第2章-3-工程塑料

材料科學(xué)與工程學(xué)院

李曉萌

第二章塑料材料

-熱塑性工程塑料

聚酰胺（俗稱(chēng)尼龍）是指分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)（-NHCO-）的高分子化合物。英文為polyamide，縮寫(xiě)為PA。聚酰胺誕生后的前30年僅用作合成纖維，尼龍（Nylon）的俗稱(chēng)即源于此。尼龍的發(fā)明商---美國(guó)杜邦公司曾宣傳：“尼龍比蜘蛛絲還細(xì)、比鋼鐵還強(qiáng)”。

PA66、PA610分別于1939年和1941年由美國(guó)杜邦公司，PA6于1943年由德國(guó)法本公司，PA1010于1959年由上海賽璐珞廠首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

1960s，聚酰胺開(kāi)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過(guò)氨基酸的縮聚或內(nèi)酰胺的開(kāi)環(huán)聚合：PA的分類(lèi)：根據(jù)PA的主鏈分子結(jié)構(gòu)，可分為脂肪族、半芳香族、芳香族和雜環(huán)芳族。脂肪族PA按酰胺基的定向排列的不同，又可分為p型聚酰胺、mp型聚酰胺、二元或三元共縮聚酰胺。其它還有透明尼龍、單體澆鑄(MC)尼龍等。mp型聚酰胺的聚合方法通過(guò)二元胺與二元酸縮聚而成的：m--二元胺中的碳原子數(shù)；p--二元酸中的碳原子數(shù)。

mp型聚酰胺的分子結(jié)構(gòu)通式為：PA66，PA610，PA1010等脂肪族聚酰胺的結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)脂肪族聚酰胺是線形高分子材料，由非極性的亞甲基（內(nèi)聚能1kcal/mol）鏈段和極性酰胺基（內(nèi)聚能165kcal/mol）有規(guī)律地交替鏈接而成。酰胺基可使PA分子鏈之間形成氫鍵，增加分子間作用力，并有利于分子鏈規(guī)整排列，促進(jìn)結(jié)晶。亞甲基提供分子鏈柔（韌）性和疏水性。因此，PA的性能取決于大分子鏈中亞甲基與酰胺基的相對(duì)比例。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚酰胺中的氫鍵結(jié)構(gòu)聚酰胺中的氫鍵結(jié)構(gòu)對(duì)其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和最終性能起決定性作用。氫鍵密度聚酰胺中的氫鍵密度由大分子的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)決定。如PA6僅有75%酰胺基生成氫鍵，而PA66的酰胺基則100%生成氫鍵。PA聚集態(tài)的特征較規(guī)整的鏈結(jié)構(gòu)、強(qiáng)烈的氫鍵作用、亞甲基鏈段較強(qiáng)的分子活動(dòng)能力，是PA結(jié)晶的動(dòng)力。脂肪族聚酰胺結(jié)晶度一般在30％左右。PA的奇偶效應(yīng)熔點(diǎn)基本隨酰胺基團(tuán)的密度提高而增大；但也受到亞甲基鏈段中亞甲基數(shù)的影響。含有偶數(shù)個(gè)亞甲基的PA的熔點(diǎn)比其相鄰的兩個(gè)含奇數(shù)個(gè)亞甲基的PA的熔點(diǎn)高的現(xiàn)象稱(chēng)為“奇偶效應(yīng)”。造成差別的原因是含偶數(shù)個(gè)亞甲基的PA分子間氫鍵密度大，致使其結(jié)晶結(jié)構(gòu)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為白色至淡黃色的顆粒；

PA的密度為1～1.16g.cm-3；制品堅(jiān)硬有光澤；

PA的吸水率很大，基本隨酰胺基團(tuán)的密度增大而增大：PA6>PA66>PA610>PA1010>PA11>PA12PA無(wú)毒、無(wú)味、易著色；不易燃燒，OI＝26.7，火焰?zhèn)鞑ニ俣群苈鄶?shù)具有離火自熄性。力學(xué)性能

PA具有良好的力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度高、韌性好、耐反復(fù)沖擊震動(dòng)。受溫度和吸水率的影響大:隨溫度和吸水率↑，拉伸/彎曲/壓縮強(qiáng)度、硬度↓，

沖擊強(qiáng)度先↑后↓彈性和耐疲勞性好，可經(jīng)得住數(shù)萬(wàn)次的雙撓曲PA耐磨性好，摩擦系數(shù)低，具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性，且結(jié)晶度越高，硬度越大，耐磨性越好。

