為熱變形溫度大于攝氏度制品選材ppt課件.ppt

為熱變形溫度 300 超高耐熱 塑料的生產(chǎn)選材 塑料的耐熱性 與玻璃 陶瓷 金屬等傳統(tǒng)材料相比 塑料的缺點之一就是耐熱性不高 因此限制其在高溫場合的應(yīng)用 有些塑料的耐熱性可通過改性獲得 填充 增強 加耐熱劑 塑料共混熱變形溫度即塑料的最高使用溫度 溫度大于300 超高耐熱 的樹脂很少 具體有五種 通常耐熱塑料的選用原則 1 考慮耐熱性高低a 滿足耐熱性即可 不要選擇太高 太高會造成成本的提高 b 盡可能選用通用塑料改性 耐熱類塑料大都屬于特種塑料類 其價格都很高 而通用類塑料的價格都比較低 c 盡可能選用耐熱改性幅度大的通用塑料 2 考慮耐熱環(huán)境因素a 瞬時耐熱性和長期耐熱性 b 干式耐熱或濕式耐熱 c 耐介質(zhì)腐蝕性 d 有氧耐熱或無氧耐熱 e 有載耐熱和無載耐熱 軸承 活塞環(huán) 繼電器零件 樹脂熱變形溫度聚苯酯310 聚苯并咪唑 PBI 435 不熔聚酰亞胺 PI 360 LCP315 聚硼二苯基硅氧烷 PBP 450 聚苯酯 PHB 聚苯酯 又稱聚對羥基苯甲酸或芳香族聚酯 聚苯酯與金屬的性能十分接近 在所有塑料中 其導(dǎo)熱系數(shù)和在空氣中的熱穩(wěn)定性最高 在高溫下還呈現(xiàn)與金屬相似的非粘性流動 結(jié)構(gòu) 聚苯酯是鏈狀的線性分子 但結(jié)晶度很高 大于90 使它難以熔融流動 因而具有熱固性塑料的成型特性 在聚苯酯的分子結(jié)構(gòu)中 氫原子的數(shù)目比主鏈中碳原子的數(shù)目少 而且所有原子的 電子都能實現(xiàn)共軛結(jié)構(gòu) 整個分子排列在同一平面上 因此具有極好的穩(wěn)定性 聚苯酯可在315 下長期使用 短期使用溫度可達370 425 據(jù)說聚苯酯是所有已知高分子材料中熱穩(wěn)定性 熱容量 自潤滑性 硬度 電絕緣性 耐磨耗性等綜合性能最好的品種 同時 它具有極好的介電強度和很小的介質(zhì)損耗 并且不溶于任何有機溶劑和一般酸中 因此 作為耐高溫工程塑料 具有廣泛發(fā)展 物理力學(xué)性能 聚苯酯相對密度1 45 吸水率0 02 它在很廣的溫度范圍內(nèi)具有很高的剛性 還有極好的耐壓縮蠕變性 容易切削加工 有很高的承受負荷的能力 具有良好的自潤滑性 耐輻射性也十分優(yōu)良 耐候性良好 熱性能 聚苯酯加熱到538 也不熔融 而僅在427 發(fā)生類似金屬的非粘性流動 聚苯酯的導(dǎo)熱系數(shù)在所有塑料中也是最大的 為一般塑料的3 5倍 它還有較低的線脹系數(shù) 同時對氯代烴等焊錫液也具有很高的抵抗性能 電性能 聚苯酯的電絕緣性優(yōu)良 擊穿電壓很高 超過氟塑料 體積電阻可達1 27 1015 由于聚苯酯的高結(jié)晶性 使它有較高的介電常數(shù)及較低介電損耗 應(yīng)用 軸承 滑塊 活塞環(huán) 密封材料 止推環(huán) 繼電器零件 電機零件 絕緣環(huán)等 聚苯并咪唑 PBI PBI 聚苯并咪唑 是當(dāng)今最為高檔的工程熱塑性塑料 具有最耐高溫和最好的機械性能優(yōu)點 特征 空氣中最大允許使用溫度極高 可以310度下持續(xù)工作 短時間最高使用溫度可達500度 出色的機械強度和剛度保持力 出色的耐磨和摩擦性能 極低的線性熱膨脹系數(shù) 固有的低可燃性 離子污染環(huán)境下的高純度 低排氣性 干性材料 PBI是一種新穎耐高溫樹脂 不溶于水 溶于強極性溶劑如二甲基乙酰胺等 在300 350 不軟化 在空氣中于400 開始分解 有良好的熱氧化穩(wěn)定性 耐輻射性和機械性能 可制薄膜 層壓材料 模壓塑料 合成纖維 膠粘劑 用于宇宙航行材料 耐高溫防護材料及傳送帶等 可由3 3 二氨基聯(lián)苯胺和間苯二甲酸二苯酯制得 PBI為黃到棕褐色無定型粉末 不溶于普通溶劑 稍溶于濃硫酸 冰醋酸和甲磺酸 密度1 3 1 4g cm3 玻璃化溫度高 低溫性優(yōu)良 在 196 也不發(fā)脆 不燃 瞬時耐高溫性好 耐腐蝕性優(yōu)良 耐水解 耐酸堿 吸濕性與棉花相似 