第2章-3-工程塑料分析课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,材料科学与工程学院,李晓萌,第二章 塑料材料,-,热塑性工程塑料,聚酰胺（俗称尼龙）是指分子主链上含有酰胺基团（,-NHCO-,）的高分子化合物。英文为,polyamide,，缩写为,PA,。,聚酰胺诞生后的前,30,年仅用作合成纤维，尼龙（,Nylon,）的俗称即源于此。尼龙的发明商,-,美国杜邦公司曾宣传：“,尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强”,。,PA66,、,PA610,分别于,1939,年和,1941,年由美国杜邦公司，,PA6,于,1943,年由德国法本公司，,PA1010,于,1959,年由上海赛璐珞厂首先实现工业化生产。,1960s,，聚酰胺开始被用做“工程塑料”。,2.2.6,聚酰胺,p,型聚酰胺的聚合方法,通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合：,PA,的分类,：,根据,PA,的主链分子结构，可分为脂肪族、半芳香族、芳香族和杂环芳族。,脂肪族,PA,按酰胺基的定向排列的不同，又可分为,p,型聚酰胺、,mp,型聚酰胺、二元或三元共缩聚酰胺。,其它还有透明尼龙、单体浇铸,(MC),尼龙等。,mp,型聚酰胺的聚合方法,通过二元胺与二元酸缩聚而成的：,m-,二元胺中的碳原子数；,p-,二元酸中的碳原子数。,mp,型聚酰胺的分子结构通式为：,PA66,，,PA610,，,PA1010,等,脂肪族聚酰胺的结构,链结构,脂肪族聚酰胺是线形高分子材料，由非极性的,亚甲基,（内聚能,1kcal/mol,）链段和极性,酰胺基,（内聚能,165kcal /mol,）有规律地交替链接而成。,酰胺基可使,PA,分子链之间形成氢键，增加分子间作用力，并有利于分子链规整排列，促进结晶。,亚甲基提供分子链柔（韧）性和疏水性。,因此，,PA,的性能取决于大分子链中亚甲基与酰胺基的相对比例,。,聚集态结构,聚酰胺中的氢键 结构,聚酰胺中的氢键结构对其聚集态结构和最终性能起决定性作用。,氢键密度,聚酰胺中的氢键密度由大分子的立体化学结构决定。如,PA6,仅有,75%,酰胺基生成氢键，而,PA66,的酰胺基则,100%,生成氢键。,PA,聚集态的特征,较规整的链结构、强烈的氢键作用、亚甲基链段较强的分子活动能力，是,PA,结晶的动力。脂肪族聚酰胺结晶度一般在,30,左右。,PA,的奇偶效应,熔点基本随酰胺基团的密度提高而增大；但也受到亚甲基链段中亚甲基数的影响。,含有偶数个亚甲基的,PA,的熔点比其相邻的两个含奇数个亚甲基的,PA,的熔点高的现象称为“,奇偶效应,”。造成差别的原因是含偶数个亚甲基的,PA,分子间氢键密度大，致使其结晶结构更致密。,Tm,(PA7),(223,),Tm,(PA6),(215,223,) Tm,(PA8),(200,205,),Tm,(PA66),(255,265,) Tm,(PA56), Tm,(PA76),脂肪族,PA,的性能,PA,的基本特征,PA,为白色至淡黄色的颗粒；,PA,的密度为,1,1.16g.cm,-3,；,制品坚硬有光泽；,PA,的吸水率很大，基本随酰胺基团的密度增大而增大：,PA6,PA66,PA610,PA1010,PA11,PA12,PA,无毒、无味、易着色；,不易燃烧，,OI,26.7,，火焰传播速度很慢，多数具有离火自熄性。,力学性能,PA,具有良好的力学性能：拉伸强度高、韧性好、耐反复冲击震动。