PA尺寸穩(wěn)定性差，可通過(guò)增強(qiáng)、填充改性。電性能

PA在低溫和干燥的條件下具有良好的電絕緣性。在潮濕條件下或溫度升高，體積電阻和介電強(qiáng)度均下降。

PA的耐電弧性好。熱性能熔融溫度較高，但是熱變形溫度不高，一般小于80度。熱導(dǎo)率比金屬低：用尼龍作齒輪和軸承，厚度應(yīng)盡量減小，一般與金屬配合使用，或用潤(rùn)滑劑，以免熱量集聚。

PA的線膨脹系數(shù)比較大。耐化學(xué)藥品性具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐溶劑性：耐油、烴類(lèi)和酯類(lèi)；對(duì)礦物油，動(dòng)物油和油脂均具有惰性，因此可用作輸油管道。

溶解于強(qiáng)極性或容易與酰胺基團(tuán)形成氫鍵的溶劑或溶液，如水、酚、醇等；不耐酸和氧化劑。耐候性耐候性一般，長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣環(huán)境中變脆，力學(xué)性能明顯下降；添加炭黑和穩(wěn)定劑可明顯改善。加工性能吸水率大，高溫時(shí)易氧化變色，加工前必須真空干燥：80～90℃，烘10～12h，使含水量降至<0.1%熔體黏度低(分子鏈柔性好，分子量<3萬(wàn))、流動(dòng)性好，易成型加工，且需采用自鎖式噴嘴以免漏料。熔點(diǎn)高，所以成型溫度高。而PA熱穩(wěn)定性差、易熱分解降低制品外觀性能，加工時(shí)應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間高溫。

PA6：220～300℃，PA66：260～320℃

成型收縮率大，約1.5%，可用纖維增強(qiáng)改性。結(jié)晶度隨冷卻速度變化大：急冷，結(jié)晶度10％；緩冷，結(jié)晶度30％；可加入成核劑，提高結(jié)晶度。若制品對(duì)堅(jiān)韌性要求高，需調(diào)濕處理。PA的應(yīng)用與改性PA的優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)而韌，質(zhì)硬，耐磨，自潤(rùn)滑，耐腐蝕，耐油機(jī)械設(shè)備：軸承、軸瓦、齒輪、泵葉輪、螺栓、風(fēng)扇葉片等。電子設(shè)備：各種線圈骨架、機(jī)罩、集成線路板等。化工設(shè)備：耐腐蝕耐油管道、容器、過(guò)濾器等。建筑與民用：窗、門(mén)、窗簾導(dǎo)軌滑輪、安全帽、繩索等。PA的缺點(diǎn)：耐熱性不高，吸水率高，尺寸穩(wěn)定性差通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)，可以大幅度提高PA耐熱性，用于制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。單體澆注聚酰胺(Monomercastpolyamide,MCPA)?主要原料：PA6?特點(diǎn)：分子量高（3.5～7萬(wàn)）?優(yōu)點(diǎn)：各項(xiàng)力學(xué)、物理性能提高，見(jiàn)表3-1；設(shè)備和模具簡(jiǎn)單，能鑄造大型機(jī)械零件；澆注后可切削加工，適合多品種、小批量產(chǎn)品。?應(yīng)用：造船、動(dòng)力機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金、汽車(chē)工業(yè)芳香族PA

分子骨架上含有芳環(huán)的聚酰胺稱(chēng)為芳香族聚酰胺。目前工業(yè)化的有兩種：?聚間苯二甲酰間苯二胺Nomex?聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺Kevlar1.結(jié)構(gòu)特征苯環(huán)與酰胺基團(tuán)交替排列：苯環(huán)自身具有剛性苯環(huán)與酰胺基團(tuán)有共軛作用（在對(duì)位芳綸中更強(qiáng)）酰胺基團(tuán)間存在氫鍵作用

→剛性分子鏈2.性能特點(diǎn)Nomex高低溫下均具有很好的力學(xué)性能，250℃下強(qiáng)度仍能保持常溫的60%；耐輻射、耐火焰。Kevler超高強(qiáng)度、超高模量、耐高溫、耐腐蝕、阻燃、耐疲勞、線脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好、電絕緣；不能熱塑性加工。3.應(yīng)用Nomex主要用作絕緣材料:耐高溫薄膜，絕緣層壓板、耐輻射材料Kevler:高強(qiáng)力耐高溫的高性能纖維；薄膜增強(qiáng)材料★聚對(duì)苯二甲酰三甲基己二胺Trogamid-T透明性超過(guò)PS和PC（>90%），僅次于PMMA綜合力學(xué)性能優(yōu)良，熱變形溫度130℃。透明PA造成PA不透明的原因：PA的結(jié)晶性。

透明PA就是在PA分子鏈上引入側(cè)基，破壞鏈的規(guī)整性，使其不能結(jié)晶?！锞?，2-雙（4-胺基環(huán)己基）丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物

