1、新材料行业新材料行业改性工程塑料改性工程塑料培培 训训 教教 程程（10）工工 程程 塑塑 料料 基基 础础 WUHU NIUMAITE NewMaterialTechnologyCentre什么是工程塑料？工程塑料工程塑料（engineering-plasticsengineering-plastics）是指一类是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。工程塑料工程塑料的性能特点：的性能特点：1、能承受一定的外力作用能承受一
2、定的外力作用；2、有良好的机械性能和尺寸稳定性，有良好的机械性能和尺寸稳定性，3、在高、低温下仍能保持其优良性能，可在高、低温下仍能保持其优良性能，可用用作工程结构件。作工程结构件。工程塑料工程塑料的的主要性能主要性能：热热 性性 质质：玻璃化温度（玻璃化温度（Tg）及熔点（）及熔点（Tm）；热变形温度（）；热变形温度（HDT）高；）高；长期使用温度高（长期使用温度高（UL-746B）；使用温度范围大；热膨胀系数）；使用温度范围大；热膨胀系数 小。小。机械性质机械性质：高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性。高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性。其其 它它：耐化学药品性、
3、抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。耐化学药品性、抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。常用常用的的工程工程塑料件塑料件常用的常用的工程塑料工程塑料种类：种类：尼龙、尼龙、聚甲醛、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜等。聚碳酸酯、聚砜等。五大通用工程塑料五大通用工程塑料的发展史的发展史1、聚酰胺聚酰胺(PA)：卡罗泽斯卡罗泽斯（W.H.Carothers美国化学家美国化学家）开开发聚酰胺研究并于发聚酰胺研究并于1931年申请了专利，由杜邦公司于年申请了专利，由杜邦公司于1939年年组织生产组织生产并并率先工业化的。率先工业化的。2、均聚甲醛均聚甲醛(POM)：1956年杜邦公司又成功地开发出，并年杜邦公司
4、又成功地开发出，并于于1959年实现工业化生产。年实现工业化生产。共聚甲醛共聚甲醛：1962年由美国塞拉尼斯公司年由美国塞拉尼斯公司开发并开发并商品化商品化生生产。产。3、聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)：1958年和年和1960年德国拜耳公司和美国通年德国拜耳公司和美国通用电气公司分别开发生产了酯交换法和光气化法聚碳酸酯。用电气公司分别开发生产了酯交换法和光气化法聚碳酸酯。4、聚苯醚聚苯醚(PPO)：1964年通用电气公司开发，两年后推出年通用电气公司开发，两年后推出改性聚苯醚。改性聚苯醚。5、聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)：1970年由美国塞拉尼斯公年由美国塞拉尼斯公司将热塑性
5、聚酯类开发成工程塑料，它成为五大通用工程塑司将热塑性聚酯类开发成工程塑料，它成为五大通用工程塑料最后开发成功料最后开发成功且且产量增长率极高的品种。产量增长率极高的品种。工程塑料的状况工程塑料的状况 从从20世纪世纪50年代出现工程塑料以来，半个世纪的发年代出现工程塑料以来，半个世纪的发展，在市场竞争中成长壮大，在展，在市场竞争中成长壮大，在2000年，全世界工程塑年，全世界工程塑料产量已超过料产量已超过500万万t，还以每年，还以每年79%的速度递增。虽然的速度递增。虽然仅占全部塑料的仅占全部塑料的23%，但其优异的性能是其他材料不能，但其优异的性能是其他材料不能比拟的。比拟的。我国工程塑料
6、部分产品技术、质量指标也已接近国外我国工程塑料部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平。一些特种工程塑料产品的工艺技术已经进入到先进水平。一些特种工程塑料产品的工艺技术已经进入到国际先进行列。国际先进行列。2008年，我国工程塑料的消费量约为年，我国工程塑料的消费量约为206万吨，万吨，2010年，我国工程塑料的消费量已经达到约年，我国工程塑料的消费量已经达到约244万万吨。吨。工程塑料的分类工程塑料的分类通用工程塑料通用工程塑料聚酰胺聚酰胺(PA)聚甲醛聚甲醛(POM)通用通用工程工程塑料塑料聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)改性聚苯醚改性聚苯醚(PPO)热塑性聚酯热塑性聚酯(PBT、PET、PU)
