵外科手術器件的手柄、熱水器、熱水管、溫度計等。

        廚房用具的應用,包括咖啡器、煮蛋器、微波器、熱水泵等。

        照明及光學領域的應用,包括反光器、信號燈。聚醚砜制件有著色透明、對UV穩定、可長期在室外環境下使用等特性。

        聚醚砜可通過溶劑技術制備成各種具有高機械強度的超濾膜、滲透膜、反滲透膜及中孔纖維。其制品用于節能、水處理等領域。

        由于聚醚砜屬于無定形樹脂范疇,可以作為涂層材料應用于金屬表面的涂覆。

        7、開發動向

        聚醚砜開發以共聚改性為主,其目的是提高其綜合性能和加工性能,以滿足市場的需求。卜內門公司開發出聚醚砜/聚砜的共聚物,其組份百分含量不同,樹脂性能也有不同的同性能產品。該共聚物具有比聚砜更高的熱變形溫度,比聚醚砜更低的吸水性,具有更佳的流動加工性能,并可以用GF增強。

        卜內門公司最近開發出牌號為Super-Shield的聚醚砜涂料。可與Fluon-one-Coat一起使用于廚房器具,形成不粘復合涂層。

        巴斯夫公司最近開發出聚醚砜熱塑硬質泡沫材料。該材料具有高熱變形溫度、耐熱老化、低煙揮發密度、低毒性、耐水解、耐酸和堿等特性。這種硬質泡沫材料與聚醚砜樹脂的復合材料一起用于航空航天領域前聚芳醚酮砜

    聚醚酮砜(PEKS)是一種新型的特種工程塑料品種。結構上,PEKS兼有PES的砜基和PEEK、PEK的羰基,是一種共縮聚物,其性能可與PES、PEEK等相比較。一方面沒有易氧化降解的弱鍵, 大大提高了聚合物的耐熱性, 另一方面又具有一定的柔韌性, 使聚合物易于加工。其優異性能具體表現如下:耐熱性高, 機械性能優異,抗蠕變性好,制品成型收縮小,耐化學性好, 具有熄性, 各種物性對溫度的依賴性小, 使用溫度范圍寬, 耐放射線性好, 具有良好的加工性能,可根據不同需要采用各種方法加工.(PEKS)的聚合工藝,比較PES、PEEK的聚合方法, 采用了一步法親核取代共縮聚的工藝路線, 并采用環丁砜作溶劑,以4,4'--二氟苯酮或4,4'--二羥基二苯酮等為單體, 合成得到的PEKS具有一定的高分子量,可用于工程塑料。測試結果表明,PEKS的加工性能優良,熱穩定性當羥基含量大于10%時, Tg>190℃,熱分解溫度>540℃, 其它性能介于PES和PEEK之間。原料成本8.4萬元(人民幣)/噸。PEKS作為一種新型的特種工程塑料, 可廣泛應用于電子電器、汽車、宇航、化工、機械、醫療食品等工業,是發展高技術必不可少的有希望的新材途廣闊。由于該材料具有堅硬、質輕的特性,還可以用于造船、火車、醫療及體育用品的制件。

    聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)

         英 文 名 Poly(P-Phenylene terephthalamide),簡稱PPTA

         (一)發展史

         美國杜邦公司最早開發出聚間苯二甲酰間二胺(Nomex)纖維,1972年又成功地開發了聚對苯酰胺(Kevlar-29)和聚對苯二甲酰對苯二胺(Kevlar-49)纖維。1979年美國消費芳族聚酰胺的數量7000噸。目前,美國杜邦公司擁有三大家Kevlar纖維生產廠家,即:美國里滿德工廠年產能力2萬噸;英國梅唐工廠年產能力7000噸;東麗?杜邦公司的日本東海工廠年產能力2.5萬噸。

           荷蘭阿克蘇公司和杜邦公司的專利糾紛解決后,阿克蘇公司積極開發芳族聚酰胺Twaron纖維,建有5000噸生產裝置。計劃1992年擴大到7000噸。該公司還打算和住友化學公司合作在日本建設芳族聚酰胺工廠。日本帝人公司在松山工廠生產Technora芳酰胺纖維,該公司準備與德國赫斯特公司合作在德國生產芳酰胺纖維。目前全世界聚對苯二甲酰對苯二胺纖維產量約6萬噸。

         (二)要生產方法

         1.樹脂生產

         在裝有N-甲基吡咯烷酮的聚合釜中,加入氯化鋁(為投料量的1.2~1.8%)及吡咯(吡咯/對苯二胺=0.6~1.2摩爾),然后加入對苯二胺,溶解后分兩步加入對苯二甲酰氯粉末(對苯二胺濃度為0.20~0.45摩爾/升,酰氯過量0.30~2.5%),在氮氣保護、常壓下進行攪拌反應,反應溫度維持在-5℃~80℃,聚合物特性粘度為5.5~6.0.

