1、工程塑料第七章特種工程塑料第1頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 特種工程塑料 (美High performance plsatics; 日Super Engineering plastics)的特點： 具有優異的耐熱性，熱變形溫度在200以上，長期使用溫度在150以上，且具有一定機械強度的聚合物。 芳雜環高分子：主鏈有芳環和/或雜環及小的連接基團，如O、S、CO、CONH、 SO2、 COO等構成的高分子。第2頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三芳雜環高分子芳環高分子雜環高分子聚苯醚聚苯硫醚聚芳砜聚芳酮芳香聚酯芳香聚酰胺聚酰亞胺聚苯并咪唑聚苯

2、并噁唑 聚苯并噻唑 聚喹啉 聚喹噁啉 僅有芳環和連接基團構成的聚合物芳環+雜環+連接基團構成的聚合物第3頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三7.1 聚苯硫醚一、簡介聚苯硫醚英文名Polyphenylene sulfide，簡稱PPS。化學結構式： PPS為第六大工程塑料和第一大特種工程塑料，屬熱塑性結晶樹脂。其Tm高達280290，Td400，與無機填料、增強纖維以及其它高分子材料復合，可制得各種PPS工程塑料及合金。Ryton PPSFortron PPS 突出特點：耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、不燃、無毒、機械性能和電性能十分優異，制品的尺寸穩定性好。定義：分子主鏈中含有

3、 鏈節的熱塑性工程塑料。第4頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三二、PPS的合成 硫源為含水硫化鈉或硫氫化鈉，在溶劑六甲基磷酰三胺或N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl-Pyrrolidone; NMP) 或N-甲基己內酰胺(N-Methyl Caprolactum)中加熱脫水后，加入另一反應單體對二氯苯(1,4-Dichlorobenzene)及其它化學助劑，升溫，加壓縮聚，反應結束后，閃蒸(Flash Vaporization)回收溶劑，再經水洗、純化、干燥后即得PPS樹脂。(添加第三單體多鹵代芳基化合物)(硫化鈉法)反應式(硫磺溶液法)第5頁，共105頁，2022年

4、，5月20日，19點58分，星期三第6頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三三、分類先進復合材料類薄膜纖維電子封裝工程塑料涂料支化交聯型PPS樹脂（第1代）線型PPS樹脂（第2代）按產品形式和用途按結構第7頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三名稱分子結構差異性能不同點加工不同點交聯型PPS因合成反應中添加多鹵代芳基化合物（三鹵代苯）作為第三反應單體，分子鏈為支化結構樹脂為脆性，在氧氣存在下發生交聯而固化，耐熱性及耐蠕變性好加工性能有所提高，樹脂可直接擠出造粒，制成塑料。直鏈型PPS分子鏈為線性結構相對分子質量高，樹脂的韌性和延伸性優良，綜合性能得到

5、進一步提高。加工性能得到進一步提高交聯型PPS與直鏈型PPS在分子結構上的差異和性能及加工的不同點 第8頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三四、結構與性能 由于PPS樹脂結構為剛性苯環與柔順性硫醚鍵交替連接而成，分子鏈有很大的剛性和規整性，因而PPS為結晶性聚合物，具有諸多優異性能（耐熱、阻燃、耐化學藥品）。又硫原子上的孤對電子使得PPS樹脂與GF、無機填料及金屬具有良好的親和性，這樣就易于制成各類增強復合材料及合金。第9頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1. 力學性能 PPS耐熱性優良，可在較寬的溫度范圍內使用，其拉伸強度、彎曲強度和彎曲彈性