,受温度和吸水率的影响大,:,随,温度和吸水率,，,拉伸,/,弯曲,/,压缩强度、硬度,，,冲击强度先,后,弹性和耐疲劳性好，可经得住数万次的双挠曲,PA,耐磨性好，摩擦系数低，具有优异的自润滑性，且结晶度越高，硬度越大，耐磨性越好。,PA,尺寸稳定性差，可通过增强、填充改性。,电性能,PA,在低温和干燥的条件下具有良好的电绝缘性。,在潮湿条件下或温度升高，体积电阻和介电强度均下降。,PA,的耐电弧性好。,热性能,熔融温度较高，但是热变形温度不高，一般小于,80,度。,热导率比金属低：,用尼龙作齿轮和轴承，,厚度应尽量减小,，一般,与金属配合,使用，或,用润滑剂,，以免热量集聚。,PA,的线膨胀系数比较大。,耐化学药品性,具有良好的化学稳定性和耐溶剂性：耐油、烃类和酯类；,对矿物油，动物油和油脂均具有惰性，因此可用作输油管道。,溶解于强极性或容易与酰胺基团形成氢键的溶剂或溶液，如水、酚、醇等；不耐酸和氧化剂。,耐候性,耐候性一般，,长时间暴露在大气环境中变脆，力学性能明显下降；,添加炭黑和稳定剂可明显,改善。,加工性能,吸水率大，高温时易氧化变色，加工前必须真空干燥：,80,90,，烘,10,12h,，使含水量降至,0.1%,熔体黏度低,(,分子链柔性好，分子量,90%,），仅次于,PMMA,综合力学性能优良，热变形温度,130,。,透明,PA,造成,PA,不透明的原因：,PA,的结晶性,。,透明,PA,就是在,PA,分子链上引入侧基，破坏链的规整性，,使其不能结晶。,聚,2,，,2-,双（,4-,胺基环己基）丙烷,-,壬二酸,-,己二酸三元共聚物,PACP9/6,目前光学性能最好的高分子材料。,综合力学性能与,Trogamid-T,相当，但耐热性更好，热变形温度,160,。,作业,：,1.,写出尼龙,6,、尼龙,66,、尼龙,610,和透明尼龙的结构简式。,2.,影响尼龙吸水率的主要因素是什么？尼龙吸水后、力学性能会发生哪些显著变化？为什么？,增强聚酰胺,主要采用纤维（玻璃、金属、陶瓷、石墨、碳纤维）及晶须为增强材料。,反应注射成型（,RIM,）聚酰胺,使高活性原料（己内酰胺）在,高压,下瞬间反应，再注入密封模具成型。,RIM,聚酰胺具有更高的结晶性、刚性及更低的吸水性。,分子主链中含有,碳酸酯基,的聚合物，可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。,1959,年，由德国,Bayer,公司首先实现工业化生产。英文为,Poly Carbonate,，缩写为,PC,。是用量第二大的工程塑料,。,R,代表二羟基化合物的主体部分，可为脂肪族、脂环族、芳香族或脂肪,-,芳香族。迄今最普遍的是双酚,A,型聚碳酸酯。,2.2.5,聚碳酸酯,PC,的聚合,光气法,由于碳酸不能稳定存在，所以不能通过二羟基和碳酸,直接缩聚。,双酚,A,光气,4,4-,二羟,-2,，,2-,二苯基丙烷,可得分子量为,1.5,210,5,的,PC,酯交换法（熔融缩聚法）,分子量为,2.5,510,4,的,PC,。不使用溶剂、也不使用有毒的光气、,聚合反应过程比较环保,。是目前,PC,合成的一个发展方向。,聚碳酸酯的结构,苯环,刚性基团,醚氧键,提供链柔性,极性基团,提高分子间作用力,双酚,A,型聚碳酸酯的分子链刚性较强。,T,g,150,o,C,T,f,220-250,o,C,。,聚集态结构,基本特征,分子链比较刚硬,分子间有较强的作用力,PC,很难结晶， 是,无定形高分子材料,超分子结构,PC,易形成分子链束,-,原纤维结构,苯环的体积效应,低密度区,微空隙,原纤维结构,PC,是由进入和未进入原纤维结构高分子组成的,无定形高分子材料,。