PACP9/6

目前光學(xué)性能最好的高分子材料。綜合力學(xué)性能與Trogamid-T相當(dāng)，但耐熱性更好，熱變形溫度160℃。作業(yè)：1.寫(xiě)出尼龍6、尼龍66、尼龍610和透明尼龍的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。2.影響尼龍吸水率的主要因素是什么？尼龍吸水后、力學(xué)性能會(huì)發(fā)生哪些顯著變化？為什么？增強(qiáng)聚酰胺

主要采用纖維（玻璃、金屬、陶瓷、石墨、碳纖維）及晶須為增強(qiáng)材料。反應(yīng)注射成型（RIM）聚酰胺使高活性原料（己內(nèi)酰胺）在高壓下瞬間反應(yīng)，再注入密封模具成型。

RIM聚酰胺具有更高的結(jié)晶性、剛性及更低的吸水性。

分子主鏈中含有碳酸酯基的聚合物，可看作二羥基化合物與碳酸的縮聚產(chǎn)物。1959年，由德國(guó)Bayer公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。英文為PolyCarbonate，縮寫(xiě)為PC。是用量第二大的工程塑料。R代表二羥基化合物的主體部分，可為脂肪族、脂環(huán)族、芳香族或脂肪-芳香族。迄今最普遍的是雙酚A型聚碳酸酯。2.2.5聚碳酸酯PC的聚合

光氣法

由于碳酸不能穩(wěn)定存在，所以不能通過(guò)二羥基和碳酸直接縮聚。雙酚A光氣4,4‘-二羥-2，2’-二苯基丙烷可得分子量為1.5～2×105的PC酯交換法（熔融縮聚法）

分子量為2.5～5×104的PC。不使用溶劑、也不使用有毒的光氣、聚合反應(yīng)過(guò)程比較環(huán)保。是目前PC合成的一個(gè)發(fā)展方向。聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)苯環(huán)—?jiǎng)傂曰鶊F(tuán)醚氧鍵—提供鏈柔性極性基團(tuán)—提高分子間作用力雙酚A型聚碳酸酯的分子鏈剛性較強(qiáng)。Tg～150oC,Tf～220-250oC。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)基本特征分子鏈比較剛硬分子間有較強(qiáng)的作用力PC很難結(jié)晶，是無(wú)定形高分子材料超分子結(jié)構(gòu)PC易形成分子鏈?zhǔn)?--原纖維結(jié)構(gòu)苯環(huán)的體積效應(yīng)低密度區(qū)微空隙原纖維結(jié)構(gòu)PC是由進(jìn)入和未進(jìn)入原纖維結(jié)構(gòu)高分子組成的無(wú)定形高分子材料。由原纖混亂交錯(cuò)形成的疏松三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是整個(gè)材料的增強(qiáng)骨架。其間存在較多的微空隙。聚碳酸酯的性能基本特征透明，呈輕微黃色，硬而韌的顆粒；可見(jiàn)光透光率接近90%；密度為1.2g.cm-3；具自熄性力學(xué)性能PC是硬而韌的高聚物：其拉伸、彎曲、壓縮強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度隨溫度的變化較?。籔C是熱塑性塑料中抗沖擊強(qiáng)度最好的；PC抗蠕變性?xún)?yōu)良，尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)于PA、POM；PC易應(yīng)力開(kāi)裂、耐疲勞性差、缺口敏感性高、不耐磨損。PC的拉伸強(qiáng)度與PA66接近，而抗沖擊性能高出近10倍，為什么？PC的原纖維增強(qiáng)骨架間存在大量的微孔隙原纖維結(jié)構(gòu)易滑移－吸收沖擊能量微孔隙本身的變形也吸收沖擊能量PC具有很高的抗沖擊強(qiáng)度外因拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度在受力方式上的區(qū)別

