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1、第三章 工程塑料,热塑性聚酯,1. 概 述,由饱和二元酸和饱和二元醇缩聚得到的线性高聚物称为热塑性聚酯。热塑性聚酯品种很多，但目前最常使用的有两种：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯：英文名称polyethylene terephthalate，简称PET。分子结构式为：,（1）简介,PET是饱和线形大分子，分子主链上支链化程度很低，结构规整，满足紧密堆砌的要求，因此易于结晶，导致PET具有高熔点、高强度。,（2）结构,PET分子主链中含有刚性的苯环和极性的酯基，并且酯基和苯环之间形成共轭体系，使得PET大分子刚性强，同时由于亚甲基组成，
2、又使得其具有一定的柔顺性。,（2）结构,力学性能PET具有较高的拉伸强度、刚度和硬度，良好的耐磨性、耐蠕变性；并可在较宽的温度范围内保持这种良好的力学性能，其中韧性突出，是最强韧的热塑性塑料之一。,（3）性能,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯,热性能PET树脂的的热稳性较好，长期使用温度为120，短期使用温度可达150，脆化温度为70，40时仍具有韧性；但有水存在时，在高温下极易降解。,（3）性能,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯,电学性能PET虽然是极性聚合物，但分子结构的对称性和几何规整性，使它在干燥条件下具有良好的电绝缘性，因而常作绝缘材料。随着温度的升高，电绝缘性能有所下降，且电性能会受到湿度的影响。
3、,（3）性能,耐化学药品性能PET在室温下对一些极性溶剂和非极性溶剂较稳定。不耐强酸强碱，在强碱作用下能使其表面发生水解，在水蒸气的作用下也会发生水解，但在高温下可耐高浓度的HF、磷酸、甲酸、乙酸。,（3）性能,其他性能光学性能优良：用水冷却PET的熔体，可得到完全无定形的PET，透光率高达90%。耐候性优良：在室外暴露6年，其力学性能仍可保持初始值的80%。,（3）性能,其他性能气体阻隔性优良：对O2、H2、CO2等气体有较高的阻隔性，可作为食品包装材料。吸水性：具有一定的吸水性和水解性，但与其它酯类树脂相比，吸水性较低。,（3）性能,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯,（4）应用,薄膜PET薄膜拉伸
4、强度高、阻隔性好、尺寸稳定性极好，电气性能、耐热性、耐磨性、耐化学药品性优良，透明度可达90%。,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯,（4）应用,主要应用领域 感光膜：PET薄膜最大的应用领域，用于制造电影胶片片基、各种照相胶片膜、X射线胶片等。 磁带膜：录音带、录像带、电脑软磁盘、摄像机磁带等。,薄膜, 包装材料：食品、药品、咖啡、香烟、纺织品、精密仪器、电器元件等包装；与其它树脂复合制成复合膜，适用于冷冻和高温耐热处理食品的包装。,薄膜, 电气绝缘材料：电线和电缆护套、电容器、光敏电阻、绝缘胶带、薄膜开关、柔性印刷电路板等。 办公用品：如复印胶片、投影胶片、复写膜、书封面、标签、相册、地图覆面等。,
5、薄膜,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯,（4）应用,汽车领域：汽车风挡、后视镜、铰链、汽车前灯框、火花塞接线端、配电盘罩等。机械领域：凸轮、齿轮、发电设备、泵壳体、电动机架等。,工程塑料,（4）应用,PET瓶主要用于食品、饮料包装：如啤酒瓶、食用油瓶、调味瓶、碳酸饮料瓶、矿泉水瓶、纯净水瓶等。,包装容器,（4）应用,在非食品领域：用于包装农药、医药和日用品等，如化妆品、洗涤剂、香水等。,包装容器,（4）应用,非结晶性PET片材：制造的容器用于食品、非食品等包装。结晶性片材：不透明，呈乳白色，可在40240范围内使用。发泡PET：可耐150220高温，在食品包装、微波容器、保温层、屋顶绝缘层、电线绝缘、
6、汽车等领域获得应用。,片材,（4）应用,聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate; 简称PBT) 分子结构式为：,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯,（1）简介,亚甲基重复单元增加为4个，柔性链长度增加，刚性链所占比例下降，即PBT的分子柔顺性增加，因此，PBT的刚性、硬度、Tg和熔点都比PET低，韧性比PET高，结晶速率比PET快，成型加工更容易。,（2）结构和性能,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯, 力学性能PBT的拉伸强度和弯曲强度均低于PET的相应性能，有优异的冲击韧性，但PBT树脂对缺口敏感性高。,（2）结构和性能,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯, 热学性能PBT的热稳定性