         2.紡絲

         Kevlar纖維是采用聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)漆制備而成。PPTA是對-苯二酰胺和-苯二酰氯縮合反應的產品。將PPTA溶解于熱濃硫酸中,直到液晶固體濃度打20重量%止。PPTA-硫酸溶液通過干噴絲醉噴到混凝浴中(干噴-濕紡)。然后,用氫氧化鈉水溶液中和纖維,繼之水洗,干燥,制成Kevlar纖維。

         (三)理化性能

         1.樹脂性能

         特性粘度≥4.5

         灰分 ≤500ppm

         色澤 淡黃

         2.纖維性能

         原 絲 熱處理絲

         拉伸強度 2.8Gpa 2.8GPa

         伸長率 5.76% 3.5%

         彈性模量 51~64Gpa ≥96GPa

         相對密度 1.44 1.45

         3.熱性能

         聚對苯二甲酰對苯二胺具有超高強度、超高模量、耐高溫和低密度等特性。其原絲及熱處理絲的熱失重情況見表

         (四)應用領域

         聚對苯二甲酰對苯二胺纖維可用作船舶和氣球的系留繩、漁具和采集資源用的牽引繩、游艇帆布、滑翔回收飛船、防彈西裝背心和賽馬服等防護服。還可用于復合材料的增強纖維,如用作輪胎簾布和皮帶簾布等。此外,還可用于飛機、汽車、體育用品等。我國生產的聚對苯二甲酰對苯二胺纖維已成功地用于導彈、飛機、汽車、光纜加強件、賽艇、弓箭、羽毛球等體育器材。

         (五)開發動向

         高強度、高模量、低密度芳酰胺纖維,今后仍將繼續向超高強度、超高模量、低密度的方向發展。就聚合體制備而言,連續擠出聚合是發展方向,但需要解決分子量控制問題。如何做得分子量分布均勻的聚合體仍是需要努力解決的問題。此外,降低原料成本,降低纖維價格,也是當務之急。只有降低價格,提高質量,才更具有競爭能力。

         我國的芳綸-Ⅱ型、美國杜邦公司的Kevlar、荷蘭阿克蘇公司的Twaron和日本帝人公司的Technora,產品性能的比較見表

    聚酰亞胺(PI)

        聚酰亞胺(PI)是20世紀50年代發展起來的耐熱性較高的一類高分子材料,是一種新型耐高溫熱固性工程塑料,由于其在-269-400℃的大范圍溫度內能保持較高的物理機械性能,同時可在-240-260℃的空氣中長期使用,并具有優異的電絕緣性、耐磨性、抗高溫輻射性能和物理機械性能,合成途徑較多并可用各種方法加工成型,所以在航空、航天、電器、機械、化工、微電子、儀表、石油化工、計量等高技術領域廣泛使用,并已成為全球火箭、宇航等尖端科技領域不可缺少的材料之一。另外,PI中加入玻璃纖維。石墨和硼纖維增強后可獲得更高的硬度和強度,能替代金屬制造噴射發動機結構部件。PI樹脂用石墨或聚四氟乙烯(PTFE)填充后可作為自潤滑材料使用,加入耐磨填料后可用于制造耐高溫剎車片等

    聚氨基雙馬來酰亞胺(PABM)

         英 文 名 Polyamino-bis-mieimide,簡稱PABM

         1、發展史

         1969年法國Rhone-Poulenc公司首先開發成功凱里末德(Kerimid 601)雙馬來酰亞胺預聚體。該聚合物在固化時不發生副產物氣體,容易成型加工,制品無氣孔。它是先進復合材料的理想母體樹脂和層壓材料用樹脂(Kerimid)。該公司以這種樹脂為基礎,制備了壓縮和傳遞模塑成型用材料(Kinel)。聚氨基雙馬來酰亞胺具有良好的綜合平衡性能,其耐熱溫度高,在350℃下也不發生分解,加上原料來源廣泛,價格便宜,因此,近年來發展了許多品種。目前,正在開發交聯型材料,以丙烯型增韌劑改性提高機械強度,用雙馬來酰亞胺酸脫醇環化制備雙馬來酰亞胺單體,改善工藝,降低成本,加速聚氨基雙馬來酰亞胺的發展。預測到20世紀末前,該樹脂要求將以每年15%的速度遞增。我國對聚氨基雙馬來酰亞胺的研究開發,從20世紀70年代中期開始,目前仍處于試制開發階段。