,由原纤混乱交错形成的疏松三维网络结构是整个材料的增强骨架。其间存在较多的微空隙。,聚碳酸酯的性能,基本特征,透明，呈轻微黄色，硬而韧的颗粒；,可见光透光率接近,90%,；,密度为,1.2g.cm,-3,；,具自熄性,力学性能,PC,是硬而韧的高聚物：其拉伸、弯曲、压缩强度和硬度较高，,强度随温度的变化较小；,PC,是热塑性塑料中抗冲击强度最好的,；,PC,抗蠕变性优良，尺寸稳定性优于,PA,、,POM,；,PC,易应力开裂、耐疲劳性差、缺口敏感性高、不耐磨损。,PC,的拉伸强度与,PA66,接近，而抗冲击性能高出近,10,倍，为什么？,PC,的原纤维增强骨架间存在大量的微孔隙,原纤维结构易滑移吸收冲击能量,微孔隙本身的变形也吸收冲击能量,PC,具有很高的抗冲击强度,外因,拉伸强度与冲击强度在受力方式上的区别,拉伸强度：静态拉伸载荷,冲击强度：高速冲击载荷,内因,热性能,具有较好的耐热性和耐寒性，可在,-70,120,长期使用；,线膨胀系数较小,(,6,710,-5,K,-1,),；,导热性在聚合物中居中,(,0.16,0.2W/mK,),。,电性能,PC,是弱极性的高分子材料，电性能不如聚烯烃类，但仍有较好的电绝缘性。,PC,吸水率小,(,1.5,),、,T,g,高，在很宽的温度范围和潮湿的条件下可保持良好的电性能。,PC,的介电常数和介质损耗在,10,130,保持不变，适合制造电容器。,耐化学药品性,PC,的耐化学药品性一般,：,常温下耐水、有机酸、稀无机酸、氧化剂、盐、油、脂肪烃、醇类；,酮类、芳香烃类、酯类可使之溶胀；,极性有机溶剂（胺、氯代烃）可使之溶解；,PC,与四氯化碳接触会产生,应力开裂,；,在高温下，,PC,容易水解，,耐沸水性不好,。,不耐碱,，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解,。,耐候性,分子主链上无仲、叔碳原子，抗氧化性强，,无双键、具有良好的耐臭氧性；,在较干燥条件下，具有优异的耐候性；但在潮湿环境下，容易气候老化；,对紫外光有很强的吸收作用。,加工性能,可采用注塑、挤出、吹塑、真空成型、热成型等方法成型；,吸湿性很小，但因为容易高温水解，加工前必须严格干燥，,(110,120,，,4,6h,，料层,20mm),使含水率,100,断裂伸长,50,100,介电常数（,50MHz,）,3.1,抗冲强度（缺口）,kJ/m,2,25,左右,介质损耗角正切,310,4,抗冲强度（无缺口）,kJ/m,2,不断裂,耐弱酸性,好,硬度,布氏,HB,1.55,耐强酸性,缓慢作用,热膨胀系数,10,-5,/,56,模塑收缩率,0.50.8,聚碳酸酯的改性与应用,PC,的缺点,：内应力大、不耐溶剂、高温易水解；不耐磨损。,纤维增强,PC,：,GF,、,CF,等,拉伸强度、弯曲强度、耐热性、耐应力开裂性可明显提,高、减少吸湿性和膨胀系数；抗冲击性和加工性会降低。,2.,PC,合金,PC/PE,合金,：,PE,含量不超过,10,；,提高加工流动、耐应力开裂、耐沸水性、电绝缘性、冲,击强度提高，但耐热性会降低。,PC/ABS,合金,：,ABS,含量不超过,30,，,提高加工流动性，但力学性能和耐热性下降。,应用,大型灯罩、防护玻璃、照相器材、眼科用玻璃,透明,抗冲击,飞机坐舱，天窗。,耐热性,纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具,电绝缘性,VCD,、,DVD,光盘。