7、超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)甲基戊烯聚合物甲基戊烯聚合物(TPX)乙烯醇共聚物乙烯醇共聚物乙烯乙烯-乙烯醇共聚物（乙烯醇共聚物（EVOH）聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVOH）特种工程塑料特种工程塑料特特种种工工程程塑塑料料聚苯硫醚聚苯硫醚(PPS)聚砜聚砜(PSF)聚酰亚胺聚酰亚胺(PI)聚芳聚芳(PAR)液晶聚合物液晶聚合物(LCP)聚醚醚酮聚醚醚酮(PEEK)含氟聚合物含氟聚合物(PTFE、PVDF、PCTFE、PFA)等等聚醚酰亚胺聚醚酰亚胺PEI液晶高分子液晶高分子PPS碳纳米管增强碳纳米管增强PEEK表表1特种工程塑料特种工程塑料类型：类型：工程塑料的主要特性工程塑料
8、的主要特性1、质量轻、相对密度小质量轻、相对密度小 工程塑料的相对密度一般工程塑料的相对密度一般在在1.02.0之间，远低于金属之间，远低于金属。自重自重轻，轻，可替代一些传统的金可替代一些传统的金属材料用于航空飞行器、车辆属材料用于航空飞行器、车辆等领域。等领域。工程塑料的主要特性2、较高的比强度：较高的比强度：用玻璃纤维、碳纤维等纤维增强，可以大用玻璃纤维、碳纤维等纤维增强，可以大大提高抗张强度，大提高抗张强度，*拉伸强度拉伸强度与相对密度的比值与相对密度的比值一般在一般在1500-1700，甚到高达，甚到高达4000（钢（钢1600，铝铝1500）3、突出的耐磨和自润滑性能突出的耐磨和自
9、润滑性能：用工程塑料作摩擦零件，与耐磨金属合金相对，磨耗量用工程塑料作摩擦零件，与耐磨金属合金相对，磨耗量低于低于1：5，氟塑料更佳氟塑料更佳。4、优良的机械性能优良的机械性能：在较宽的温度范围内，许多工程塑料，尤其是增强的工在较宽的温度范围内，许多工程塑料，尤其是增强的工程塑料有优异的抗冲击和耐疲劳性能。程塑料有优异的抗冲击和耐疲劳性能。*拉伸强度拉伸强度(tensile strength)：是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。在拉伸在拉伸试验中，试样至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以试验中，试样至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其
10、结果以MPa表示表示。拉伸强度检测仪拉伸强度检测仪工程塑料的主要特性工程塑料的主要特性5、优良的电绝缘性优良的电绝缘性：几乎所有工程塑料都有几乎所有工程塑料都有优良的电绝缘性和耐电弧的优良的电绝缘性和耐电弧的特性，可以跻身优良绝缘材特性，可以跻身优良绝缘材料行列料行列6、化学稳定性化学稳定性：对酸、碱和一般有机溶剂都有很好的抗腐蚀性。对酸、碱和一般有机溶剂都有很好的抗腐蚀性。8、有较高的耐热性有较高的耐热性：一般的工程塑料在不同玻璃纤维增强时，一般的工程塑料在不同玻璃纤维增强时，UL长期连续长期连续使用温度都超过使用温度都超过100，特种工程塑料的指标一般都超过，特种工程塑料的指标一般都超过1
11、50。7、较好的制件尺寸稳定性较好的制件尺寸稳定性：工程塑料的主要特性工程塑料的主要特性9、优良的吸震、消声和对异物的埋没性能优良的吸震、消声和对异物的埋没性能：工程塑料作为运动零部件使用时，没有金属撞击的噪工程塑料作为运动零部件使用时，没有金属撞击的噪声，有优良的吸震消声性能。对于有磨粒存在的条件下，可声，有优良的吸震消声性能。对于有磨粒存在的条件下，可以埋没异物，不像金属之前可能会咬死或刮伤。以埋没异物，不像金属之前可能会咬死或刮伤。工程塑料工程塑料齿轮齿轮工程塑料工程塑料齿轮齿轮10、良好的加工性能良好的加工性能：工程塑料可以在较低的温度下（通常工程塑料可以在较低的温度下（通常400以下
12、），采以下），采用注塑、挤出、吹塑等方法进行加工，制品可采用机械方法用注塑、挤出、吹塑等方法进行加工，制品可采用机械方法再加工，尺寸稳定，成品的互换性强，模具费用低，与加工再加工，尺寸稳定，成品的互换性强，模具费用低，与加工金属相金属相比比，可节省能耗，可节省能耗50%左右，工时缩短，成品率高。左右，工时缩短，成品率高。几种常见的工程塑料几种常见的工程塑料聚酰胺（聚酰胺（PA）聚碳酸酯聚碳酸酯（PC）聚甲醛（聚甲醛（POM）聚苯醚（聚苯醚（PPO）工程塑料工程塑料之一之一尼龙尼龙的发展的发展历程历程聚酰胺聚酰胺：又称尼龙又称尼龙(Nylon),(Nylon),英文名称英文名称Polyamide