6、模量均列在工程塑料前列。PS樹脂與GF復合增強后，具有極為優良的強度、剛性和耐疲勞性。在高溫下的強度保持率遠遠高于PBT、PES、PC及其它工程塑料。PPS的耐蠕變性優異，適宜制作螺絲等緊固件，可解決因塑料松弛而引起的緊固力下降這一缺點。2.摩擦學性能 PPS硬度高，磨損量較小，與MoS2、PTFE、石墨、CF等材料復合后，可制得不同溫度下使用的低摩擦系數、低磨耗制件，具有極其優異的無油潤滑滑動特性。 第10頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3. 熱性能 PPS分子的剛性高及規整排列，使其成為結晶性聚合物，最高結晶度達65%，結晶溫度為127，Tm為280290，在空

7、氣中的開始分解溫度為430460，熱穩定性遠遠優于PA、PBT、POM及PTFE等工程塑料。經與GF復合增強后，HDT可達260，長期使用溫度為220240，在熱塑性塑料中是最高的。 PPS的優良熱穩定性不僅表現為熔點溫度高，還表現為高溫環境下和高溫熱老化后仍具有優良的強度保持率。 PPS的絕熱性良好，但添加適當填料后，可制得導熱性良好的PPS復合材料。 PPS的阻燃性優異，在火焰上可燃，但不滴落，離火自熄，發煙量低 第11頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三4.電性能 PPS的電絕緣性極為優良，特別是在高溫、高濕、變頻等條件下仍能保持優良的電絕緣性，用于高壓絕緣部件(

8、耐電弧性高達185s)。將PPS與導電性填料復合后，可制得導電性PPS復合材料，作為防靜電及電磁屏蔽材料用。 PPS的耐化學藥品性優異，對普通化學藥品的抵抗能力僅次于PTFE。200以下幾乎不溶于任何有機溶劑；除強氧化性酸(如發煙硝酸、氯磺酸、氟酸等)外，可經受各類強酸、堿、鹽的侵蝕，是一種耐腐蝕性優異的材料。高溫下經各種化學藥品浸泡后，強度保持率仍較高，僅次于PTFE，但加工性能遠遠優于PTFE。5.化學性能第12頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三6.其它性能 PPS為生理惰性物質，無毒，與PTFE混合制得的不粘涂層被廣泛用于不粘鍋的生產，也用于飲用水輸送系統的閥、

9、拴和管等。 PPS的成型收縮率低，線膨脹系數小，吸水率低，制品在高溫、高濕狀態下不易變形，尺寸穩定性優良，宜于制備各類精密注塑品。 PPS本身具有良好的耐候性和耐輻射性。 PPS可進行二次加工，如切削加工、攻絲加工、超聲波焊接、粘接、涂層等。第13頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三五、PPS的改性 主鏈改性1.化學(結構)改性就是在PPS分子主鏈結構中引入新結構或基團。如聚苯硫醚砜(PPSS)(Polyphenylene sulfide sulfone)聚苯硫醚酮(PPSK)(Polyphenylene sulfide ketone)聚苯硫醚酰胺(PPSA)(Poly

10、phenylene sulfide Amide)第14頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 側基改性 即在PPS分子鏈中苯環上引入新基團，如聚苯腈硫醚(PPCS) 與其它單體共聚，制備PPS無規及嵌段共聚物，如引入1,2,4-三氯苯，2,5-二氯硝基苯等單體，提高PPS的分子量，引入間二氯苯改善PPS的剛性，以及制備PPS-PPSS，PPS-PPSK等嵌段共聚物。第15頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2.共混改性 針對PPS樹脂韌性差，耐磨性相對不足，同時為降低加工溫度和成本，采用PPS樹脂與其它樹脂共混，制備PPS合金。 PPS/PA共聚

11、PPS與PA6和PA66相容性都較好，能制得幾乎任何比例的合金，提高缺口沖擊強度，并有效降低加工溫度和產品價格。 PPS/PTFE共聚 由于PTFE的高耐腐蝕性，高韌性以及自潤滑性，制得的PPS/PTFE合金提高了PPS的韌性、耐腐蝕性、降低了摩擦系數及磨損量，常用作耐磨材料。第16頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 PPS/PPO共聚 PPO具有優良的阻燃性和機械性能，為優良的耐高溫材料，但熔體粘度大，加工成型困難，與PPS共混后，制得得PPS/PPO合金具有優良的物理機械性能、耐熱、阻燃、耐腐蝕。 PPS與其它樹脂共聚 正在研究中的PPS/PSF、PPS/PEEK