,电子电器的零部件、薄膜制造电容器、录音、录像带,高强度,纤维增强,PC,具有与金属材料类似的力学性能,制造承载的机械零部件：齿轮、轴承、轴套；发动机零部件,。,作业：,1,、造成,PE,、,PS,和,PC,易发生应力开裂的原因有何异同。,2,、分析,PC,具有高抗冲击性能的原因。,3,、以双酚,A,型,PC,为材质的奶瓶为何遭禁用？,聚甲醛学名聚氧化次甲基，英文名为,Polyoxy-methylene,，简称,POM,，是分子链中含有,-CH,2,-O-,链节的无侧链、高密度、高结晶度线型高分子化合物。,POM,最突出的特性是具有高弹性模量，表现很高的硬度和刚性，是工程塑料里,力学性能最接近金属材料,的品种，被誉为“超钢”或“赛钢”，可在很多领域代替铜、锌、铝合金及铸铁等。,根据,POM,的分子链化学结构不同，可分为,均聚甲醛,（,1959,年由美国杜邦公司首先工业化生产）和,共聚甲醛,（,1962,年由美国塞兰尼斯公司首先工业化生产）两种，其性能有差别 。,2.2.6,聚甲醛,以三聚甲醛为原料（因其比甲醛稳定，易纯化，聚合反应易控制），以三氟化硼,-,乙醚络合物为催化剂，在石油醚中阳离子聚合，得固体粉料聚甲醛。,由于分子链两端为,羟基,，易受热解聚，因此要用醋酐蒸汽进行乙酰化使其变成酯基，或用三甲基氯硅烷处理，使,-OH,变成,-O-Si(CH,3,),3,，以提高其热稳定性,。,均聚甲醛的合成,以三聚甲醛与少量二氧五环为原料，三氟化硼乙醚络合物为催化剂共聚而成,：,一般,m,:,n=95,:,5,或,97,:,3,共聚甲醛的合成,聚甲醛的结构,链结构,从分子结构看，均聚,/,共聚甲醛，都是线型高分子，主链基本由,C-O,键组成，无侧链，无立体异构。,聚集态结构,聚甲醛结构规整对称，,C-O,键柔（韧）性大，因此，其结晶能力强，结晶度高。,均聚甲醛,f,c,=,75,85,%,，即使快速淬火，,f,c,仍能达到,65%,。,共聚甲醛分子链中含少量,C-C,键，影响链规整性，结晶度稍低，,f,c,=,70,75,%,。,C,原子和,O,原子呈螺旋链构象排列。,POM,的性能,基本特征,POM,为白色粉末或粒料；,制品坚硬，表面光滑光泽度高，易着色；,POM,的密度大；,均聚甲醛完全由,C-O,键连接而成，链规整性强，分子间作用力大，,C-O,键键长为,0.146nm,，在键轴方向填充紧密，大分子聚集程度高，密度达,1.43g.cm,-3,。,共聚甲醛则含有少量,C-C,键，影响了链规整性，且,C-C,键长为,0.154nm,，使其密度稍低，为,1.41g.cm,-3,氧元素含量高，易燃,(OI=16),，易老化,。,力学性能,POM,具有高弹性模量、硬度和刚性；,冲击强度比,PC,和,ABS,低，且对缺口敏感，均聚,POM,无缺口冲强,10.8Jcm,-2,，缺口冲强仅有,0.76Jcm,-2,；耐反复冲击性能则优于,PC,和,ABS,。,POM,摩擦系数低，耐磨性好，具有优异的自润滑性；,POM,蠕变小，耐扭变，回复迅速。,电性能,C-O,虽有较高极性，但,POM,结晶度高而吸湿性小，所以电绝缘性能优良；,介电损耗和介电常数在很宽的频率和温度范围内变化很小；,在水中浸泡或高湿度下仍保持良好的耐电弧性。,热性能,POM,热变形温度较高：均聚甲醛,175,，共,聚甲醛,158,，,可在,-40,100,长期使用,。,POM,具有半缩醛端基，受热氧作用降解剧烈，,T,d,=235,共,聚甲醛分子中,C-C,键是降解的终止点，热氧稳定性稍好。,耐化学药品性,POM,耐弱酸和弱碱，高温下不耐强酸和强氧化剂。