再火焰中收縮率低 應(yīng)用 通常用來制造要求極嚴的元器件以降低維護維修費用 并且使用壽命最長 已建立的應(yīng)用領(lǐng)域有半導(dǎo)體和航空工業(yè) 白熾燈或熒光燈高溫接觸件 如真空杯 推指和保持架 電氣接觸器等 不熔PI 聚酰亞胺纖維是高性能纖維的主要品種之一 是目前使用溫度最高的有機纖維 可以在250 350 下長期使用 與芳綸 聚苯硫醚纖維比較 在耐光 吸水性 耐熱性等方面都更優(yōu)越 是航空航天 環(huán)保 防火等領(lǐng)域急需的材料 其中聚酰亞胺纖維的在環(huán)保領(lǐng)域的主要用途是作為工業(yè)高溫除塵過濾材料 不溶性聚酰亞胺主要品種是聚均苯二苯醚亞胺 其分子結(jié)構(gòu)為 耐熱性能聚酰亞胺具有極其優(yōu)異的耐熱性能 這是因為組成聚酰亞胺分子主鏈的鍵能大 不易斷裂分解 對于全芳香族聚酰亞胺 其熱分解溫度為500 左右 而對于由聯(lián)苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺 其熱分解溫度也能達到600 是聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一 電性能聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)中雖然含有相當(dāng)數(shù)量的極性基團 如羰基 氨基 醚基 硫醚基等 單但因結(jié)構(gòu)對稱 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高和耐剛性大而影響了極性基團的活動 因此聚酰亞胺仍具有優(yōu)良的電絕緣性能 在較寬的溫度范圍內(nèi)偶極損耗小 而且耐電弧暈性突出 介電強度高 電性能頻率變化小 力學(xué)性能 聚酰亞胺具有優(yōu)良的力學(xué)性能 拉伸強度 彎曲強度以及壓縮強度都比較高 而且還具有突出的抗蠕變性能 尺寸穩(wěn)定性 因此十分適于制作高溫下尺寸精度要求高的制品 聚酰亞胺具有優(yōu)良的綜合性能 可在250 的高溫下連續(xù)使用 在室溫下的拉伸強度可高達200MPa 抗蠕變性能好 阻燃性能好 具有自熄性 耐化學(xué)藥品性優(yōu)良 能耐絕大部分的化學(xué)藥品 耐輻射性好 應(yīng)用 薄膜 涂料 纖維 泡沫塑料 工程塑料 膠黏劑 電 光材料 微電子器件中等 LCP LCP 中文名稱叫液晶聚合物 LCP是介于固體結(jié)晶和液體之間的中間狀態(tài)聚合物 是一種由剛性分子鏈構(gòu)成的 在一定物理條件下能出現(xiàn)既有液體的流動性又有晶體的物理性能各向異性狀態(tài) 此狀態(tài)稱為液晶態(tài) 的高分子物質(zhì) 其分子排列雖然不像固體晶態(tài)那樣三維有序 但也不是液體那樣無序 而是具有一定 一維或二維 的有序性 它是一種新型的高分子材料 在熔融態(tài)時一般呈現(xiàn)液晶性 這類材料具有優(yōu)異的耐熱性能和成型加工性能 液晶高分子材料具有一系列優(yōu)異的性能 如高強度 高模量 突出的耐熱性 極小的線膨脹系數(shù) 優(yōu)良的耐燃性 電絕緣性 耐化學(xué)腐蝕性 耐氣候老化和能透微波 以及優(yōu)異的成型加工性能等 液晶高分子聚合物樹脂一般為米黃色 也有呈白色的不透明的固體粉末 密度為1 4 1 7g cm3 液晶聚合物具有高強度 高模量的力學(xué)性能 由于其結(jié)構(gòu)特點而具有增強型 因而不增強的液晶塑料即可達到甚至超過普通工程塑料用百分之幾十玻璃纖維增強后的機械強度及其模量的水平 如果用玻璃纖維 碳纖維等增強 更遠遠超過其他工程塑料 液晶聚合物還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性 耐熱性及耐化學(xué)藥品性 對大多數(shù)塑料存在的蠕變?nèi)秉c 液晶材料可忽略不計 而且耐磨 減磨性均優(yōu)異 LCP的耐氣候性 耐輻射性良好 具有優(yōu)異的阻燃性 能熄滅火焰而不再繼續(xù)進行燃燒 