◆拉伸強(qiáng)度：靜態(tài)拉伸載荷◆沖擊強(qiáng)度：高速?zèng)_擊載荷內(nèi)因熱性能具有較好的耐熱性和耐寒性，可在-70～120℃長(zhǎng)期使用；線膨脹系數(shù)較小(6～7×10-5K-1)；導(dǎo)熱性在聚合物中居中(0.16～0.2W/mK)。電性能PC是弱極性的高分子材料，電性能不如聚烯烴類(lèi)，但仍有較好的電絕緣性。PC吸水率小(1.5‰)、Tg高，在很寬的溫度范圍和潮濕的條件下可保持良好的電性能。PC的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗在10～130℃保持不變，適合制造電容器。耐化學(xué)藥品性PC的耐化學(xué)藥品性一般：常溫下耐水、有機(jī)酸、稀無(wú)機(jī)酸、氧化劑、鹽、油、脂肪烴、醇類(lèi)；酮類(lèi)、芳香烴類(lèi)、酯類(lèi)可使之溶脹；極性有機(jī)溶劑（胺、氯代烴）可使之溶解；PC與四氯化碳接觸會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂；在高溫下，PC容易水解，耐沸水性不好。不耐堿，稀氫氧化鈉、稀氨水可使之水解。耐候性分子主鏈上無(wú)仲、叔碳原子，抗氧化性強(qiáng)，無(wú)雙鍵、具有良好的耐臭氧性；在較干燥條件下，具有優(yōu)異的耐候性；但在潮濕環(huán)境下，容易氣候老化；對(duì)紫外光有很強(qiáng)的吸收作用。加工性能可采用注塑、擠出、吹塑、真空成型、熱成型等方法成型；吸濕性很小，但因?yàn)槿菀赘邷厮?，加工前必須?yán)格干燥，(110～120℃，4～6h，料層20mm),使含水率<0.02％；分子鏈剛性大，熔融溫度高，黏度大(η=104～105Pa.s)；熔體接近牛頓流體，提高溫度降低熔體黏度；光氣法PC分子量較高且分布寬；而酯交換法PC分子量較低且分布窄，加工特性不同。PC分子鏈剛硬，成型冷卻后易殘余內(nèi)應(yīng)力。可提高模具溫度或成型后熱處理(100～120℃，8～24h)。PC是無(wú)定形聚合物，其制品收縮率低。PC與金屬的黏附性很強(qiáng)，生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)趁熱清理料筒。

聚碳酸酯PC的性能數(shù)據(jù)

性能單位數(shù)值性能單位數(shù)值比重g/cm31.18~1.20連續(xù)耐熱溫度℃120抗拉強(qiáng)度MPa66比熱103J/kg?K1.17抗壓強(qiáng)度MPa85體積電阻（120℃）Ω?cm2×1014抗彎強(qiáng)度MPa105擊穿電壓kV/mm>100斷裂伸長(zhǎng)％50－100介電常數(shù)（50MHz）3.1抗沖強(qiáng)度（缺口）kJ/m225左右介質(zhì)損耗角正切3×10－4抗沖強(qiáng)度（無(wú)缺口）kJ/m2不斷裂耐弱酸性好硬度布氏HB1.55耐強(qiáng)酸性緩慢作用熱膨脹系數(shù)×10-5/℃5~6模塑收縮率％0.5~0.8聚碳酸酯的改性與應(yīng)用PC的缺點(diǎn)：內(nèi)應(yīng)力大、不耐溶劑、高溫易水解；不耐磨損。纖維增強(qiáng)PC：GF、CF等拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、耐熱性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性可明顯提高、減少吸濕性和膨脹系數(shù)；抗沖擊性和加工性會(huì)降低。2.

PC合金PC/PE合金：PE含量不超過(guò)10％；提高加工流動(dòng)、耐應(yīng)力開(kāi)裂、耐沸水性、電絕緣性、沖擊強(qiáng)度提高，但耐熱性會(huì)降低。PC/ABS合金：ABS含量不超過(guò)30％，提高加工流動(dòng)性，但力學(xué)性能和耐熱性下降。應(yīng)用大型燈罩、防護(hù)玻璃、照相器材、眼科用玻璃透明抗沖擊飛機(jī)坐艙，天窗。耐熱性純凈水、礦泉水筒、熱水瓶、透明餐具電絕緣性VCD、DVD光盤(pán)。電子電器的零部件、薄膜制造電容器、錄音、錄像帶高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)PC具有與金屬材料類(lèi)似的力學(xué)性能制造承載的機(jī)械零部件：齒輪、軸承、軸套；發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。作業(yè)：1、造成PE、PS和PC易發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂的原因有何異同。2、分析PC具有高抗沖擊性能的原因。3、以雙酚A型PC為材質(zhì)的奶瓶為何遭禁用？

聚甲醛學(xué)名聚氧化次甲基，英文名為Polyoxy-methylene，簡(jiǎn)稱(chēng)POM，是分子鏈中含有-[CH2-O]-鏈節(jié)的無(wú)側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶度線型高分子化合物。

POM最突出的特性是具有高彈性模量，表現(xiàn)很高的硬度和剛性，是工程塑料里力學(xué)性能最接近金屬材料的品種，被譽(yù)為“超鋼”或“賽鋼”，可在很多領(lǐng)域代替銅、鋅、鋁合金及鑄鐵等。

根據(jù)POM的分子鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，可分為均聚甲醛（1959年由美國(guó)杜邦公司首先工業(yè)化生產(chǎn)）和共聚甲醛（1962年由美國(guó)塞蘭尼斯公司首先工業(yè)化生產(chǎn)）兩種，其性能有差別。2.2.6聚甲醛