12、、PPS/BMI(熱固性雙馬酰亞胺)、PPS/LCP等合金都不同程度的改善了PPS的性能，提高了沖擊強度、耐熱性或加工性； PPS/PE，PPS/PS合金降低了PPS的成本，改善了沖擊強度。第17頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三六、PPS的應用 PPS綜合性能優異，尤其是熱穩定性、化學穩定性、耐腐蝕性和電性能等。作為優良的電絕緣材料、結構材料和防腐蝕材料，使得其在電子電氣、精密機械、軍工、航空、石油、化工、輕工等許多工業部門領域獲得廣泛的應用。第18頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1.電子電器及家用電器 利用PPS在200的高溫下仍具有良

13、好剛性和尺寸穩定性，高溫、高頻條件下仍具有優良電性能的特點，可制作高溫、高頻條件下的電器元件。 PPS主要用于制備接插件、插座、繼電器、熔斷器、變壓器、開關、電容器、電阻器、電飯煲、燙發器、微波爐、空調等的零部件及封裝材料，PPS薄膜可用作電工絕緣薄膜、電容器薄膜、磁性記錄材料底膜、柔性印刷電路基板等。電容 電容器支架 電容器底座 第19頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 機械及精密零件 利用PPS的耐熱性、耐腐蝕、抗蠕變、優良的尺寸穩定性、良好的加工性和剛性。PPS可代替金屬或其它高分子材料制作機械儀器設備的部件，如軸承、齒輪、各種泵外殼、密封環、噴嘴、閥、流量計零

14、件、燃氣洗滌設備附件，以及照相機、手表、復印機零件、電腦零件等的精密元件。 電噴發動機油泵葉輪 發動機水泵葉輪 第20頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第21頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 汽車 利用PPS的耐熱、耐油、尺寸穩定性好等特點，常用于制備動力制動裝置部件、動力導向系統的旋轉式葉片、氣閥、進氣管和汽油泵，制造引擎蓋、控制閥、車燈反射器、交流發電機零件、點火零件、化油器零件、散熱器零件、汽化器開關板、汽車底盤以及各種位置傳感器的零部件等。第22頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 石油、化工及制藥 PPS涂

15、料、塑料以及纖維均可用于耐熱防腐設備和零部件，如各類耐腐蝕泵、管、閥、容器、反應釜、過濾器以及耐熱、耐壓、耐酸的石油鉆井部件等。 耐腐蝕聚苯硫醚涂料 第23頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 航空航天、軍工及核設施 利用PPS的耐熱性、阻燃性以及有益的耐輻射性，可用作飛機內裝修、線路連接器等飛機零部件，火箭、導彈、裝甲車以及常規武器的零部件，在220下使用的承受高能射線輻射的核設施及測量儀器的零部件。 輕工及其它 PPS可用于造紙設備、紡織設備、不粘鍋、包裝材料等。體育用品，如魚桿、網球拍、高爾夫球桿也可采用PPS。第24頁，共105頁，2022年，5月20日，19點

16、58分，星期三7.2 聚砜類樹脂一、簡介 聚砜的定義 是指主鏈的主要結構由二苯砜單元 組成的高聚物的統稱。 聚砜類樹脂的分類（按結構分為三類）第25頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三由雙酚A和4,4-二氯二苯砜為原料縮聚而成，又稱老聚砜、雙酚A型聚砜。 由除雙酚A外的雙酚和二氯二苯砜為原料合成 其主鏈上可不帶醚鍵 聚砜(Polysulfone; PSF)聚醚砜(Polyestersulfone; PES) 聚芳砜(Polyarylsulfone; PAS) 第26頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三二、聚砜樹脂的合成路線及原理1 親電取代反應機