,POM,在高温下，仍耐烷烃、醛、酯、醚等有机溶剂，不耐强极性溶剂，如氯代烃。,POM,的耐候性差，紫外线照射下表面易龟裂、粉化，强度下降。,加工性能,吸湿性小，,0.2%,一,0.25%,，原料不必干燥，成型后尺寸稳定性好。,热稳定性差，加工温度应控制在,250,以下。,熔体粘度对温度不敏感，对剪切速率敏感。,收缩率大，约,1.5%,一,3.5%,，对壁厚制件应保压补料。,熔体冷却速度快，需提高模具温度以减少制品表面斑纹、皱折等缺陷，并进行退火处理消除内应力。,POM,的应用,能模塑成形状复杂的制件，摩擦系数、磨耗量均低，无滑粘现象，特别适合制造轴承，广泛应用于某些难于有润滑的场合。,为避免发热，一般不采用,POM,轴承配,POM,轴瓦，可采用尼龙与,POM,配合。,POM,制造的齿轮，其耐疲劳性，尺寸稳定性和刚性优于尼龙，而尼龙在常温下耐冲击，耐疲劳和耐磨性能较好。,POM,具有与金属接近的比强度和比刚度，还具有轻质化、不生锈、易成型、非导热性、非导电性、外型美观、成本低廉价等优点，广泛用于机电行业，精密仪表工业，汽车工业，农业，化工机械等领域。如瑞士手表用,POM,代替金属制摆轮和传动机构。,聚苯醚，又称为聚苯撑氧，是分子主链含有 基团的线型非晶聚合物。英文名称是：,Poly phenylene Oxide,，简称,PPO,。,PPO1964,年问世，但由于加工困难，制品易开裂，价格较高等缺点限制了它的应用，,1965,年，美国,GE,公司采用,PS,与其共混，大大改善了,PPO,的流动性，降低了成本，使,PPO,得到迅速发展，成为五大工程塑料之一。,1979,年，日本又采用苯乙烯接枝聚苯醚制得,MPPO,，加工性能更好。目前改性产品的产量占,90%,以上。,2.2.7,聚苯醚,PPO,是以,2,6-,二甲苯酚为原料，在铜盐和胺（铜胺结合物，,CuCl,2,+(CH,3,),2,NH,二甲胺）的催化下，以芳烃为反应介质，通入氧气进行,氧化偶合反应,得到的，可采用,沉淀聚合,或,溶液聚合,，目前多采用以苯,-,醇为反应介质的沉淀聚合，基本反应如下：,聚苯醚的聚合方法,聚苯醚的结构,链结构,PPO,分子主链由次苯基芳环和醚键交替连结构成。,苯环,使大分子链刚硬；,醚键,提供大分子一定柔性；,苯环两侧有两个,甲基,，空间位阻很大，限制了醚键自由旋转，增加了刚性。,因此,PPO,大分子以刚性为主。,聚集态结构,聚苯醚结构规整对称，有内在结晶条件。,但因其刚性太大，,Tg,210,，,Tm,257,，因此从,熔融到冷却结晶的时间太短，只能得到,无定形产品。,若在,TgT100,MPa,；,冲击强度仅次于,PC,；,耐摩擦、磨损性与,POM,相当；,硬度和耐蠕变性优于,PA,、,PC,、,POM,，,耐高温蠕变性优异,:,120,，,10,MPa,，,500h,，蠕变值仅,0.98%,；,耐疲劳性和耐应力开裂性差。,电性能,分子无显著极性，无可水解集团，且吸水性最低,(0.07%),，其电绝缘性优良。,表面、体积电阻系数均达,10,17,数量级。,介电常数，介质损耗是工程塑料中最小的,，几乎不受温、湿度和频率的影响，最宜制作用于潮湿而有载荷下的绝缘制件。,热性能,热塑性通用工程塑料中耐热性最优，热变形温度高达,190,，,PPO/PS,也可达,130150,。,耐寒性好，脆化温度,T,b,=-150,，改性后,T,b,=-170,。,T,d,=360,，长期使用温度为,-125120,。,具有酚羟端基，受热易氧化，可用异氰酸酯封端。,线胀系数在塑料中最低，适合金属嵌件,。,耐化学药品性,耐水性突出,在沸水中放置,10,5,h,，拉伸强度、延伸率和冲击强度等无明显下降,。