以三聚甲醛為原料（因其比甲醛穩(wěn)定，易純化，聚合反應(yīng)易控制），以三氟化硼-乙醚絡(luò)合物為催化劑，在石油醚中陽(yáng)離子聚合，得固體粉料聚甲醛。由于分子鏈兩端為羥基，易受熱解聚，因此要用醋酐蒸汽進(jìn)行乙?；蛊渥兂甚セ?，或用三甲基氯硅烷處理，使-OH變成-O-Si(CH3)3，以提高其熱穩(wěn)定性。均聚甲醛的合成

以三聚甲醛與少量二氧五環(huán)為原料，三氟化硼乙醚絡(luò)合物為催化劑共聚而成：一般m:n=95:5或97:3共聚甲醛的合成聚甲醛的結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)從分子結(jié)構(gòu)看，均聚/共聚甲醛，都是線型高分子，主鏈基本由C-O鍵組成，無(wú)側(cè)鏈，無(wú)立體異構(gòu)。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚甲醛結(jié)構(gòu)規(guī)整對(duì)稱(chēng)，C-O鍵柔（韌）性大，因此，其結(jié)晶能力強(qiáng)，結(jié)晶度高。均聚甲醛fc=75～85%，即使快速淬火，fc仍能達(dá)到65%。

共聚甲醛分子鏈中含少量C-C鍵，影響鏈規(guī)整性，結(jié)晶度稍低，fc=70～75%。

C原子和O原子呈螺旋鏈構(gòu)象排列。

POM的性能基本特征POM為白色粉末或粒料；制品堅(jiān)硬，表面光滑光澤度高，易著色；POM的密度大；

均聚甲醛完全由C-O鍵連接而成，鏈規(guī)整性強(qiáng)，分子間作用力大，C-O鍵鍵長(zhǎng)為0.146nm，在鍵軸方向填充緊密，大分子聚集程度高，密度達(dá)1.43g.cm-3

。共聚甲醛則含有少量C-C鍵，影響了鏈規(guī)整性，且C-C鍵長(zhǎng)為0.154nm，使其密度稍低，為1.41g.cm-3

氧元素含量高，易燃(OI=16)，易老化

。

力學(xué)性能

POM具有高彈性模量、硬度和剛性；

沖擊強(qiáng)度比PC和ABS低，且對(duì)缺口敏感，均聚POM無(wú)缺口沖強(qiáng)10.8J?cm-2，缺口沖強(qiáng)僅有0.76J?cm-2；耐反復(fù)沖擊性能則優(yōu)于PC和ABS。

POM摩擦系數(shù)低，耐磨性好，具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性；

POM蠕變小，耐扭變，回復(fù)迅速。電性能

C-O雖有較高極性，但POM結(jié)晶度高而吸濕性小，所以電絕緣性能優(yōu)良；

介電損耗和介電常數(shù)在很寬的頻率和溫度范圍內(nèi)變化很??；

在水中浸泡或高濕度下仍保持良好的耐電弧性。熱性能

POM熱變形溫度較高：均聚甲醛175℃，共聚甲醛158℃，可在-40～100℃長(zhǎng)期使用。

POM具有半縮醛端基，受熱氧作用降解劇烈，Td=235℃,共聚甲醛分子中C-C鍵是降解的終止點(diǎn)，熱氧穩(wěn)定性稍好。耐化學(xué)藥品性

POM耐弱酸和弱堿，高溫下不耐強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑。

POM在高溫下，仍耐烷烴、醛、酯、醚等有機(jī)溶劑，不耐強(qiáng)極性溶劑，如氯代烴。

POM的耐候性差，紫外線照射下表面易龜裂、粉化，強(qiáng)度下降。加工性能

吸濕性小，0.2%一0.25%，原料不必干燥，成型后尺寸穩(wěn)定性好。

熱穩(wěn)定性差，加工溫度應(yīng)控制在250℃以下。

熔體粘度對(duì)溫度不敏感，對(duì)剪切速率敏感。收縮率大，約1.5%一3.5%，對(duì)壁厚制件應(yīng)保壓補(bǔ)料。

熔體冷卻速度快，需提高模具溫度以減少制品表面斑紋、皺折等缺陷，并進(jìn)行退火處理消除內(nèi)應(yīng)力。POM的應(yīng)用能模塑成形狀復(fù)雜的制件，摩擦系數(shù)、磨耗量均低，無(wú)滑粘現(xiàn)象，特別適合制造軸承，廣泛應(yīng)用于某些難于有潤(rùn)滑的場(chǎng)合。為避免發(fā)熱，一般不采用POM軸承配POM軸瓦，可采用尼龍與POM配合。