         2、主要生產方法

         聚氨基雙馬來酰亞胺的生產方法有兩種:一是以順丁烯二酸酐與芳族二元胺反應合成雙馬來酰亞胺中間體,然后與芳族二胺反應制備而成,此種方法一般稱為間接合成法;二是以順丁烯二酸酐與芳族二胺一步反應制備而成,一般稱為直接法制備聚氨基雙馬來酰亞胺。

         間接法制備聚氨基雙馬來酰亞胺的過程如下:

         馬來酸與4,4′-二氨基二苯基甲烷(MDA)在氯仿和二甲基甲酰胺(DMF)存在下,反應生成雙馬來酰亞胺,經加熱或化學轉換,脫水或脫醋酸環化,制取雙馬來酰亞胺(MBI)。然后,MBI和MDA加成反應制備而成聚氨基雙馬來酰亞胺。

         1970年以來用直接法合成聚氨基雙馬來酰亞胺逐漸增多。西德、日本相繼發表了不少這方面的文獻。歸納起來大致有三種方法。

         (1)氨基酰胺酸法:

         順丁烯二酸酐與芳族二胺作用生成聚氨基雙馬來酰亞酸,再用聚氨基雙馬來酰亞酸分子上的羧基和酰胺基反應,在加熱情況下,通過與氨基的氫離子移位加成反應,制得聚氨基酰胺酸,然后,加熱脫水閉環生成聚氨基雙馬來酰亞胺。

         (2)酯胺鹽法:

         順丁烯二酸酐與甲醇反應制取順丁烯二酸單甲酯,接著與芳族二胺作用生成氨基酯銨鹽,經加熱脫水生成單甲酯酰銨鹽,然后,氫離子位移加成反應,生成聚單甲酯酰胺,脫醋酸閉環化,最后制得聚氨基雙馬來酰亞胺。

         (3)醋酸催化法:

         此法是以醋酸作催化劑和反應介質,讓順丁烯二酸酐與芳族二胺直接反應,制備聚氨基雙馬來酰亞胺。

         3、理化性能

         用這種聚合物制備的混料和層壓制品,耐熱性高,能在200℃下長期使用,在200℃老化一年仍保持過半的力學性能,的確是良好的H級絕緣材料。它的電性能良好,在寬溫度范圍內和各種頻率下其介質損耗角正切沒有變化。磨耗和摩擦系數小,摩擦系數為0.1~0.25,磨耗量為0.002~0.04mm(低PV值情況)。它的耐化學藥品性和輻射性能優良,可耐108戈瑞輻照,燃燒性能可達UL94 V-0級。

         4、加工成型

         Kinel成型材料大致可分成構造用共混料和滑動零件用混料兩類。前者摻混了不同長度的玻璃纖維;后者摻混了石墨或石墨和二硫化鉬或聚四氟乙烯粉末。

         構造用混料的成型加工性和成型條件如下:

         Kinel5504含有長度為6mm的玻璃纖維,其體積因素高達8.3(密度0.25g/cm3),通過壓縮成型可以得到力學性能優良的成型品。造粒條件為120~130℃和20~40MPa,成型條件是加工溫度230~250℃,壓力10~30MPa,固化時間1mm厚/2分鐘,成型時預熱溫度為200℃左右,成型品放在干燥爐中于250℃后固化24小時。

         為了改善其脫模性,可用硅油或聚四氟乙烯氣溶膠仔細涂布模子,模型表面要求鍍鉻。

         Kinel5514所含玻璃纖維量稍低,且玻纖長度為3mm,體積因素為4.7(密度0.25g/cm3 ),可壓縮成型制小型精密零件。成型條件同Kinel5504一樣。

         Kinel5515流動性好,固化速度快,用傳遞成型加工制品。造粒和預熱條件和前述品種一樣。傳遞模塑的成型溫度、固化時間和注入壓力分別為200℃,1mm厚/1分鐘,30~60MPa。后固化條件以200℃,24小時為適宜。