,PPO,及改性,PPO,均具有优良的化学稳定性,室温和高温下，均耐稀酸、稀碱、盐和洗涤剂等,。,具有良好的耐溶剂性,耐一般有机溶剂；在乙酸乙酯，丙酮，苯甲醇，甲酸，石油中易溶胀，引起龟裂；能溶于芳烃和氯代烃,。,PPO,的耐候性差,紫外线照射下褪色或颜色加深，强度下降，须加入紫外线吸收剂,。,加工性能,PPO,吸水性小，一般不需干燥 ；,PPO,熔体粘度高，加工困难，,PS/PPO,和,MPPO,加工性大大改善 ；,MPPO,熔体接近牛顿流体，,对剪切速率不敏感，对温度敏感；,PPO,的成型收缩率比一般非晶塑料小，且不随成型条件变化，对成型精密制品特别有利；,PPO,分子链刚性大、粘度高，制品易产生内应力，需热处理。,MPPO,的应用,代替青铜或黄铜输水,管道,电子电气：,最适宜用于潮湿、有载荷及要求优良电绝缘性和尺寸稳定性的场合，如制备电视机调谐片、线圈芯，微波绝缘件，变压器套及高频印刷电路板,汽车工业：适宜用作仪表板件、窗框、减震器、泵过滤网、加热系统部件。,机械工业：齿轮、轴承、泵叶轮、鼓风机叶片。,化工领域：耐压管道,及,管阀、滤片等耐腐蚀零件。,在办公、精密仪器、液体输送设备、家用电器和纺织器材等方面也有广泛应用。,也称线型聚酯，是聚对苯二甲酸乙二醇酯（英文名称,Polyethylene terephthalate,简称,PET,）聚对苯二甲酸丁二醇酯（英文名称,Polybutylene terephthalate,简称,PBT,）及其改性聚酯的总称。结构如下：,X,=,2,or,4,2.2.8,饱和聚酯,Saturated Polyester,1948,年由杜邦公司首先工业化生产了,PET,纤维，商品名,Ducron(,涤纶,),，同时,ICI,公司生产出,Terylene(,特丽纶,),；,1953,年，,ICI,开发出薄膜级,PET,；,1969,年开发出玻纤增强,PET,塑料，因,PET,树脂结晶速度慢，成型制品易翘曲变形，产量低。,1978,年杜邦公司开发出,PET/PA/CF,（碳纤维）复合塑料，解决了翘曲变形的问题。,1980s,，开发可吹塑中空制品（聚酯瓶），使,PET,产量剧增。,PBT,是,1970,年由美国,Celanex(,塞兰尼斯,),公司首先工业化生产。它结晶速度快，成型加工工艺性也比,PET,好，所以一问世产量迅速增长。,PBT,未改性前优点不突出，用,30%,玻纤增强后性能成倍增长，所以,PBT,主要以玻纤增强产品而应用。,PET,的聚合,直接缩聚法,为保证等摩尔比，原料需纯制，而对苯二甲酸熔点很高，,300 ,升华，在溶剂中溶解度很小，难以用精馏、结晶等方法精制；,聚酯反应平衡常数很小，排除微量水困难，不易制得高分子量树脂。,酯交换法,甲酯化,酯交换,缩聚,环氧乙烷法,优点：（,1,）省去制乙二醇的过程 （,2,）不用甲醇,（,3,）,HOOC-Ph-COOH,不需纯制,（,4,）反应速度快，设备利用率高。,缺点：,EO,易燃易爆，设备要求高。,饱和聚酯的结构,链结构,饱和聚酯是线形高分子材料，由非极性的,亚甲基,链段和极性,酯基,及刚性的,次苯基,芳环有规律地交替链接而成。,亚甲基提供分子链柔（韧）性和疏水性。,酯基增加了分子间作用力，同时使聚酯易吸水及水解。,苯环与酯基构成大的共轭体系，更增加了链的刚性。,因此总体来讲，聚酯是以刚性为主，具有一定柔性和弱极性的分子链,。,聚集态结构,PET,分子链比较刚硬,结构高度对称规整,较强的分子间作用力,可结晶，但结晶温度高（,80,）、结晶速度慢、结晶度不高（,40%,）,;,若骤冷，可得完全无定形玻璃体。