POM制造的齒輪，其耐疲勞性，尺寸穩(wěn)定性和剛性?xún)?yōu)于尼龍，而尼龍?jiān)诔叵履蜎_擊，耐疲勞和耐磨性能較好。

POM具有與金屬接近的比強(qiáng)度和比剛度，還具有輕質(zhì)化、不生銹、易成型、非導(dǎo)熱性、非導(dǎo)電性、外型美觀、成本低廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于機(jī)電行業(yè)，精密儀表工業(yè)，汽車(chē)工業(yè)，農(nóng)業(yè)，化工機(jī)械等領(lǐng)域。如瑞士手表用POM代替金屬制擺輪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

聚苯醚，又稱(chēng)為聚苯撐氧，是分子主鏈含有基團(tuán)的線型非晶聚合物。英文名稱(chēng)是：PolyphenyleneOxide，簡(jiǎn)稱(chēng)PPO。

PPO1964年問(wèn)世，但由于加工困難，制品易開(kāi)裂，價(jià)格較高等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用，1965年，美國(guó)GE公司采用PS與其共混，大大改善了PPO的流動(dòng)性，降低了成本，使PPO得到迅速發(fā)展，成為五大工程塑料之一。

1979年，日本又采用苯乙烯接枝聚苯醚制得MPPO，加工性能更好。目前改性產(chǎn)品的產(chǎn)量占90%以上。2.2.7聚苯醚PPO是以2,6-二甲苯酚為原料，在銅鹽和胺（銅胺結(jié)合物，CuCl2+(CH3)2NH二甲胺）的催化下，以芳烴為反應(yīng)介質(zhì)，通入氧氣進(jìn)行氧化偶合反應(yīng)得到的，可采用沉淀聚合或溶液聚合，目前多采用以苯-醇為反應(yīng)介質(zhì)的沉淀聚合，基本反應(yīng)如下：聚苯醚的聚合方法聚苯醚的結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)PPO分子主鏈由次苯基芳環(huán)和醚鍵交替連結(jié)構(gòu)成。苯環(huán)使大分子鏈剛硬；醚鍵提供大分子一定柔性；苯環(huán)兩側(cè)有兩個(gè)甲基，空間位阻很大，限制了醚鍵自由旋轉(zhuǎn)，增加了剛性。

因此PPO大分子以剛性為主。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

聚苯醚結(jié)構(gòu)規(guī)整對(duì)稱(chēng)，有內(nèi)在結(jié)晶條件。

但因其剛性太大，Tg＝210℃

，Tm＝257℃

，因此從熔融到冷卻結(jié)晶的時(shí)間太短，只能得到無(wú)定形產(chǎn)品。若在Tg<T<Tm之間的溫度保溫，可結(jié)晶。

PPO的性能基本性能

PPO為白色或淡黃色粉末，粒料為琥珀色透明體；

密度僅1.06g.cm-3，是工程塑料中最小的；

難燃，無(wú)熔滴，離火自熄，OI＝28。

與PS相容性好，可形成部分混溶體系，共混比例1：1時(shí)，Tg由210℃→150℃

力學(xué)性能PPO屬于硬而韌的材料，具有良好的力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度87MPa，彎曲強(qiáng)度>100MPa；

沖擊強(qiáng)度僅次于PC；

耐摩擦、磨損性與POM相當(dāng)；

硬度和耐蠕變性?xún)?yōu)于PA、PC、POM，

耐高溫蠕變性?xún)?yōu)異:

120℃，10MPa，500h，蠕變值僅0.98%；

耐疲勞性和耐應(yīng)力開(kāi)裂性差。電性能

分子無(wú)顯著極性，無(wú)可水解集團(tuán)，且吸水性最低(0.07%)，其電絕緣性?xún)?yōu)良。

表面、體積電阻系數(shù)均達(dá)1017數(shù)量級(jí)。

介電常數(shù)，介質(zhì)損耗是工程塑料中最小的，幾乎不受溫、濕度和頻率的影響，最宜制作用于潮濕而有載荷下的絕緣制件。熱性能

熱塑性通用工程塑料中耐熱性最優(yōu)，熱變形溫度高達(dá)190℃，

PPO/PS也可達(dá)130~150℃。

耐寒性好，脆化溫度Tb=-150℃，改性后Tb=-170℃。

Td=360℃，長(zhǎng)期使用溫度為-125~120℃。

具有酚羥端基，受熱易氧化，可用異氰酸酯封端。

線脹系數(shù)在塑料中最低，適合金屬嵌件。耐化學(xué)藥品性耐水性突出

在沸水中放置105h，拉伸強(qiáng)度、延伸率和沖擊強(qiáng)度等無(wú)明顯下降。PPO及改性PPO均具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性