17、理進行的聚砜化反應(脫鹵化氫;磺酰氯與芳烴間的反應)2 親核取代反應機理進行的脫鹽反應實際上是醚化反應第27頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第28頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1. 老聚砜的合成反應式 2. 聚醚砜的合成反應式 第29頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三三、結構與性能 雙酚A型聚砜由雙酚A與二氯二苯砜縮聚而得，主鏈上的亞丙基改善了聚合物的溶解性和可加工性，同時了其耐熱性。由于成本低和綜合性能較好而成為聚砜類高分子材料中產量最多的品種。 聚醚砜分子是由醚鍵和砜基與苯基交互連接而構成的線形大分子，耐熱

18、性和剛性比雙酚A型聚砜高，制品的尺寸穩定性及耐溶劑性也比聚砜高。 聚芳砜分子是由砜基(或醚鍵相互)與聯苯基連接成的線形大分子，主鏈上引入高剛性的聯苯基，大分子的剛性和穩定性，材料的耐熱性和熔體粘度均比前兩類高。第30頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 聚砜類塑料屬非結晶性工程塑料，具有優異的機械性能，高強度、高模量、高硬度和低蠕變性。熱性能方面耐熱、耐寒、耐老化，可在100150長期使用，HDT為175。化學穩定性好，除濃H2SO4，濃HNO3外，耐無機酸、堿、鹽液的侵蝕。電絕緣性能優良，耐離子輻射，阻燃性好。尺寸穩定性好。 缺點是耐磨性不如結晶性塑料。第31頁，共1

19、05頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三四、改性 聚砜改性產品的開發主要是它的沖擊強度和伸長率、耐溶劑性、耐環境性能、加工性能和可電鍍性能。1. PSF/ABS合金 這類合金具有耐沖擊、耐熱水、尺寸穩定性等優良性能，還具有可電鍍的特性。2. PSF/PBT合金 這類合金是結晶性的PBT與非結晶性的PSF共混的改性產品，提高沖擊強度，降低成本，電絕緣性優于PBT/GF制品，可用于對電性能要求高的部件。第32頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 這類合金的抗應力開裂性得到提高，宜制作厚壁制件3. PSF/礦物摻混型合金五、應用1. 電子電器工業 用于制造電視機、

20、收音機、電子計算機的集成線路板、印刷電路底板、線圈管架、接觸器、套架、電容薄膜、高性能堿電池外殼、可控硅絕緣體、芯片載體等。 第33頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2. 家用電器 用于制造微波烤爐設備、咖啡加熱器、濕潤器、吹風機、飲料和食品分配器；代替銅、鋅、鋁等金屬材料，制造鐘表外殼、內裝飾材料及復印機、照相機零件等精密結構件。 第34頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三4. 航空、航天 3. 醫藥、食品領域 用于制作外科手術工具盤、噴霧器、流體控制器、心臟閥、起搏器、防毒面具等，肉品用器具。 用于飛機內部裝飾材料，如支架、門、窗等，美國宇

21、航員的面罩和宇航服分別用聚砜薄膜和中空纖維制成。 手動人口呼吸器第35頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三7.3 聚醚酮類一、聚醚酮類高分子的定義 5. 聚醚砜可用作可控硅絕緣體、微型電位差計外殼、集成電路插座等電子電器零件。聚芳砜可用作絕緣材料制造電子電器零件，代替金屬、陶瓷等材料制造機械零件。 指大分子主鏈的重復單元中 通過醚鍵和酮基連接而成的聚合物。第36頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三二、種類1 聚醚酮(PEK)(Polyether ketone)2 聚醚醚酮(PEEK)(Polyether ether ketone)3 聚醚酮酮(P