13、Polyamide （简称（简称PAPA），），是一种人造多聚物是一种人造多聚物，世界上第一种完全人造的纤维世界上第一种完全人造的纤维和和塑料塑料。1931年年：杜邦公司的卡罗泽斯开发尼龙杜邦公司的卡罗泽斯开发尼龙-66，成为最先开工业化的工程塑料成为最先开工业化的工程塑料，并于，并于 1939年杜邦公司组织生产。年杜邦公司组织生产。1942年年：德国人开发了尼龙德国人开发了尼龙-6的工业技术，的工业技术，并作为纤维开发应用。并作为纤维开发应用。1961年年：中国开发中国开发PA1010。1972年年：杜邦公司开发芳香族尼龙工业化技术。杜邦公司开发芳香族尼龙工业化技术。尼龙目前是工程塑料中产量
14、最大的品种尼龙目前是工程塑料中产量最大的品种 卡罗泽斯卡罗泽斯W.H.Carothers 最早的尼龙制品最早的尼龙制品19381938年尼龙正式上市，最早年尼龙正式上市，最早的尼龙制品的尼龙制品是是替代鬃毛替代鬃毛制制作作牙刷的刷牙刷的刷毛（毛（19381938年年2 2月月2424日开始出售）和妇女穿的尼龙袜（日开始出售）和妇女穿的尼龙袜（19401940年年5 5月月1515日上市）。如日上市）。如今，尼龙纤维今，尼龙纤维更多的是和其他更多的是和其他纤维纤维(棉、麻、毛等棉、麻、毛等)混纺成混纺成多种人造纤维多种人造纤维。中国的尼龙中国的尼龙“锦纶锦纶”锦纶锦纶：学名聚酰氨纤维，是中国所产
15、聚酰胺类纤维的统称。学名聚酰氨纤维，是中国所产聚酰胺类纤维的统称。1958年年4月，第一批中国国产己内酰胺月，第一批中国国产己内酰胺（尼龙尼龙6）试验试验样品终于在样品终于在辽宁省锦西化工厂辽宁省锦西化工厂试制成功。试制成功。在在北京纤维厂一次北京纤维厂一次抽丝成功，从此拉开了中国合成纤维工业的序幕。这种合成抽丝成功，从此拉开了中国合成纤维工业的序幕。这种合成纤维后来就被命名为纤维后来就被命名为“锦纶锦纶”，也就是尼龙。，也就是尼龙。锦纶锦纶的特点：的特点：强度高强度高，耐磨性耐磨性、回弹性好，可以纯纺和混纺回弹性好，可以纯纺和混纺作各种衣料及针织品。锦纶吸湿性和染色性都比涤纶好作各种衣料及针
16、织品。锦纶吸湿性和染色性都比涤纶好，耐耐碱而不耐酸，长期暴露在日光下其纤维强度会下降。锦纶有碱而不耐酸，长期暴露在日光下其纤维强度会下降。锦纶有热定型特性热定型特性，能保持住加热时形成的弯曲变形。能保持住加热时形成的弯曲变形。锦纶的品种锦纶的品种：有锦纶有锦纶6、锦纶、锦纶66、锦纶、锦纶1010、锦纶、锦纶610，其中最主要的是锦纶其中最主要的是锦纶66和锦纶和锦纶6。涤纶涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），中国聚酯纤维的商品名称，中国聚酯纤维的商品名称，俗称的俗称的确良，确良，经纺丝和后处理制成的纤维。经纺丝和后处理制成的纤维。聚酰胺聚酰胺的结构的结构 聚酰胺（聚酰胺
17、（PA），是主链），是主链上含有酰胺基团（上含有酰胺基团（-CONH-）的高分子化合物的总称。的高分子化合物的总称。PA可以由可以由二元酸与二元胺二元酸与二元胺或由同或由同时含有胺基和羧基的时含有胺基和羧基的-氨基氨基酸缩聚而得，也可由酸缩聚而得，也可由内酰胺内酰胺自自聚制得。聚制得。脂肪族聚酰胺分子链由脂肪族聚酰胺分子链由亚甲基亚甲基（-CH2-）与酰胺与酰胺结结构构（-CONH-）组成。）组成。二元酸二元酸二元胺二元胺内酰胺内酰胺聚酰胺的聚酰胺的类型类型脂肪族聚酰胺的类型聚酰胺（聚酰胺（PA）的特性）的特性 尼龙作为大用量的工程塑料，广泛用于机械、汽车、电器、纺织尼龙作为大用量的工程塑料，
18、广泛用于机械、汽车、电器、纺织器器材、化工设备、航空、冶金等领域。成为各行业中不可缺少的结构材材、化工设备、航空、冶金等领域。成为各行业中不可缺少的结构材料，其主要特点如下：料，其主要特点如下：1优良的力学性能优良的力学性能：尼龙的机械强度高，韧性好。尼龙的机械强度高，韧性好。2自润性、耐摩擦性好自润性、耐摩擦性好：尼龙具有很好的自润性，摩擦系数尼龙具有很好的自润性，摩擦系数 小，从而，作为传动部件其使用寿命长。小，从而，作为传动部件其使用寿命长。3优良的耐热性优良的耐热性：尼龙尼龙46等高结晶性尼龙的热变形温度很高，等高结晶性尼龙的热变形温度很高，可在可在150下长期使用。玻璃纤维增强下长期
19、使用。玻璃纤维增强PA66热变形温度达热变形温度达 到到250以上。以上。4优异的电绝缘性能优异的电绝缘性能：尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，是优良的电气、电器绝缘材料。是优良的电气、电器绝缘材料。5优良的耐气候性。优良的耐气候性。6吸水性吸水性：尼龙吸水性大，饱和水可达到尼龙吸水性大，饱和水可达到3%以上。在一定程以上。在一定程 度影响制件的尺寸稳定性。度影响制件的尺寸稳定性。聚酰胺聚酰胺的应用的应用 聚酰胺由于它独特的聚酰胺由于它独特的低比重、高抗拉强度、耐磨、自低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能润滑性好、冲击韧性优异