其燃燒等級達到UL94V 0級水平 LCP是防火安全性最好的特種塑料之一 LCP具有優(yōu)良的電絕緣性能 其介電強度比一般工程塑料高 耐電弧性良好 作為電器應(yīng)用制件 有連續(xù)使用溫度200 300 時 其電性能不受影響 而間斷使用溫度可達316 左右 LCP具有突出的耐腐蝕性能 LCP制品在濃度為90 的酸及濃度為50 的堿存在下不會受到侵蝕 對于工業(yè)溶劑 燃料油 洗滌劑及熱水 接觸后不會被溶解 也不會引起應(yīng)力開裂 應(yīng)用 微波爐灶容器 食品容器 泵 計量儀器零部件 密封件 軸承 汽車燃燒系統(tǒng)元件 燃燒泵 隔熱部件 雷達天線屏蔽罩 耐高溫耐輻射殼體 硬盤驅(qū)動器 醫(yī)用外科設(shè)備 刀具等 聚硼二苯基硅氧烷 PBP 聚硼硅氧烷 PBP 是一個耐高溫性良好的樹脂 粘附力好 可用于膠粘劑和高溫涂層 但是耐水性較差 一般需要經(jīng)過高溫碳化 通過LPPS和PBP的相互改性 可以相互發(fā)揮其特長 在涂料和膠粘劑中進行應(yīng)用 拓展一 阻燃高分子材料的分析 選擇 改性 阻燃材料的要求 OI 30盡可能選無煙塑料Dm 300可對易燃材料進行改性 氧指數(shù)大于30的塑料有 PPO 30 PSF 32 MF 35 PI 36 PPS 40 PVC 45 HPVE 50 PBI 58 PVDC 60 PTFE 95 最大比光密度Dm低于300的塑料有 PVDC 98 PTFE 55 PP 41 HDPE 39 LDPE 13 PMMA 2 POM 0 綜上 阻燃材料可選PVDC PTFE PVDV是偏二氯乙烯 1 1 二氯乙烯 的聚合物 具有耐燃 耐腐蝕 氣密性好等特點 由于極性強 常溫下不溶于一般溶劑 缺點是光 熱穩(wěn)定性差 加工困難 對于PVDC 由于其分子間凝集力強 結(jié)晶度高 PVDC分子中的氯原子有疏水性 不會形成氫鍵 氧分子和水分子很難在PVDC分子中移動 從而使其具有優(yōu)良的阻氧性和阻濕性 且其阻氧性不受周圍環(huán)境濕度的影響 也就是說 在任何溫度或濕度條件下 兼具卓越的阻隔水汽 氧氣 氣味和香味的能力 是目前公認的在阻隔性方面綜合性能最好的塑料包裝材料 CF2 CF2 n PTFE是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物 具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性 耐腐蝕性 密封性 高潤滑不粘性 電絕緣性和良好的抗老化耐力 使用優(yōu)點 耐高溫 耐低溫 耐腐蝕 耐氣候 高潤滑 不粘附 無毒害 還可對易燃材料進行改性 方法是在樹脂中加入阻燃材料 阻燃材料 無機類 金屬氧化物 金屬氫氧化物 無機磷及磷化物 硼化物有機類 有機溴化物 氮化物及有機硅 拓展二 導(dǎo)熱高分子材料的分析 選擇 改性 一般而言 塑料在常用材料中屬于導(dǎo)熱率較低的材料 熱導(dǎo)率 單位 W m K 較高的塑料有 HDPE 0 44 LDPE 0 35 PA6 0 31 PTFE 0 27 對材料的導(dǎo)熱性改性方法 一 合成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)構(gòu)聚合物 如提高結(jié)晶性 增大分子量 取向 二 通過高導(dǎo)熱無機物對聚合物進行填充 第二種方法應(yīng)用廣泛 可以用作導(dǎo)熱粒子的填料有 1 金屬粉末 銅粉 鋁粉 銀粉2 金屬氧化物 氧化鋁 氧化鉍 氧化鈹 氧化鎂 氧化鋅3 金屬氮化物 氮化鋁 氮化硼4 無機非金屬 石墨 碳化硅 CH2 CH2 n 聚乙烯無臭 無毒 手感似蠟 具有優(yōu)良的耐低溫性能 最低使用溫度可達 70 100 化學(xué)穩(wěn)定性好 能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕 不耐具有氧化性質(zhì)的酸 常溫下不溶于一般溶劑 吸水性小 但由于其為線性分子可緩慢溶于某些有機溶劑 且不發(fā)生溶脹 電絕緣性能優(yōu)良 但聚乙