22、EKK)(Polyether ketone ketone)第37頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三6 酚酞基聚芳醚酮 (PEK-C)(Cardo Polyether ketone)5 聚醚醚酮酮 (PEEKK)(Polyether ether ketone ketone)4 聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)(Polyether ketone ether ketone ketone)第38頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三三、聚醚酮的合成機理123第39頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三四、聚醚酮的性能 PEK-C是非結晶

23、聚合物，Tg230，但超過Tg時，機械強度有跌落，使用溫度受到一定限制。除PEK-C外，其余聚醚酮的分解溫度都在500以上，且大部分為結晶聚合物。 聚醚酮耐熱水性好，在260熱水中也不發生水解 聚醚酮的耐疲勞性和耐磨性很高。 聚醚酮的電絕緣性優良，且電性能參數隨溫度、濕度變化小。 聚醚酮耐化學藥品性優異，除濃硫酸和硝酸外，幾乎不溶于所有有機溶劑，耐稀酸和堿。 聚醚酮耐輻射、阻燃性好。第40頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三五、聚醚酮的應用 聚醚酮的發展歷史短暫，近30年，現開始應用于電子電器、機械、運輸和宇航等領域。 電子電器行業 主要用于電線、磁導線包覆、高溫接線柱

24、、撓性印刷電路板等。 機械行業 壓縮機閥片、密封件、活塞環、凸輪等 導航領域 飛機操縱桿、直升機的尾翼結構件、飛機內部部件 化工行業 化工設備中的過濾器部件。第41頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三7.4 聚酰亞胺(PI)一、PI 簡介 是分子主鏈重復單元中含有酰亞胺基團 的芳雜環聚合物。這是一類新型耐高溫工程塑料，是雜環高分子中唯一正式商品化了的聚合物。二、種類 由于制備PI所用的單體二酐和二胺相對容易獲得，結構多樣，且合成方法也各不相同，使得PI工程塑料的品種較多。第42頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第43頁，共105頁，2022年，

25、5月20日，19點58分，星期三第44頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 Vespel 聚酰亞胺(美國Du Pont. CO.) Ultem聚醚酰亞胺(美國GE. CO.)是一種熱塑性聚合物，其合成方法尚未公開。第45頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 Torlon聚酰胺酰亞胺 (Amoco CO.) Aurum熱塑性聚酰亞胺(日本三井東亞公司)第46頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 YS聚醚酰亞胺(上海合成樹脂所) YHPI聚醚酰亞胺(中科院長春應用化學研究所)第47頁，共105頁，2022年，5月20日，19點

26、58分，星期三三、聚酰亞胺的結構與性能 聚酰亞胺的分子結構中都含有芳雜環結構，使它具有其它聚合物無法比擬的優異性能，綜合合起來聚酰亞胺的結構與性能如下：(1) 聚酰亞胺的大分子主鏈中含有大量含氮的芳環和五元雜環，為一種半梯形環鏈聚合物，同時主鏈中又含有一定數量的醚鍵，總體結果為分子呈較大剛性和一定的韌性；由于芳雜環的共軛效應，使其具有優良的穩定性和耐熱性；視不同品種的聚酰亞胺的分子對稱性不同，聚酰亞胺有結晶型和無定形兩種。(2) 由于聚酰亞胺有大量含氮的芳環，所以它是難燃品種，其氧指數可達36，聚酰亞胺氣體阻隔性好，吸水率低。 (3) 聚酰亞胺的力學性能很好，尤其是拉伸強度、耐蠕變性、耐磨性和

27、摩擦性優良，并且隨溫度變化不大。如均苯型聚酰亞胺薄膜的拉伸強度高達170MPa，而聯苯型聚酰亞胺薄膜的拉伸強度更高達400MPa，而且不受溫度的影響。第48頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(4) 聚酰亞胺的耐高溫性突出，均苯型聚酰亞胺的熱分解溫度高達600，是迄今為止熱穩定性最高的聚合物品種；均苯型聚酰亞胺的熱變形溫度高達360，可在260下長期使用，在無氧條件下使用溫度可達300；聚酰亞胺的耐低溫性優異，均苯型聚酰亞胺在269的低溫下仍不會變脆；聚酰亞胺的線膨脹系數低，尺寸穩定性好。(5) 聚酰亞胺分子中含有極性基團，但因結構對稱和剛性大而影響極性基團的活動，所以