20、、具有刚柔兼备的性能而赢得人而赢得人们的重视，加之其们的重视，加之其加工简便、效率高、比重轻加工简便、效率高、比重轻（只有金属（只有金属的的1/7）、可以加工成各种制品来代替金属，广泛用于汽）、可以加工成各种制品来代替金属，广泛用于汽车车及交通运输业。及交通运输业。聚酰胺在汽车工业的消费比例最大，大约每辆汽车消聚酰胺在汽车工业的消费比例最大，大约每辆汽车消耗尼龙制品达耗尼龙制品达3.64千克。其次是电子电气。千克。其次是电子电气。典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件各种仪表板、汽车电器仪
21、表、冷热空气调节阀等零部件。尼龙风扇叶片尼龙风扇叶片泵叶轮泵叶轮尼龙轴承尼龙轴承聚酰胺（PA）纤维的应用 聚酰胺纤维可以与棉、聚酰胺纤维可以与棉、麻、麻、羊羊毛毛、蚕丝等、蚕丝等其他纺织纤维混纺，以其他纺织纤维混纺，以提高产品的强度和耐磨性。它还能提高产品的强度和耐磨性。它还能制成轻、薄并有良好强度的产品制成轻、薄并有良好强度的产品，如尼龙塔夫绸如尼龙塔夫绸，可用作滑雪衫、羽可用作滑雪衫、羽绒服、箱袋及伞的面料。聚酰胺纤绒服、箱袋及伞的面料。聚酰胺纤维在袜类用途中居于优势地位。强维在袜类用途中居于优势地位。强度为度为 5388cN/dtex的聚酰胺纤维的聚酰胺纤维可用于制作轮胎帘子线、传送带及
22、可用于制作轮胎帘子线、传送带及渔网、绳索、降落伞、帐篷布等工渔网、绳索、降落伞、帐篷布等工业用品。聚酰胺纤维地毯方面的应业用品。聚酰胺纤维地毯方面的应用正迅速增加。用正迅速增加。聚酰胺（聚酰胺（PA）的应用）的应用表表-2 汽车用汽车用PA工程塑料部件工程塑料部件聚酰胺（聚酰胺（PA）的加工特性）的加工特性1尼龙尼龙吸湿性强，吸湿性强，容易受潮容易受潮：成型前必须充分干燥。成型前必须充分干燥。尼龙含水量对其力学性能有较大的影响尼龙含水量对其力学性能有较大的影响，在熔融状态下，水分的在熔融状态下，水分的存在，会引起尼龙的水解而导致分子量下降，使存在，会引起尼龙的水解而导致分子量下降，使得得制品机
23、械性能下降，制品机械性能下降，还会在成型还会在成型过程过程中中，制品表面出现气泡、银丝和斑纹等缺陷。制品表面出现气泡、银丝和斑纹等缺陷。2尼龙熔体粘度低、流动性大，喷嘴会产生尼龙熔体粘度低、流动性大，喷嘴会产生“流延流延”现象现象：尼尼龙在螺杆式注射机成型时，在螺杆端部必须安装止逆环。龙在螺杆式注射机成型时，在螺杆端部必须安装止逆环。用螺杆式注射机注射成型时，熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆用螺杆式注射机注射成型时，熔体会在螺杆和料筒壁之间出现逆流，使注料不准，流，使注料不准，浪费原料，污染喷嘴。浪费原料，污染喷嘴。3尼龙是结晶性高聚物尼龙是结晶性高聚物：必须严格控制工艺条件。必须严格控制工艺条
24、件。熔点明显，而且较高熔点明显，而且较高。尼龙需要在较高温度下成型，熔融状态的尼龙需要在较高温度下成型，熔融状态的尼龙热稳定性较差，易分解。尼龙热稳定性较差，易分解。4尼龙的成型收缩率大尼龙的成型收缩率大：成型工艺应严格控制。成型工艺应严格控制。对于制造高精密度的制品，模具设计应在试验的基础上确定其尺对于制造高精密度的制品，模具设计应在试验的基础上确定其尺寸寸。脂肪族聚酰胺的制备p型聚酰胺型聚酰胺：由由-氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得（如尼龙氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得（如尼龙6）水水 解解缩缩 聚聚 CH2-CH2-CH2-CH2CONH CH2己己内酰胺内酰胺脂肪族聚酰胺的制备m
25、p型型：由二元胺与二元羧酸缩由二元胺与二元羧酸缩聚聚得所得到的聚酰胺是得所得到的聚酰胺是mp型聚酰型聚酰胺（如尼龙胺（如尼龙6,6）煤煤、水水、空气空气 缩缩 聚聚己己二胺二胺己己二酸二酸两种不同聚合的区别 尼龙尼龙6,6与尼龙与尼龙6在链在链结构结构上的相似性上的相似性，导致导致两种材料的性两种材料的性能基本相似能基本相似；但是链；但是链结构结构上的上的细微差别细微差别，也导致性能，也导致性能有有所差异所差异。尼龙尼龙6与尼龙与尼龙6,6有什么区别？有什么区别？脂肪族聚酰胺的结构与性能1、都是线型结构都是线型结构热塑性热塑性 所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构，分子链骨架所有脂肪族聚酰胺分子