,PBT,重复单元含四个,-CH,2,-,，即柔性链增长，利于结晶，所以结晶温度低（,50,） 、速度快，结晶度也高,饱和聚酯的性能特点,聚酯的力学性能不突出，与,POM,相当；纤维增强效果超过其它工程塑料；,PET,双轴拉伸膜强韧，强度超过铝膜，为,PE,薄膜的,9,倍，,PC,或,PA,膜的,3,倍。,耐热性不高，纤维增强后大幅度改善：,如,30,玻纤增强后，,PET,热变形温度由,85,提高到,220,240,，,为热塑性工程塑料中最高，,PBT,可达,203,212,。,聚酯的耐化学品性优于,PC,、,PPO,，但极性酯基使其不耐碱；,PET,具有优良的气液阻隔性能：,对,O,2,，,H,2,，,CO,2,等有较高阻隔性，,25,水中浸渍一周吸水率仅为,0.6%,。,加工性能,熔体具有明显的假塑性，黏度对剪切速率的敏感性大，对温度敏感性小。,虽然吸水率较小，但熔融状态含水超过,0.03%,即发生水解，加工前必须干燥，,PET,：,130,140,，,2,4h,，,PBT,：,120,，,3,5h,。,成型收缩率大，且制品不同方向收缩率差别大，经玻纤增强改性可明显降低。,PET,结晶速率慢，为促进结晶，可采用高模温,(100,120,),，或加入石墨、炭黑、高岭土等结晶促进剂。,饱和聚酯的应用,PET,的应用,涤纶，产量大，约占合成纤维总量的,50%,。,注塑成型制增强塑料，用于机械、电子电器、汽车等行业的零部件。,挤出成型用于制双向拉伸,PET,膜，用作电气绝缘、包装材料，如磁带磁盘，以及,X,光片，照相底片。,中空吹塑瓶： 替代玻璃瓶制成,(,碳酸,),饮料瓶、油瓶、酒瓶、调味品瓶等。,PBT,的应用,PBT,主要用于电子，电气行业，良好的电绝缘性，耐热性使其能经受短时间焊接而不损坏，因此，可制连接件、线圈架、电极零件等。,汽车工业中，经冲击改性的,PBT,可用于汽车保险杠及许多金属件的替代品。,2.2.9,氟塑料（,Fluoroplastics,）,氟塑料是指脂肪烃主链和侧链上的氢原子部分或全部被氟原子取代的聚合物制成的塑料。具有以下通性：,耐高低温,耐腐蚀,耐候性,电绝缘性,低吸水性,低摩擦系数,是尖端技术、国防、航空等领域不可或缺的原材料。,主要品种：,聚四氟乙烯,Polytetrafluoroethylene ,PTFE ,俗称,F,4,聚全氟代乙丙烯,Fluorinated Ethylenepropylene, FEP,或,F,46,聚三氟氯乙烯,Polychlorotrifluoroethylene,，,PCTFE,聚偏氟乙烯,Polyvinyliden Fluoride,，,PVDF,聚氟乙烯,Polyvinyl Fluoride ,PVF,全氟烷氧基树脂,Perfluoroalkoxy Resin,，,PFA,四氟乙烯,-,乙烯共聚物,ETFE,或,F,40,三氟氯乙烯,-,乙烯共聚物,E-CTFE,PTFE,树脂是四氟乙烯的均聚物， 分子结构式,是在,1938,年由美国人,R. J. Plumkett,在研究氟制冷剂时偶然发现的。,1950,年美国,Dupont,（杜邦）公司首先实现工业化生产。,聚四氟乙烯,P,oly,t,etra,f,luoro,e,thylene,PTFE,的聚合,四氟乙烯单体易爆、易自聚，储存时应加入阻聚剂并避免与氧接触。,聚合方法,本体聚合：易爆聚,-,工业上不采用。,悬浮聚合：可得粒径为,35,500m,的树脂颗粒，适合模压、推压成型，或加填充剂制增强,PTFE,塑料。,乳液聚合，可得粒径更小的树脂颗粒，适合糊状成型。