         滑動零件用共混料的成型條件,雖因品種而異,但大體相同。

         Kinel5505、Kinel5508,前者含25%粉狀石墨,后者含40%粉狀石墨均系壓縮成型材料。體積因素分別為4.0(密度0.36g/cm3 )和4.6(密度0.34g/cm3 )。造粒和預熱條件和其它品種相同,但在造粒時可利用冷壓縮或造粒機,造粒壓力為10~40MPa。成型溫度、成型壓力和固化時間分別為220~260℃,10~30MPa,1mm厚/2~4分鐘,后固化條件是250℃,24hr。

         Kinel5518是含聚四氟乙烯粉末的微粉狀壓縮成型用材料,可用于泡沫薄片。成型條件和加石墨的品種相同。唯后固化溫度采用200℃為好。

         Kinel5517是含石墨和二硫化鉬的品種,可用于減摩擦零件.可進行壓縮成型和燒結成型.體積因素為5.0(密度0.3g/cm3 )。壓縮成型條件和其它化滑動零件用材料相同。

         在燒結成型時,首先將粉末成型材料加入冷模具內,以100~200MPa的壓力進行高壓成型。打開模具取出成型物移入加熱爐中,以程序控制于180~250℃加熱制品(例如180~185℃,30min,185~200℃/1hr,200℃,4hr,200~250℃,1hr,250℃,4hr,共約11小時)。將成型品冷卻到室溫,從爐中取出成型品。沒有必要進行后固化。

         5、應用領域

    聚氨基雙馬來酰亞胺(PAMB)的力學性能、耐熱性、電絕緣性、耐輻照特性和熱堿水溶液性良好,作為構造材料應用適用于電機、航空機、汽車零件和耐輻照材料等。滑動零件用Kinel材料的主要用途是止推軸承,軸頸軸承、活塞環、止推墊圈、導向器、套管和閥片等。

         在汽車領域,可用于發動機零件、齒輪箱、車輪、發動機部件、懸架干軸襯、軸桿、液力循環路線和電器零件等。

         在電器領域,可用于電子計算機印刷基板、耐熱儀表板、二極管、半導體開關元件外殼、底板和接插件等。

         在航空航天領域,可用于噴氣發動機的管套、導彈殼體等。

         在機械領域,可用以制作齒輪、軸承、軸承保持架、插口、推進器、壓縮環和墊片等。

         在其它領域,可用以制作原子能機器零件、砂輪粘合劑等。

         6、開發動向

         Kinel成型材料和其它聚酰亞胺樹脂材料相比,成型加工較容易,而性能相當。然而其成型加工性比一般熱固性樹脂差些。今后應重點開發成型性能更好的品種,以滿足用戶的需要。

    聚醚酰亞胺( Polyetherimide,簡稱PEI)

    1、發展史

           1972年美國GE公司開始研究開發PEI,經過10年時間試制、試用,于1982年建成5000噸生產裝置,并正式以商品Ultem在市場銷售。目前,全世界年需要量為10000噸左右。以后,為提高產品的耐熱性,GE公司還開發了ULtemⅡ。由于ULtemⅡ中含有對苯二胺結構,致使玻璃化溫度(tg)從215°提高到227°,因而適應電子零件超小型電子管表面粘貼技術(SMT)的需要。近年來,該公司以開發了耐化學藥品品級CRS5000、電線被覆用品級有機硅共聚合體D9000。為了進一步提高耐熱性、耐化學藥品性和流動性,該公司還開發了特種式程塑料合金,如PEI/PPS合金JD8901、PEI/PC合金D8001、D8007和SPEI/PA合金等。

           上海市合成樹脂研究所對聚醚酰亞胺的研究開發工作始于20世紀80年代初,現有10t/aPEI裝置一套,目前處于供不應求狀態。該所正準備建設100t/a PEI生產裝置,以滿足國防軍工的需要。該所的聚醚酰亞胺YS30,結構中含有二苯醚二胺,其產品耐水解性能更佳。

    2、主要生產方法

           聚醚酰亞胺是由4,4′-二氨基二苯醚或間(或對)苯二胺與2,2′-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐在二甲基乙酰胺溶劑中經加熱縮聚、成粉、亞胺化而制得。

           在上述方法中,又可分成多硝基取代法和多環縮聚過程。前者首先進行環化反應,生成酰亞胺環,然后進行芳族親核硝基取代反應,形成柔性醚"鉸鏈"。后者是先進行環化反應,然后進行環化反應,聚合物的生成工序是多環縮聚過程。