28、聚酰亞胺仍具有十分優良的電性能，它的耐電弧電暈性突出，是少數幾種耐電暈材料，介電強度高，電性能隨頻率影響小。(6) 聚酰亞胺具有優良的耐油性和耐溶劑性，但不耐堿，聚酰亞胺的耐輻射性好。(7) 聚酰亞胺無毒，并具有良好生理相容性等性能。第49頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三四、聚酰亞胺的應用 PI的應用領域特別廣泛，主要用于電絕緣薄膜、絕緣涂料、先進復合材料的基體樹脂、氣體分離膜、液晶取向劑及微電子技術用的光刻膠等。并已成為全球火箭、宇航等尖端科技領域不可缺少的材料之一。PI中加入GF、石墨和硼纖維增強后可獲得更高的硬度和強度，能替代金屬制造噴射發動機結構部件。PI樹

29、脂用石墨或PTFE填充后可作為自潤滑材料使用，加入耐磨填料后可用于制造耐高溫剎車片等。由于聚酰亞胺不耐水解，尤其不耐高溫水及蒸汽，不能在有氨的環境中使用。第50頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第51頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第52頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第53頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第14次課第54頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三7.5 熱致性液晶聚合物一、簡介 液晶聚合物是指在液態時，大分子鏈的某些部分能夠相互呈有序排列的聚合物。

30、在液晶聚合物中熱致性液晶聚合物側鏈型液晶聚合物主鏈型液晶聚合物溶致性液晶聚合物在溶液中保持有序排列在熔融態呈有序排列呈有序排列的部分處于側鏈上呈有序排列的部分在主鏈上 液晶聚合物20世紀70年代開發的一類具有優異性能的高性能聚合物，主要作為特種合成纖維和特種工程塑料，其分子具有自取向特征。第55頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 用作結構材料的都是主鏈型液晶聚合物，可有序排列的鏈段都呈剛性棒狀，由芳環或雜環構成。因此，形成的有序結構就與分子鏈的方向相同，形成纖維狀，對聚合物材料起增強作用。由于這種起增強作用的材料與聚合物本體是同一種材料，所以液晶聚合物也稱為自增強聚合

31、物(Self-reinforced polymer)。第56頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 目前，已經商品化的溶致性液晶聚合物主要是芳香聚酰胺，用來紡制高強度、高模量的耐熱纖維，典型的產品是杜邦公司的nomex和Kevlar纖維。作為工程塑料用的熱致性液晶聚合物大多是含大量芳香環的聚酯。第一個熱致性液晶聚酯是1973年由Carborundum公司發展的Ekkcel。人們基于對這種具有特殊性能聚合物的興趣，又發展了一些品種。這種聚合物的特點是在熔點以上具有很低的熔體粘度，因此可用于復雜和薄壁零件的加工，冷到結晶溫度以下，在仍然處于可流動的聚合物中形成結晶，并在注塑時

32、使晶體按熔體流動方向排列，起到了增強劑的作用。第57頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 同時也由于通過晶體的物理交聯使聚合物具有高強度和高的使用溫度。純樹脂制品在機械性能方面存在明顯的各向異性，因此很少以純樹脂形態加工成零件，通常都加入大量的無機填料或GF、CF來增強，得到各向同性材料。液晶聚合物多為共聚物，大分子鏈上除芳環鏈段外，還引入脂肪鏈段，旨在降低加工溫度。第58頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 合成液晶聚合物的基本原料是第59頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三二、液晶聚合物的品種 Xydar型LCP(Am