26、链都是线型结构，分子链骨架由由-C-N-链组成，具有良好的柔顺性，因此都是典型的热塑链组成，具有良好的柔顺性，因此都是典型的热塑性聚合物。性聚合物。2、分子链分子链之间有之间有氢键氢键结晶能力强结晶能力强（与聚烯烃类的区别）（与聚烯烃类的区别）分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺键，分分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺键，分子链规整，极性酰胺键可以使分子链子链规整，极性酰胺键可以使分子链之间之间形成氢键形成氢键，导致聚，导致聚酰胺酰胺具有较强的结晶能力。具有较强的结晶能力。脂肪族聚酰胺的结构与性能氢键比例数氢键比例数对材料性能的影响：对材料性能的影响：由于不同品种的由于不同品种的PA
27、其单体所含碳原子数不同，使分子其单体所含碳原子数不同，使分子链之间所能形成的氢键比例数及氢键沿分子链分布的疏密程链之间所能形成的氢键比例数及氢键沿分子链分布的疏密程度不同，影响到不同度不同，影响到不同PA的结晶能力和熔点有明显的差别。的结晶能力和熔点有明显的差别。氢键比例数氢键比例数越大，越大，PA的结晶能力增强，熔点愈高的结晶能力增强，熔点愈高。氢键比例数氢键比例数 PA的结晶能力的结晶能力、熔点熔点P型型PA：单体中含有单体中含有奇数个奇数个碳原子，分子链上的酰胺基可以碳原子，分子链上的酰胺基可以 100%形成氢键，偶数则只有形成氢键，偶数则只有50%可以形成氢键。可以形成氢键。mp型型P
28、A：两种单体上都含有两种单体上都含有偶数偶数碳原子，碳原子，100%形成氢键，形成氢键，只有一种或没有偶数只有一种或没有偶数碳原子碳原子，50%形成氢键。形成氢键。脂肪族聚酰胺的结构与性能脂肪族聚酰胺的结构与性能脂脂 肪肪 族族 PA主要性能主要性能力学性能力学性能热性能热性能电性能电性能光学性能光学性能耐化学性能耐化学性能其他性能其他性能脂肪族聚酰胺的结构与性能力学性能力学性能：具有良好的具有良好的耐磨耗性耐磨耗性，是优良的耐磨材料之一。结晶度，是优良的耐磨材料之一。结晶度愈高，材料硬度愈大，耐磨性愈好。愈高，材料硬度愈大，耐磨性愈好。典型的强而韧聚合物，综合性能优于一般的通用塑料。典型的强
29、而韧聚合物，综合性能优于一般的通用塑料。热性能热性能：具有具有良好的柔性良好的柔性，玻璃化温度在室温左右，氢键的形成，玻璃化温度在室温左右，氢键的形成，使其使其熔融温度一般高于聚烯烃熔融温度一般高于聚烯烃，有明显的熔点。，有明显的熔点。PA是半结晶聚合物，结晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、是半结晶聚合物，结晶度一般小于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等高结晶度聚合度。聚四氟乙烯等高结晶度聚合度。脂肪族聚酰胺的结构与性能电性能电性能：聚酰胺链中聚酰胺链中极性的酰胺基团，影响其电绝缘性。极性的酰胺基团，影响其电绝缘性。室温干燥的条件下，电绝缘性较好，潮湿的时候，电绝室温干燥的条件下，电绝缘性较好，潮湿的时候
30、，电绝缘性减小。同时，温度升高，也会使电绝缘性降低缘性减小。同时，温度升高，也会使电绝缘性降低光学性能光学性能：大多数结晶脂肪族大多数结晶脂肪族PA超过超过2.5mm厚几乎不透明，低于厚几乎不透明，低于0.5mm时为半透明。时为半透明。加入的添加剂（如炭黑等）作为成核剂，增加加入的添加剂（如炭黑等）作为成核剂，增加PA的结晶的结晶度、球晶数量，从而降低光透射，在球晶边界的光散射是光度、球晶数量，从而降低光透射，在球晶边界的光散射是光透射减少和不透的原因。随着透射减少和不透的原因。随着PA中酰胺基浓度减少，中酰胺基浓度减少，PA的的透明区增加。透明区增加。脂肪族聚酰胺的结构与性能耐化学性能耐化学
31、性能：由于其高的内聚能和结晶性，由于其高的内聚能和结晶性，使其使其具有良好的具有良好的 化学稳定性化学稳定性。1、不溶于普通溶剂（醇、酯、酮类）不溶于普通溶剂（醇、酯、酮类）；2、耐许多化学药品耐许多化学药品，不受弱酸碱、油脂及清洁剂等影响不受弱酸碱、油脂及清洁剂等影响；3、对盐水、细菌和霉菌都很稳定对盐水、细菌和霉菌都很稳定；4、常温下，溶于强极性的溶剂（硫酸、甲酸等）常温下，溶于强极性的溶剂（硫酸、甲酸等）。其他性能其他性能：室温下，室温下，PA性能稳定，可长时间保持性能不变。性能稳定，可长时间保持性能不变。具有相对优良的耐候性，气候的变化会使具有相对优良的耐候性，气候的变化会使PA发脆，