,乳化剂：,全氟辛酸胺,链构象结构,F,原子完全对称排列，,PTFE,是非极性聚合物。,C-F,键的键能高（,487 kJ/mol, C-C,键键能,387kJ/mol),F,原子的半径是,0.064nm,，而,CC,键的键长是,0.136 nm,，通过螺旋形构象形成的,F,原子“筒状外壳”严密的屏蔽了分子骨架碳原子。,F,原子的范德华半径,0.135nm,，在,PTFE,中两个,F,原子的距离是,0.27nm,，因此,PTFE,螺旋形构象链的刚性强，难弯曲。,线形结构，几乎无支链，分子量高,PTFE,的结构,聚集态结构,结晶度高，一般在,55,75,范围，最高可达,93,97,。,低于,19,时是三斜晶形；高于,19 ,时是六方晶形,;,熔点为,320,345,。,玻璃化转变温度（,Tg,）：,-120,是大量结晶区和少量无定形区并存的聚合物。,PTFE,的性能,基本特征,PTFE,是白色不透明的蜡状粉末,密度为,2.14,2.20g.cm,-3,，是树脂中最大的,阻燃性极高，,OI,95,表面自由能很低，几乎和所有的材料都无法黏附,。,力学性能,PTFE,是非极性聚合物,分子间或与其它分子间的物理吸引作用力很小,;,螺旋形构象链的刚性很强，难弯曲,大分子间的缠结难发生，因此具有：,极低的摩擦系数和良好的自润滑性,耐磨损性能不好,拉伸、弯曲、冲击强度低，刚性、硬度和耐疲劳性差，易冷流,热性能,具有优异的耐热性和耐寒性：,T,d, 415,长期使用温度为,195,250,；,短期可在,300,使用；,线膨胀系数较大，且随温度提高明显增大。,电性能,在所有塑料中电阻最大,(,10,18,),，介电常数最小,(,1.8,2.2,),；,绝缘性和介电性能均不受温度、湿度、频率变化的影响；,耐电晕性不好，不适合做高压绝缘材料 。,耐化学药品性和耐候性,PTFE,具有极高的化学稳定性，居所有塑料之首，俗称“塑料王” ：,耐强酸、强碱、强氧化剂和盐类，对沸腾的王水也很稳定，只有,F,元素和熔融的碱金属对其有侵蚀作用。,耐几乎所有有机溶剂，仅卤化胺和芳烃对其有轻微溶胀作用。,对光和臭氧的作用稳定，具有优良的耐候性（,10,年,）,。,耐辐射性差，经,射线照射会降解变脆,加工性能,PTFE,的分子量大，分子链刚性大，熔体黏度高,10,10,11,Pas,， 不能采用热塑性塑料熔融加工方法。,PTFE,采用类似金属粉末冶金的方法加工： 先冷压成坯再进行烧结。,冷却速率对,PTFE,的结晶度有很大影响，对最终性能也有很大的影响。,PTFE,的导热性较低，烧结时的升温速率不能过快，否则容易导致局部热分解。,PTFE,的线膨胀系数较大，烧结后冷却尺寸变化较大。,PTFE,膜材料是通过切削和和压延工艺制备的。,PTFE,的应用,化工防腐容器和零部件：蒸馏塔、反应釜、阀门、隔膜等,机械设备上的各种活塞环、轴承、导轨等,电子电器上的耐高温、耐潮湿高频绝缘材料,防腐耐热的密封件,塑料加工、食品工业、家用品的防粘层。,医疗用高温消毒用品，人造心脏、食道、血管腹膜等,全氟烷氧基树脂（,PFA,）,聚全氟乙丙烯（,FEP,，,F46,）,PTFE,的改性,共聚,PTFE,不能热塑性加工，通过共聚破坏分子对称性、规整性，降低分子链刚性，提高熔体流动性,。,填充,PTFE,力学性能不高，通过在,PTFE,中填充玻纤、石墨、二硫化钼、金属粉、液晶高分子,(LCP),等提高力学强度、耐磨损性、尺寸稳定性。,作业,:,1.,不粘锅涂层的主要材料是什么，使用时注意事项有哪些，为什么？,2.,通过破坏,PTFE,分子结构的规整性提高其加工流动性后，其抗“冷流性”将如何变化，为什么？,