室溫和高溫下，均耐稀酸、稀堿、鹽和洗滌劑等。具有良好的耐溶劑性

耐一般有機(jī)溶劑；在乙酸乙酯，丙酮，苯甲醇，甲酸，石油中易溶脹，引起龜裂；能溶于芳烴和氯代烴。PPO的耐候性差

紫外線照射下褪色或顏色加深，強(qiáng)度下降，須加入紫外線吸收劑。加工性能

PPO吸水性小，一般不需干燥；PPO熔體粘度高，加工困難，PS/PPO和MPPO加工性大大改善；

MPPO熔體接近牛頓流體，η對(duì)剪切速率不敏感，對(duì)溫度敏感；

PPO的成型收縮率比一般非晶塑料小，且不隨成型條件變化，對(duì)成型精密制品特別有利；

PPO分子鏈剛性大、粘度高，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，需熱處理。MPPO的應(yīng)用代替青銅或黃銅輸水管道電子電氣：最適宜用于潮濕、有載荷及要求優(yōu)良電絕緣性和尺寸穩(wěn)定性的場(chǎng)合，如制備電視機(jī)調(diào)諧片、線圈芯，微波絕緣件，變壓器套及高頻印刷電路板……汽車(chē)工業(yè)：適宜用作儀表板件、窗框、減震器、泵過(guò)濾網(wǎng)、加熱系統(tǒng)部件。機(jī)械工業(yè)：齒輪、軸承、泵葉輪、鼓風(fēng)機(jī)葉片。化工領(lǐng)域：耐壓管道及管閥、濾片等耐腐蝕零件。在辦公、精密儀器、液體輸送設(shè)備、家用電器和紡織器材等方面也有廣泛應(yīng)用。

也稱(chēng)線型聚酯，是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（英文名稱(chēng)Polyethyleneterephthalate,簡(jiǎn)稱(chēng)PET）聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（英文名稱(chēng)Polybutyleneterephthalate,簡(jiǎn)稱(chēng)PBT）及其改性聚酯的總稱(chēng)。結(jié)構(gòu)如下：X=2

or

42.2.8飽和聚酯SaturatedPolyester1948年由杜邦公司首先工業(yè)化生產(chǎn)了PET纖維，商品名Ducron(滌綸)，同時(shí)ICI公司生產(chǎn)出Terylene(特麗綸)；1953年，ICI開(kāi)發(fā)出薄膜級(jí)PET；1969年開(kāi)發(fā)出玻纖增強(qiáng)PET塑料，因PET樹(shù)脂結(jié)晶速度慢，成型制品易翹曲變形，產(chǎn)量低。1978年杜邦公司開(kāi)發(fā)出PET/PA/CF（碳纖維）復(fù)合塑料，解決了翹曲變形的問(wèn)題。1980s，開(kāi)發(fā)可吹塑中空制品（聚酯瓶），使PET產(chǎn)量劇增。PBT是1970年由美國(guó)Celanex(塞蘭尼斯)公司首先工業(yè)化生產(chǎn)。它結(jié)晶速度快，成型加工工藝性也比PET好，所以一問(wèn)世產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。PBT未改性前優(yōu)點(diǎn)不突出，用30%玻纖增強(qiáng)后性能成倍增長(zhǎng)，所以PBT主要以玻纖增強(qiáng)產(chǎn)品而應(yīng)用。

PET的聚合

直接縮聚法

為保證等摩爾比，原料需純制，而對(duì)苯二甲酸熔點(diǎn)很高，300℃升華，在溶劑中溶解度很小，難以用精餾、結(jié)晶等方法精制；聚酯反應(yīng)平衡常數(shù)很小，排除微量水困難，不易制得高分子量樹(shù)脂。

酯交換法

甲酯化

→酯交換→縮聚

環(huán)氧乙烷法優(yōu)點(diǎn)：（1）省去制乙二醇的過(guò)程（2）不用甲醇（3）HOOC-Ph-COOH不需純制（4）反應(yīng)速度快，設(shè)備利用率高。缺點(diǎn)：EO易燃易爆，設(shè)備要求高。飽和聚酯的結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)飽和聚酯是線形高分子材料，由非極性的亞甲基鏈段和極性酯基及剛性的次苯基芳環(huán)有規(guī)律地交替鏈接而成。亞甲基提供分子鏈柔（韌）性和疏水性。酯基增加了分子間作用力，同時(shí)使聚酯易吸水及水解。苯環(huán)與酯基構(gòu)成大的共軛體系，更增加了鏈的剛性。因此總體來(lái)講，聚酯是以剛性為主，具有一定柔性和弱極性的分子鏈

。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)PET分子鏈比較剛硬結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱(chēng)規(guī)整較強(qiáng)的分子間作用力可結(jié)晶，但結(jié)晶溫度高（>80℃）、結(jié)晶速度慢、結(jié)晶度不高（～40%）;若驟冷，可得完全無(wú)定形玻璃體。PBT

重復(fù)單元含四個(gè)-CH2-，即柔性鏈增長(zhǎng)，利于結(jié)晶，所以結(jié)晶溫度低（50℃）、速度快，結(jié)晶度也高飽和聚酯的性能特點(diǎn)