32、力学发脆，力学性能下降，表面产生变化。性能下降，表面产生变化。具有自燃性，但火焰传播速度很慢具有自燃性，但火焰传播速度很慢。脂肪族聚酰胺的加工与应用脂肪族聚酰胺的加工与应用 PA具有宽泛的加工范围和良好具有宽泛的加工范围和良好的加工性，几乎所有常用的热塑件的加工性，几乎所有常用的热塑件塑料加工方法均可加工塑料加工方法均可加工PA。其中最。其中最主要的是注塑和挤出成形。主要的是注塑和挤出成形。另另外，外，PA吸水率高吸水率高，应该在成应该在成形前对树脂进行干燥。形前对树脂进行干燥。PA的应用的应用：1、机械机械零件零件：轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等等轴承、轴瓦、活塞环、采叶轮等等2、汽车工业：汽
33、车工业：主要采用玻纤增强主要采用玻纤增强PA，用在皮带轮、吸附，用在皮带轮、吸附 罐、刮水器等等罐、刮水器等等3、电子电器：电子电器：机罩、集成线路板、旋扭、电器线圈机罩、集成线路板、旋扭、电器线圈4、化工设备：化工设备：耐腐耐油管道、输油管、过滤器耐腐耐油管道、输油管、过滤器5、建筑与民用：建筑与民用：门、滑轮、安全帽、绳索等等门、滑轮、安全帽、绳索等等芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺 分子主链上含有芳香环的聚酰胺。分子主链上含有芳香环的聚酰胺。芳香族聚酰胺是芳香族聚酰胺是20世纪世纪60年代首先由美国杜邦公司开年代首先由美国杜邦公司开发成功的发成功的耐高温、耐辐射、耐腐蚀尼
34、龙新品种耐高温、耐辐射、耐腐蚀尼龙新品种。目前投入实际应用的主要有两种：目前投入实际应用的主要有两种：HNHNCCOO聚间苯二甲酰间苯二胺聚间苯二甲酰间苯二胺商品名：商品名：Nomex(诺梅克斯诺梅克斯 芳纶芳纶1313)CCOOHNHN全对位聚芳酰胺：全对位聚芳酰胺：商品名：商品名：Kevlar(凯夫拉凯夫拉 芳纶芳纶1414)Nomex的结构特性诺梅克斯（间位芳纶或芳纶诺梅克斯（间位芳纶或芳纶1313）：人造纤维，人造纤维，化学名称化学名称：为聚间苯二甲酰间苯二胺为聚间苯二甲酰间苯二胺（MPIA）。结构特性结构特性：1、分子链中交替排列的苯环，使分子链分子链中交替排列的苯环，使分子链 不能
35、内旋转。不能内旋转。2、极性酰胺基在分子链之间形成氢键，极性酰胺基在分子链之间形成氢键，增大分子主链之间的作用力。增大分子主链之间的作用力。3、苯环与酰胺基之间形成共轭体系。苯环与酰胺基之间形成共轭体系。以上三点赋予了材料有很优异的耐以上三点赋予了材料有很优异的耐热性、突出的强度、刚度、高熔点、高热性、突出的强度、刚度、高熔点、高黏度。黏度。NOMEX飞行服飞行服NOMEX防火防火服服聚间苯二甲酰间苯二胺聚间苯二甲酰间苯二胺（Nomex）的制备的制备制备方法：以间苯二甲酰氯和间苯二胺为单体进行界面缩聚制备方法：以间苯二甲酰氯和间苯二胺为单体进行界面缩聚 或低温溶液缩聚。界面缩聚是将间苯二甲酰氯
36、溶或低温溶液缩聚。界面缩聚是将间苯二甲酰氯溶 于环己酮中成为有机相，间苯二胺溶在碳酸钠水于环己酮中成为有机相，间苯二胺溶在碳酸钠水 溶液中成为水相，在快速搅拌下将水相倒入有机溶液中成为水相，在快速搅拌下将水相倒入有机 相，两相在界面进行缩聚。相，两相在界面进行缩聚。CClCClH2NNH2OOHNHNCCOOHClNomex的性能和应用 Nomex具有远高于脂肪族具有远高于脂肪族PA的力学性能和耐热性能的力学性能和耐热性能，1、寿命寿命长：长：作为纤维织物，是脂肪族作为纤维织物，是脂肪族PA纤维布的纤维布的8倍，棉倍，棉 布的布的20倍倍；2、良好的耐热老化性良好的耐热老化性：250oC经经2
37、000h热老化后，表面电热老化后，表面电 阻率和体积电阻保持不变阻率和体积电阻保持不变；3、较好的电性能较好的电性能：在较高温度或潮湿的环境下仍可保持较在较高温度或潮湿的环境下仍可保持较 好的电性能好的电性能。主要用于主要用于 H级电绝缘材料级电绝缘材料 和制备高性能纤维（和制备高性能纤维（HT-1纤维）纤维）耐热性能耐热性能测试：测试：在实验室中进行耐热测试。必须能够经受距离为在实验室中进行耐热测试。必须能够经受距离为3厘米，厘米，摄氏摄氏300到到400度的明火，如果在度的明火，如果在10秒内没有点着，才可用于制造赛服。秒内没有点着，才可用于制造赛服。车手和车队人员的内衣、头罩、袜子和手套
38、都是用诺梅克斯制造的。车手和车队人员的内衣、头罩、袜子和手套都是用诺梅克斯制造的。全对位聚芳酰胺 全对位聚芳酰胺是酰胺基位于苯环对位的一种聚全对位聚芳酰胺是酰胺基位于苯环对位的一种聚芳酰胺，制备方法有两种。芳酰胺，制备方法有两种。1、对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚CClNH2H2NCClOOCCClOOHNHNH缩聚产物称聚对苯二甲酰对苯二胺（缩聚产物称聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），），又称又称芳纶芳纶1414树脂树脂主要用于制备凯夫拉主要用于制备凯夫拉（Kevlar）纤维纤维全对位聚芳酰胺2、对氨基苯甲酸自缩聚NH2CHOONHCHOOH缩聚产物为聚对苯甲酰胺（缩聚