33、oco CO.) Ekonol型LCP(Sumimoto CO.) LCP(Du Pont CO.) Vectra型LCP(Hoechst Celanese CO.)第60頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 Ueno型LCP(Ueno Fine Chem. CO.) 三、液晶聚合物的結構 熱致性液晶聚合物大分子的主鏈是由對位取代的芳環、聯苯或萘環等芳香環與極性的酯基交互連接構成線型全芳香族（或非全芳香族）共聚酯聚合物，因此其熱穩定性很好。第61頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三三、液晶聚合物的性能 液晶聚合物具有高強度、高模量的力學性能，由于

34、其結構特點而具有自增強性，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20%GF增強后的機械強度及其模量的水平；如用GF、CF等增強，更遠遠超過其它工程塑料。 液晶聚合物具有優良的熱穩定性、耐熱性及耐化學藥品性，對大多數塑料存在的蠕變缺點，液晶材料可忽略不計，而且耐磨、減磨性均優異。 液晶塑料的耐候性、耐輻射性良好，阻燃性優異，能熄滅火焰而不再繼續進行燃燒。第62頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 液晶塑料具有優良的電絕緣性能，其介電強度比一般工程塑料高，耐電弧性良好。作為電器應用制件，連續使用溫度為200300時，其電性能不受影響。 液晶聚合物具有突出的耐腐蝕

35、性能，其制品在濃度為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，也不會引起應力開裂。第63頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三四、液晶聚合物的應用 Xydar LCP和Ekonnol LCP已經用于微波爐灶容器，完全可以達到爐灶耐高低溫的要求，還可以作印刷電路板、人造衛星電子部件、噴氣發動機零件等。Vectra LCP多用于電子電氣和汽車機械零件或部件。其它品種也用于醫療方面，如外科設備、插管、刀具、消毒托盤、腹腔鏡、齒科材料等。第64頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 LCP還可以與聚

36、砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金，成型后的制件機械強度高，可代替GF增強的聚砜等塑料，使機械性能、使用強度和化學穩定性等均得到提高。 開發LCP塑料的新應用方面：可以加入高填充的液晶塑料作集成電路封裝材料，以代替環氧樹脂作線圈骨架的封裝材料；作光纖電纜接頭護套和高強度元件；代替陶瓷作化工用分離塔中的填充材料等。第65頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第66頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三7.6 氟塑料一、簡介 1 含氟聚合物碳鏈上的氫原子全部或部分被氟原子所取代的一類聚合物2 含氟聚合物的分類 樹脂 彈性體 可加工成塑料、涂料或薄膜 可

37、加工成橡膠型彈性制件。早期研制的氟橡膠都用于軍事工業、武器、導彈、航天事業，現已廣泛用于汽車、船舶、機械、石油、化工、輕工等許多領域。 氟橡膠23 氟橡膠26 氟橡膠246 四丙氟橡膠 氟硅橡膠 其它特種氟橡膠 第67頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(1) 氟橡膠23 由偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚所得彈性體，其結構式為： 這種氟橡膠一般用于制造多種用途的墊圈、密封件，強氧化劑輸送和貯存的膠管、膠帶及隔膜，耐酸、耐堿的電介電容材料和電纜電線絕緣包覆材料等。第68頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(2) 氟橡膠26 由偏氟乙烯和全氟丙烯共聚而成，

38、其結構式為： 這是通用氟橡膠，用于要求耐高溫在250以下，耐燃料油、耐潤滑油和強氧化劑的場合，作各種墊片、墊圈、隔膜、密封件、膠管、膠帶、膠布及防護用品和電絕緣護層制品等，還可用低分子量的膠料配成膩子，用于嵌縫和其它密封材料。第69頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(3) 氟橡膠246 由偏氟乙烯、四氟乙烯和全氟丙烯共聚而成，其結構式為： 氟橡膠246的性能與氟橡膠26類似，耐熱性和使用溫度方面更優越，比后者高出約20左右，長期使用溫度近300。氟橡膠246的應用場合類似于氟橡膠26。第70頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(4) 四丙氟橡膠