聚酯的力學(xué)性能不突出，與POM相當(dāng)；纖維增強(qiáng)效果超過(guò)其它工程塑料；PET雙軸拉伸膜強(qiáng)韌，強(qiáng)度超過(guò)鋁膜，為PE薄膜的9倍，PC或PA膜的3倍。耐熱性不高，纖維增強(qiáng)后大幅度改善：如30％玻纖增強(qiáng)后，PET熱變形溫度由85℃提高到220～240℃，為熱塑性工程塑料中最高，PBT可達(dá)203～212℃。聚酯的耐化學(xué)品性?xún)?yōu)于PC、PPO，但極性酯基使其不耐堿；PET具有優(yōu)良的氣液阻隔性能：對(duì)O2，H2，CO2等有較高阻隔性，25℃水中浸漬一周吸水率僅為0.6%。加工性能

熔體具有明顯的假塑性，黏度對(duì)剪切速率的敏感性大，對(duì)溫度敏感性小。雖然吸水率較小，但熔融狀態(tài)含水超過(guò)0.03%即發(fā)生水解，加工前必須干燥，PET：130～140℃，2～4h，PBT：120℃，3～5h。

成型收縮率大，且制品不同方向收縮率差別大，經(jīng)玻纖增強(qiáng)改性可明顯降低。

PET結(jié)晶速率慢，為促進(jìn)結(jié)晶，可采用高模溫(100～120℃)，或加入石墨、炭黑、高嶺土等結(jié)晶促進(jìn)劑。飽和聚酯的應(yīng)用

PET的應(yīng)用滌綸，產(chǎn)量大，約占合成纖維總量的50%。注塑成型制增強(qiáng)塑料，用于機(jī)械、電子電器、汽車(chē)等行業(yè)的零部件。擠出成型用于制雙向拉伸PET膜，用作電氣絕緣、包裝材料，如磁帶磁盤(pán)，以及X光片，照相底片。中空吹塑瓶：替代玻璃瓶制成(碳酸)飲料瓶、油瓶、酒瓶、調(diào)味品瓶等。PBT的應(yīng)用

PBT主要用于電子，電氣行業(yè)，良好的電絕緣性，耐熱性使其能經(jīng)受短時(shí)間焊接而不損壞，因此，可制連接件、線圈架、電極零件等。汽車(chē)工業(yè)中，經(jīng)沖擊改性的PBT可用于汽車(chē)保險(xiǎn)杠及許多金屬件的替代品。2.2.9氟塑料（Fluoroplastics）

氟塑料是指脂肪烴主鏈和側(cè)鏈上的氫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：耐高低溫

耐腐蝕

耐候性

電絕緣性

低吸水性

低摩擦系數(shù)

是尖端技術(shù)、國(guó)防、航空等領(lǐng)域不可或缺的原材料。主要品種：聚四氟乙烯Polytetrafluoroethylene,PTFE,俗稱(chēng)F4

聚全氟代乙丙烯FluorinatedEthylenepropylene,FEP或F46

聚三氟氯乙烯Polychlorotrifluoroethylene，PCTFE

聚偏氟乙烯PolyvinylidenFluoride，PVDF

聚氟乙烯PolyvinylFluoride,PVF

全氟烷氧基樹(shù)脂PerfluoroalkoxyResin，PFA

四氟乙烯-乙烯共聚物ETFE或F40

三氟氯乙烯-乙烯共聚物E-CTFE

PTFE樹(shù)脂是四氟乙烯的均聚物，分子結(jié)構(gòu)式是在1938年由美國(guó)人R.J.Plumkett在研究氟制冷劑時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的。1950年美國(guó)Dupont（杜邦）公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。聚四氟乙烯PolytetrafluoroethylenePTFE的聚合

四氟乙烯單體易爆、易自聚，儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)加入阻聚劑并避免與氧接觸。聚合方法本體聚合：易爆聚---工業(yè)上不采用。懸浮聚合：可得粒徑為35～500μm的樹(shù)脂顆粒，適合模壓、推壓成型，或加填充劑制增強(qiáng)PTFE塑料。乳液聚合，可得粒徑更小的樹(shù)脂顆粒，適合糊狀成型。乳化劑：全氟辛酸胺鏈構(gòu)象結(jié)構(gòu)

F原子完全對(duì)稱(chēng)排列，PTFE是非極性聚合物。

C-F鍵的鍵能高（487kJ/mol,C-C鍵鍵能387kJ/mol)F原子的半徑是0.064nm，而C—C鍵的鍵長(zhǎng)是0.136nm，通過(guò)螺旋形構(gòu)象形成的F原子“筒狀外殼”嚴(yán)密的屏蔽了分子骨架碳原子。

F原子的范德華半徑0.135nm