39、产物为聚对苯甲酰胺（PBA），），又称又称芳纶芳纶14，也用于制纤维，称为也用于制纤维，称为B纤维纤维全对位聚芳酰胺的性能与应用 这是一种芳纶复合材料这是一种芳纶复合材料，全对位聚芳酰胺具有超高强度、全对位聚芳酰胺具有超高强度、超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、膨胀系数小等一系列优异超高模量、耐高温、耐腐蚀、阻燃、膨胀系数小等一系列优异性能。性能。“凯夫拉凯夫拉”新型材料新型材料的特点：的特点：密度低、强度高、韧性好、耐密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，高温、易于加工和成型，而受到人们的重视。而受到人们的重视。1、Kevlar纤维的拉伸强度可达到直径相同的钢丝的纤维的拉伸强度可达到
40、直径相同的钢丝的5倍。倍。2、Kevlar树脂具有极优异的耐热性（分解温度树脂具有极优异的耐热性（分解温度500）主要用于超高强度超高模量纤维，也可作为高强度、高主要用于超高强度超高模量纤维，也可作为高强度、高模量复合塑料增强材料，用于航天器、导弹壳体等。模量复合塑料增强材料，用于航天器、导弹壳体等。由于由于“凯夫拉凯夫拉”材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入的特殊本领的特殊本领，在军事上被称之为在军事上被称之为“装甲卫士装甲卫士”。半芳香聚酰胺半芳香聚酰胺为了克服常规为了克服常规PA的的耐热性差，吸水率引起耐热性差，吸水率引起的尺寸变化等性能缺陷，的尺寸变
41、化等性能缺陷，开发具有较好的物理机开发具有较好的物理机械性能、尺寸相对稳定械性能、尺寸相对稳定的聚酰胺，人们尝试在的聚酰胺，人们尝试在脂肪族脂肪族PA分子主链中引分子主链中引入含有苯环的半芳香族入含有苯环的半芳香族聚酰胺链段，由此制得聚酰胺链段，由此制得的聚酰胺称为的聚酰胺称为半芳香族半芳香族聚酰胺。聚酰胺。CCOHNRHNOOHHO对对-苯二甲酸苯二甲酸CCOHNRHNOHH脂肪族脂肪族二胺二胺+CCOHNRHNOnHNHNCRCOOn 对对-苯二胺苯二胺HNHNCRCOOHH脂肪族脂肪族二元酸二元酸HOOHHNHNCRCOO+*半芳香聚酰胺的结构与制备 目前研究的半芳香聚酰胺的主链上大都是
42、具有目前研究的半芳香聚酰胺的主链上大都是具有 或或结构单元的均聚和共聚物，其中结构单元的均聚和共聚物，其中-R为脂肪族链为脂肪族链。CCOHNRHNOHNHNCRCOO 一般用芳一般用芳香香族的二酸或二胺代替族的二酸或二胺代替脂肪脂肪族的二酸或二族的二酸或二胺进行合成半芳香聚酰胺。胺进行合成半芳香聚酰胺。半芳香聚酰胺的产品半芳香聚酰胺半芳香聚酰胺MXD6的特点及应用的特点及应用 PA/MXD6 6001，6007（聚己聚己二酰间苯二甲胺二酰间苯二甲胺），一般简称，一般简称“尼龙尼龙MXD6”，是一种特殊的高阻隔性尼龙是一种特殊的高阻隔性尼龙材料材料，其阻隔性不受温度及湿度的影其阻隔性不受温度及
43、湿度的影响，这尤其适合于高温和潮湿场合使响，这尤其适合于高温和潮湿场合使用。在当今阻隔性包装以及以塑代钢用。在当今阻隔性包装以及以塑代钢的大趋势中，的大趋势中，MXD6成为引人注目的成为引人注目的塑料新品种之一。塑料新品种之一。主要用于包装材料主要用于包装材料，包括食品与包括食品与饮料的包装、仪器设备包装（防潮、饮料的包装、仪器设备包装（防潮、消振的软垫和发泡材料）消振的软垫和发泡材料）等。等。SMT基板基板(surface Mount Technology)尼龙尼龙6T主要用于汽车内燃机部件、耐热电器部件、传动部件和电子装配件等主要用于汽车内燃机部件、耐热电器部件、传动部件和电子装配件等半芳
44、香聚酰胺半芳香聚酰胺RENY的特点及应用的特点及应用目前，目前，Reny已广泛用于汽车，电器，电子，机械，建筑等。已广泛用于汽车，电器，电子，机械，建筑等。特点：特点：1.在较大温度范围内具有高强度高模数的优越性在较大温度范围内具有高强度高模数的优越性；2.成型尺寸稳定性高于聚酰胺，低吸水率使其具有高强度成型尺寸稳定性高于聚酰胺，低吸水率使其具有高强度 的优越性的优越性；3.热膨胀系数低，与合金相当热膨胀系数低，与合金相当；4.对油类和有机溶剂有较高抵抗性对油类和有机溶剂有较高抵抗性；5.收缩率小，不易变形收缩率小，不易变形；6.玻纤强化的情况下表面仍保持光泽玻纤强化的情况下表面仍保持光泽。R