           PEI可用熔融縮聚法制備。這一方法從經濟上,生態和技術的觀點來看,都是有發展前途的。由于該法不使用溶劑,聚合物中不會含有溶劑,這對加工和使用都有重要意義。

           PEI還可用連續法直接在擠出機制造。該法操作步驟是:起始化合物的混合物依次通過擠出機內具有不同溫度的區域,由單體混合的低溫區移向最終產品溶融的高溫區。環化反應生成的水,經適當的口孔從擠出機中不斷排出,通常在擠出機的最后區域借助真空減壓抽出。從擠出機的出料口可得到聚合物粒料或片材。還可在擠出機內直接使PEI和各種填料混合,制得以PEI為主的配混料。

           在這些方法中,溶液聚合是目前工業生產的方法。然而擠出機連續擠出聚合方法已由上海市合成樹脂研究所在小型裝置上開發成功,可以推向工業生產。

    3、理化性能

           聚醚酰亞胺具有優良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能,并可透過微波。加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強改性的目的。也可和其它工程塑料組成耐熱高分子合金,可在-160~180℃使用。上海市合成樹脂研究所企業標準SR-7001-86《YS30注塑型聚醚酰亞胺塑料》,主要性能指標見表3-47。

    4、加工成型

           聚醚酰亞胺可用注塑和擠出成型,且易后處理和用膠粘劑與各種焊接法同其它材料接合。由于熔融流動性好,通過注塑成型可以制取形狀復雜的零件。加工前須在150℃充分干燥4小時,注塑溫度為337~427℃,模具溫度為65~117℃。YS30的注塑條件如下:

           預熱 150℃,4小時

          料筒溫度:

            前段 300~320℃

            后段 330~410℃

            注塑壓力 60~100MPa

            保壓時間 5~30秒

            冷卻時間 5~30秒。

    5、應用領域

           聚醚酰亞胺具有優良的綜合平衡性能,卓有成效地應用于電子、電機和航空等工來部門,并用作傳統產品和文化生活用品的金屬代用材料。

           在電器、電子工業部門,聚醚酰亞胺材料制造的零部件獲得了廣泛的應用,包括強度高和尺寸穩定的連接件、普通和微型繼電器外殼、電路板、線圈、軟性電路、反射鏡、高精度密光纖元件。特別引人注目的是,用它取代金屬制造光纖連接器,可使元件結構最佳化,簡化其制造和裝配步驟,保持更精確的尺寸,從而保證最終產品的成本降低約40%。

           耐沖擊性板材Ultem1613用于制飛機的各種零部件,如舷窗、機頭部部件、座件靠背、內壁板、門覆蓋層以及供乘客使用的各種物件。PEI和碳纖維組成的復合材料已用于最新直升飛機各種部件的結構。

           利用其優良的機械特性、耐熱特性和耐化學藥品特性,PEI被用于汽車領域,如用以制造高溫連接件、高功率車燈和指示燈、控制汽車艙室外部溫度的傳感器(空調溫度傳感器)和控制空氣和燃料混合物溫度的傳感器(有效燃燒溫度傳感器)。此外,PEI還可用作耐高溫潤滑油侵蝕的真空泵葉輪、在180℃操作的蒸鎦器的磨口玻璃接頭(承接口)、非照明的防霧燈的反射鏡。

           聚醚酰亞胺泡沫塑料,用作運輸機械飛機等的絕熱和隔音材料。

           PEI耐水解性優良,因此用作醫療外科手術器械的手柄、托盤、夾具、假肢、醫用燈反射鏡和牙科用具。

           在食品工業中,用作產品包裝和微波爐的托盤。

           PEI兼具優良的高溫機械性能和耐磨性,故可用于制造輸水管轉向閥的閥件。由于具有很高的強度、柔韌性和耐熱性,PEI是優良的涂層和成膜材料,能形成適用于電子工業的涂層和薄膜,并可用于制造孔徑< 0.1μm、具有高滲透性的微孔隔膜。還可用作耐高溫膠粘劑和高強度纖維等。

    6、開發動向

           國外聚醚酰亞胺主要是美國通用電器公司生產銷售。目前發展趨勢在于提高耐熱性,為此引入對苯二胺結構和與其它特種工程塑料組成合金,為提高PEI機械強度,而采用PC、PA等工程塑料組成合金。聚合工藝方面正在開發雙螺桿連續擠出聚合反應技術,預計不久將會實現工業化生產。

     

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