7、较好，但在高温和高湿度条件下，易水解，导致机械性能降低。,（2）结构和性能,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯, 电学性能PBT电性能优良，并对湿度变化不敏感，在150，电性能仍保持不变。温度、时间、频率等因素的变化对其影响很小。,（2）结构和性能,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯, 结晶性能PBT的结构决定其可结晶，PBT的结晶速率比PET快得多，因此，加工性能优于PET。,（2）结构和性能,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯, 化学性能耐化学性优良，可耐绝大多数溶液，特别能耐汽油、机油、刹车液、焊接油等，即使在较高温度下，也可耐不少化学品的侵蚀，包括大多数汽车液体。在强酸、强碱和强氧化剂环境中耐受能力下降；60以上易
8、受芳烃和酮的侵蚀。,（2）结构和性能,（6）突出的摩擦和磨耗特性其本身摩擦系数很小，仅大于氟塑料，磨耗量比PC和POM小很多，增强后适于做各种转动、滑动的耐磨部件。,（2）结构和性能,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯,PBT具有优良的力学、电气、耐化学腐蚀、易成型和低吸湿性等特点，应用领域包括电子电气、汽车工业、家用电器、仪器仪表、通讯和各种机械制造。,（3）应用,3.聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酰亚胺,工程塑料,聚酰亚胺（PI）：是主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。,1. 概 述,全芳香聚酰亚胺分解温度一般都在500左右，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。聚酰亚
9、胺可耐极低温，如在269的液态氦中不会脆裂。,2. 聚酰亚胺的性能,（1）热性能,聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜为170Mpa以上，而联苯型聚酰亚胺达到400Mpa。,2. 聚酰亚胺的性能,（2）力学性能,不溶于有机溶剂，对稀酸稳定；不大耐水解，使聚酰亚胺可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺。,2. 聚酰亚胺的性能,（3）化学药品性能,良好的介电性能，在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。,（4）电性能,（5）耐辐射性能,聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5109rad快电子辐照后强度保持率为90。,聚酰亚胺无毒，可用
10、来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，如3D打印的口腔保护器。,2. 聚酰亚胺的性能,聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。,（6）其他性能,PI是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一，有的品种可长期承受290高温，短时间承受490的高温，另外力学性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好，成型收缩率小，耐油、一般酸和有机溶剂，不耐碱，有优良的耐摩擦，磨耗性能。,3. 聚酰亚胺的应用,由于上述性能特点，聚酰亚胺在每一个方面都显示了极为突出的性能，在众多的聚合物中，很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面。,3. 聚酰亚胺的应用,薄膜：是聚酰亚胺最早
11、的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料，透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。,3. 聚酰亚胺的应用,先进复合材料：用于航天、航空器及火箭部件，是最耐高温的结构材料之一。美国的超音速客机：飞行时表面温度为177，要求使用寿命为60000h，50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为30t。,3. 聚酰亚胺的应用,纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。胶粘剂：用作高温结构胶。,3. 聚酰亚胺的应用,在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘；作为缓冲层可以减少应力、提高成品率；作为保护层可以减少环境对器件的影响，对a-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差。,3. 聚酰亚胺的应用,分离膜：由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能，在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义，用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离，从空气烃类原料气及醇类中脱除水分，也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。,3. 聚酰亚胺的应用,作业： 聚酰亚胺分离膜,