45、ENY树脂接头树脂接头RENY树脂树脂齿轮齿轮 RENY是聚酰胺是聚酰胺MXD6作为基聚合物，用作为基聚合物，用50%玻璃玻璃纤维强化的结晶性工程塑料。纤维强化的结晶性工程塑料。Reny系列树脂系列树脂包括高耐热品包括高耐热品RenyMXD6/PPO的合金、抗振级的合金、抗振级Reny等。比其它工程塑料具有更高的等。比其它工程塑料具有更高的机械强度和弹性机械强度和弹性，并具有出色的耐油性和耐高温，并具有出色的耐油性和耐高温，因因此它用途广泛，可用作金属的代替品，特别是需要承受此它用途广泛，可用作金属的代替品，特别是需要承受重压的结构较复杂的部件。重压的结构较复杂的部件。RENY六角螺母六角螺母
46、聚碳酸酯聚碳酸酯Polycarbonate(PC)生活中的聚碳酸酯聚碳酸酯聚碳酸酯是指分子链中含有碳酸酯基的聚合物，可以聚碳酸酯是指分子链中含有碳酸酯基的聚合物，可以看作是由二羟基化合物与碳酸的缩聚产物，通式为：看作是由二羟基化合物与碳酸的缩聚产物，通式为：-R-代表生成聚碳酸酯的二羟基化合物的主体部分代表生成聚碳酸酯的二羟基化合物的主体部分，根据根据-R-基团的不同，聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环基团的不同，聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪族、芳香族以及脂肪-芳香族等几类型。芳香族等几类型。OROCOn没有特别加以说明的情况下，通常所说的聚碳酸酯没有特别加以说明的情况下，通常所说的聚
47、碳酸酯都是指双酚都是指双酚A型聚碳酸酯及其改性品种型聚碳酸酯及其改性品种化学名：化学名：2,2-双（双（4-羟基苯基）羟基苯基）丙烷聚碳酸酯丙烷聚碳酸酯 工程塑料工程塑料之一之一聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）的发展）的发展1953年年：拜耳公司首次获得聚碳酸酯拜耳公司首次获得聚碳酸酯（PC）。）。1958年年：拜耳公司以熔融酯交换法进行拜耳公司以熔融酯交换法进行PC的的中规模工业化生产。中规模工业化生产。1960年年：美国通用公司半工业化投产美国通用公司半工业化投产我国在我国在1958年着手研发，年着手研发，1965年工业化建厂年工业化建厂。80年代后，年代后，PC的应用的应用需求迅速需求迅速地地
48、增长，增长，80年代的增长速度年代的增长速度接近接近13%，90年代保持在年代保持在89%真空聚碳酸脂干燥箱真空聚碳酸脂干燥箱聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）的特点及用途的特点及用途 聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）既具有类似有色金属的强度，同时又）既具有类似有色金属的强度，同时又兼备延展性及强韧性，它的冲击强度极高，用铁锤敲击不兼备延展性及强韧性，它的冲击强度极高，用铁锤敲击不能被破坏，能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透能被破坏，能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又极好，并可施以任何着色。明度又极好，并可施以任何着色。由于聚碳酸酯的上述优良性能，由于聚碳酸酯的上述优良性能，已被广泛用于各
49、种安全灯罩、信号灯，已被广泛用于各种安全灯罩、信号灯，体育馆、体育场的透明防护板，采光体育馆、体育场的透明防护板，采光玻璃，高层建筑玻璃，汽车反射镜、玻璃，高层建筑玻璃，汽车反射镜、挡风玻璃板，飞机座舱玻璃，挡风玻璃板，飞机座舱玻璃，摩托车驾驶安全帽。摩托车驾驶安全帽。用量最大的市场是计算机、办公用量最大的市场是计算机、办公设备、汽车、替代玻璃和片材，设备、汽车、替代玻璃和片材，CD和和DVD光盘是最有潜力的市场之一。光盘是最有潜力的市场之一。聚碳酸脂隔声板聚碳酸脂隔声板聚碳酸酯防护镜聚碳酸酯防护镜DVD光盘光盘聚碳酸酯的制备 由于自由状态的碳酸并不存在，因此双酚由于自由状态的碳酸并不存在，因
50、此双酚A型聚碳酸酯型聚碳酸酯的制备通常采用酯交换或光气法来实现。的制备通常采用酯交换或光气法来实现。酯交换法酯交换法：在碱性催化剂、高温、高真空的条件下，使双酚在碱性催化剂、高温、高真空的条件下，使双酚A与碳与碳酸二苯酯进行酯交换，脱出苯酚，缩聚成聚碳酸酯。酸二苯酯进行酯交换，脱出苯酚，缩聚成聚碳酸酯。碳酸二苯酯碳酸二苯酯双酚双酚A苯苯酚酚聚碳酸酯聚碳酸酯聚碳酸酯的制备（光气法）聚碳酸酯的制备（光气法）钠盐与光气反应钠盐与光气反应光气法光气法：将双酚将双酚A先转变成钠盐，以双酚先转变成钠盐，以双酚A钠盐的钠盐的NaOH水溶液水溶液为一相，以通入光气的二氯甲烷为另一相，在常温常压下进为一相，以通
