漲知識|常見(jiàn)的8種耐高溫的工程塑料,你知道嗎?


漲知識|常見(jiàn)的8種耐高溫的工程塑料,你知道嗎?

葉縣先進(jìn)制造業(yè)開(kāi)發(fā)區 發(fā)表于河南

塑料按長(cháng)期使用溫度分類(lèi),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(chēng)為耐熱塑料、高性能塑料、特種工程塑料等。

通用塑料長(cháng)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(lèi)塑料,通常用作包裝、日用品、玩具等。
工程塑料的長(cháng)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(chē)、電器電子等領(lǐng)域。
高溫工程塑料的使用溫度在150℃以上,這類(lèi)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(yōu)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(chē)、軍事領(lǐng)域。是塑料金字塔頂端的材料。
常見(jiàn)的高溫工程塑料分為以下8類(lèi):
 
NO.01
 高溫尼龍 
 
高溫尼龍分為三類(lèi):
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(gè)給定長(cháng)度的鏈上的酰胺數目更多,鏈結構更加對稱(chēng),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(diǎn)為295℃,未增強的PA46的HDT(熱變形溫度)有160℃,而經(jīng)過(guò)玻纖的增強后,其HDT可高達290℃ ,長(cháng)期使用溫度也有163℃。PA46獨特的結構賦予了其它材料無(wú)法達到的獨特性能
PA46主要應用于電子、航空航天、汽車(chē)。

帝斯曼30%玻纖增強PA46應用于飛機發(fā)動(dòng)機鑲板

帝斯曼40%玻纖增強PA46用于汽車(chē)進(jìn)氣歧管

2、半芳香尼龍——PPA
PPA由含苯環(huán)的二元酸和脂肪族二胺縮聚而成,其熔點(diǎn)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(chē)、電器電子、機械工業(yè)、日用品領(lǐng)域。

汽車(chē)噴油器  連接器

3、全芳香尼龍——PARA
PARA是由杜邦發(fā)明的,其中最著(zhù)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(lèi)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(diǎn)。
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(shù)器具
NO.02
聚苯硫醚(PPS)
 
聚苯硫醚(PPS)是近年來(lái)發(fā)展最快、用量最大的特種工程塑料,具有優(yōu)異的耐高溫性、耐化學(xué)性、耐候性、阻燃性、以及電性能,尺寸穩定性好等優(yōu)勢,被廣泛應用于汽車(chē)、電子電氣、機械行業(yè)、石油化工、制藥業(yè)、輕工業(yè)以及軍工、航空航天、5G通信等領(lǐng)域,是應用最廣泛的特種工程塑料。
 
PPS也是目前中國國產(chǎn)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(yè)產(chǎn)能超過(guò)20萬(wàn)噸。從產(chǎn)能分布來(lái)看,目前全球聚苯硫醚(PPS)行業(yè)產(chǎn)能主要集中于日本、中國。
截至2021年P(guān)PS主要企業(yè)產(chǎn)能匯總表
DIC、東麗、索爾維、吳羽等傳統PPS巨頭在PPS生產(chǎn)、技術(shù)等方面仍然是較為領(lǐng)先,它們四家的產(chǎn)能占全球產(chǎn)能56%以上。但是中國企業(yè)呈現快速崛起勢頭,浙江新和成、重慶聚獅等國產(chǎn)企業(yè)均已形成規?;a(chǎn),其他亦有多家企業(yè)已量產(chǎn)或在規劃布局。

 

NO.03

聚芳醚酮(PAEK)類(lèi)
 
聚芳醚酮(PAEK),是主鏈由亞苯基環(huán)通過(guò)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(yōu)良的特種工程塑料。其耐熱性、耐水性、耐溶劑性、電絕緣性?xún)?yōu)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(shí)產(chǎn)生的煙少且無(wú)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(diǎn)和玻璃化溫度均高于PEEK ,耐熱性?xún)?yōu)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(diǎn)很高,差不多有300℃到600℃,還有很強的耐化學(xué)性和耐磨損性。近年來(lái)PEKK在3D打印領(lǐng)域的應用進(jìn)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(lèi)
 
聚酰亞胺(PI)是分子結構含有酰亞胺基鏈節的芳雜環(huán)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(huì )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(lǐng)域有著(zhù)各自的用途。
 
 
 

PMMI在1.8MPa的負荷下熱變形溫度達360℃,電性能優(yōu)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(fēng)機葉輪等 ,還可用于與液氨接觸的閥門(mén)零件,噴氣發(fā)動(dòng)機燃料供應系統零件 。

 
 

PEI具有優(yōu)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(dòng)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(chē)、醫療器械等產(chǎn)業(yè)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(lèi)
 
PSU是略帶琥珀色、非晶型透明或半透明聚合物,其力學(xué)性能優(yōu)異、剛性大、耐磨、高強度,即使在高溫下也保持優(yōu)良的機械性能是其突出的優(yōu)點(diǎn);其范圍為為-100~150℃,,長(cháng)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(shuō)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(huán)保證了其力學(xué)強度與模量。
2. 聚苯砜PPSU的分子式:
 
聚苯砜主鏈上的苯環(huán),提供了高的耐熱性和機械性能;醚鍵提供了優(yōu)良的流動(dòng)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(dòng)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(huán)和酯鍵的熱塑性樹(shù)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(chē)、醫療、食品及日用品。
 
PAR用于車(chē)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(huán)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(xiàn)性、耐蠕變性?xún)?yōu)異。但斷裂伸長(cháng)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(chēng)為液晶化合物,所謂“液晶”就是在熔融狀態(tài)既擁有液體的流動(dòng)性,又保持晶體的分子有序排列狀態(tài)的物質(zhì)。
LCP的機械性能優(yōu)秀,最大的特點(diǎn)是隨著(zhù)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(xiàn)
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(kāi)關(guān)、支架和傳感器等。最廣受研究關(guān)注的是手機5G天線(xiàn)的應用。
 
NO.08
氟塑料類(lèi)
氟塑料(Fluoroplastie)指用氟樹(shù)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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