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        漲知識|常見的8種耐高溫的工程塑料,你知道嗎?


        漲知識|常見的8種耐高溫的工程塑料,你知道嗎?

        葉縣先進制造業開發區 發表于河南

        塑料按長期使用溫度分類,可分為通用塑料、工程塑料和高溫工程塑料,其中高溫塑料又被稱為耐熱塑料、高性能塑料、特種工程塑料等。

        通用塑料長期使用溫度在100℃以下。通常包括PE、PP、PS、PVC、ABS。通用塑料是我們日常使用量最大的一類塑料,通常用作包裝、日用品、玩具等。
        工程塑料的長期使用溫度在100℃至150℃左右。五大工程塑料包括PA、POM、PBT、PC和PPO。通常應用于機械零件、汽車、電器電子等領域。
        高溫工程塑料的使用溫度在150℃以上,這類材料除了較高的耐熱性和阻燃性外,通常還具有卓越的機械加工性能、耐老化性、尺寸穩定性和優良的電性能??梢杂糜谔鎿Q金屬材料,廣泛應用于電子電器、航空航天、醫療器材、汽車、軍事領域。是塑料金字塔頂端的材料。
        常見的高溫工程塑料分為以下8類:
         
        NO.01
         高溫尼龍 
         
        高溫尼龍分為三類:
        1、脂肪族尼龍——PA46
        PA46是由丁二胺和己二酸縮聚而成的脂肪族聚酰胺,比起PA6和 PA66,PA46的每個給定長度的鏈上的酰胺數目更多,鏈結構更加對稱,這使得它的結晶度可以高達70%,并賦予其非??斓慕Y晶速度。
        PA46的熔點為295℃,未增強的PA46的HDT(熱變形溫度)有160℃,而經過玻纖的增強后,其HDT可高達290℃ ,長期使用溫度也有163℃。PA46獨特的結構賦予了其它材料無法達到的獨特性能
        PA46主要應用于電子、航空航天、汽車。

        帝斯曼30%玻纖增強PA46應用于飛機發動機鑲板

        帝斯曼40%玻纖增強PA46用于汽車進氣歧管

        2、半芳香尼龍——PPA
        PPA由含苯環的二元酸和脂肪族二胺縮聚而成,其熔點介于310-325℃之間,熱變形溫度介于280-290℃。主要品種有PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等。
        相比普通的PA66,PPA的吸水率很低,即使在冷水中浸泡幾年,其拉伸強度也可以保持80%以上,且PPA耐油性很好,即使在高溫下也對潤滑油、燃油有極高的抗性。PPA還具有極佳的尺寸穩定性和耐候性。
        常用于汽車、電器電子、機械工業、日用品領域。

        汽車噴油器  連接器

        3、全芳香尼龍——PARA
        PARA是由杜邦發明的,其中最著名的是Nomex(聚間苯二甲酰間苯二甲胺又叫芳綸1313)和Kevlar(全對位聚芳酰胺又叫芳綸1414)。
        這類材料主要用于制備高性能纖維和片材,制成的纖維具有高強度、高剛性、高模量、高耐熱、高介電強度的特點。
        可以應用于超強纖維和增強材料,用于軍事、航空和航天等結構部件。
         
        芳綸1414防彈衣
        索爾維PARA應用于一次性手術器具
        NO.02
        聚苯硫醚(PPS)
         
        聚苯硫醚(PPS)是近年來發展最快、用量最大的特種工程塑料,具有優異的耐高溫性、耐化學性、耐候性、阻燃性、以及電性能,尺寸穩定性好等優勢,被廣泛應用于汽車、電子電氣、機械行業、石油化工、制藥業、輕工業以及軍工、航空航天、5G通信等領域,是應用最廣泛的特種工程塑料。
         
        PPS也是目前中國國產化程度最高的特種工程塑料,自給率可以達到80%以上。
        根據不完全統計,全球聚苯硫醚(PPS)主要企業產能超過20萬噸。從產能分布來看,目前全球聚苯硫醚(PPS)行業產能主要集中于日本、中國。
        截至2021年PPS主要企業產能匯總表
        DIC、東麗、索爾維、吳羽等傳統PPS巨頭在PPS生產、技術等方面仍然是較為領先,它們四家的產能占全球產能56%以上。但是中國企業呈現快速崛起勢頭,浙江新和成、重慶聚獅等國產企業均已形成規?;a,其他亦有多家企業已量產或在規劃布局。

         

        NO.03

        聚芳醚酮(PAEK)類
         
        聚芳醚酮(PAEK),是主鏈由亞苯基環通過醚鍵、酮鍵連接而成的聚合物,按照醚基、酮基數量和順序不同可分為聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮 醚酮酮(PEKEKK)等。
        1、PEEK(聚醚醚酮)
        PEEK是一種綜合性能優良的特種工程塑料。其耐熱性、耐水性、耐溶劑性、電絕緣性優異;疲勞強度高;耐放射性是所有塑料中最好的;氧指數較高,燃燒時產生的煙少且無毒。
         
        PEEK人造骨骼
        2、PEK(聚醚酮)
        PEK由于其分子結構中的醚鍵和酮基的比例低于PEEK,因而其熔點和玻璃化溫度均高于PEEK ,耐熱性優于PEEK,連續使用溫度為250℃。
         
        PEK型材
        3、PEKK(聚醚酮酮)
        PEKK中文名叫聚醚酮酮,是一種高性能材料。這種材料熔點很高,差不多有300℃到600℃,還有很強的耐化學性和耐磨損性。近年來PEKK在3D打印領域的應用進展飛速,比傳統3D打印材料具有更好的性能。
         
        PEKK應用于3D打印
         
        NO.04
        聚酰亞胺(PI)類
         
        聚酰亞胺(PI)是分子結構含有酰亞胺基鏈節的芳雜環高分子化合物 ,是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一,能耐受極端溫度,熱分解溫度高達600℃,在-269℃的液氦中不會脆裂。此外還擁有極佳的機械性能、耐酸堿性能、生物相容性和電性能。
         
        聚酰亞胺用于高性能零部件
        聚酰亞胺工程塑料可分為既有熱固性也有熱塑性,可分為聚均苯四甲酰亞胺 (PMMI) 、聚醚酰亞胺 (PEI) 、聚酰胺一酰亞胺 (PAI)等,在不同領域有著各自的用途。
         
         
         

        PMMI在1.8MPa的負荷下熱變形溫度達360℃,電性能優良,可用于特種條件下的精密零件 ,耐高溫自潤滑軸承、密封圈、鼓風機葉輪等 ,還可用于與液氨接觸的閥門零件,噴氣發動機燃料供應系統零件 。

         
         

        PEI具有優良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高溫和耐磨性能,熔融流動性好,成型收縮率為0.5%~0.7%,可用注射和擠出成型,后處理較容易,還可用焊接法與其他材料結合,在電子電器、航空、汽車、醫療器械等產業得到廣泛應用。

         
         

        PAI的強度是當前非增強塑料中最高的,拉伸強度為190MPa,彎曲強度為250MPa,在1.8MPa負荷下熱變形溫度高達274℃。PAI具有良好的耐燒蝕性和高溫、高頻下的電磁性,對金屬和其他材料有很好的粘接性能,主要用于齒輪 、軸承和復印機分離爪等,還可用于飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結構材料。

         
        NO.05
        聚砜(PSU)類
         
        PSU是略帶琥珀色、非晶型透明或半透明聚合物,其力學性能優異、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℃。
        聚砜有普通雙酚A型PSU(即通常所說的PSU)、聚苯砜和聚醚砜。
        1. 普通雙酚A型PSU的分子式:
         
        砜基的共軛效應提供了抗氧化性和熱穩定性;醚鏈改善了韌性,苯環保證了其力學強度與模量。
        2. 聚苯砜PPSU的分子式:
         
        聚苯砜主鏈上的苯環,提供了高的耐熱性和機械性能;醚鍵提供了優良的流動性和加工性能。
        3. 聚醚砜PESU的分子式:
         
        醚基提供了柔順性及高流動性,砜基提供了耐熱性,亞苯基提供了剛性。
        雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜的性能比較
         
        NO.06
        聚芳酯(PAR)
         
        聚芳酯(PAR)是主鏈上含有苯環和酯鍵的熱塑性樹脂。PAR具有良好的透光率(接近90%)、韌性、耐熱性、彈性回復、耐候性和阻燃性能,連續使用溫度最高達到170℃。主要用于精密器件、汽車、醫療、食品及日用品。
         
        PAR用于車燈零部件
        PAR結構與PC相似,其性能大體一樣,可共用模具成型,但PAR的主鏈上芳環密度高,使得PAR耐熱性比PC更好,熱變形溫度比PC高20~40℃,且耐紫外線性、耐蠕變性優異。但斷裂伸長率和抗沖擊性能不如聚碳酸酯。
         
        PAR和PC的性能比較
         
        NO.07
        液晶聚合物(LCP)
         
        LCP中文名稱為液晶化合物,所謂“液晶”就是在熔融狀態既擁有液體的流動性,又保持晶體的分子有序排列狀態的物質。
        LCP的機械性能優秀,最大的特點是隨著壁厚的變薄,相對強度反而增大。LCP擁有較好的熱性能,連續使用溫度可以達到200℃-300℃。
         
        LDS-LCP材料  用于手機天線
        LCP的介電常數和介電損耗很小,因此被應用于電子器件上,如連接器、插槽、開關、支架和傳感器等。最廣受研究關注的是手機5G天線的應用。
         
        NO.08
        氟塑料類
        氟塑料(Fluoroplastie)指用氟樹脂制成的塑料。主要品種有聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚全氟乙丙烯(FEP),聚偏氟乙烯(PVDF)等。使用溫度在150℃-260℃之間。

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