39、 由四氟橡膠、丙烯共聚而成，其結構式為： 四丙氟橡膠相當于改性的PTFE，許多性能相當接近于PTFE，耐熱性好，長期使用溫度200，Td為430，Tg為-3540，耐高濃度的酸堿、耐強氧化劑、耐熱水和高壓蒸汽，電絕緣性能優良，透氣性小，不粘，無毒無味，機械性能好。 四丙氟橡膠可以制成板材、膠管、膠輥、墊圈、密封圈、隔膜、閥片等，特別用于堿性和水蒸汽環境中的橡膠密封制品。 第71頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(5) 氟硅橡膠 本質上應屬硅橡膠，是以聚硅氧烷為主鏈骨架的材料，在硅的側鏈上具有氟代烴基，其結構式為： 這類橡膠耐高、低溫性優異，一般可在-61232長期使用

40、，耐化學藥品腐蝕、耐化學溶劑、耐油(如燃料油、液壓油和機油、烴類)。如加入填料(高強白炭黑)，所的膠料耐撕裂性高，廣泛用于航空、航天、汽車、石油化工、醫藥衛生、電子電氣等領域。 第72頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三(6) 其它特種氟橡膠 1)羧基亞硝基氟橡膠其結構式為： 羧基亞硝基氟橡膠在純氧中甚至加壓也不燃燒，有較好的柔韌性和耐低溫、耐溶劑性能，Tg為-45，長期使用最高溫度為170。主要用于軍工、火箭、導彈、衛星、宇航中作密封件、粘合劑、涂料和容器等。第73頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2)氟化磷腈橡膠(磷腈氟橡膠) 其結構式為：

41、 磷腈氟橡膠具有優異的耐油耐低溫性能，耐候耐臭氧，使用溫度-65175。用于需耐燃料油、液壓油、潤滑油的場合，也用于腐蝕性介質和低溫環境，在航空、汽車等工業部門應用。第74頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3)氟醚橡膠 其結構式為： 氟醚橡膠的性能與PTFE相似，除氟化溶劑外不受其它介質影響，能在288下長期使用，短期使用溫度可達315。用于耐高溫、耐強腐蝕介質的密封件和管道等。第75頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3 性能特點 熱穩定性和化學穩定性好，電性能優良，隨取代度不同，性能亦有所差異。全部氫原子被氟原子取代的氟樹脂，由于氟碳鍵的鍵

42、能高和氟原子對碳碳鍵的屏障作用而具有最佳的耐熱性和化學穩定性；因分子結構是無極性的線性結構，電性能極佳。 獨特的不粘性和潤滑性，整個碳鏈被氟原子所包圍，大分子之間的作用力小，表面能低。第76頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三二、聚四氟乙烯（Polytetrafluoro ethylene; PTFE）1 俗稱鐵氟龍，具有“塑料王”的美稱，它為全氟化直鏈高聚物，結構式為 ，由四氟乙烯單體聚合制得。2 PTFE的性能 力學性能 PTFE的耐疲勞性能優異，不會出現永久疲勞破壞，即使因疲勞而破壞，但仍能保持其物理的完整性，維持著一個“剩余的”疲勞強度。PTFE的拉伸強度較低，

43、其蠕變和應力松弛受溫度、時間、載荷、分子量和結晶度的影響。第77頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 結晶性 PTFE的分子結構簡單、完全對稱、無支鏈、線性好，屬高結晶度材料。結晶度大小主要由熔融狀態冷卻條件和分子量決定。 熱性能 PTFE具有良好的熱穩定性，且不受氧、臭氧、紫外光作用，不易老化。也不受潮濕、霉菌、蟲、鼠等的影響，屬阻燃材料。 注意：PTFE在200以上開始有極微量的裂解產物，熔點327時裂解物也很少，400以上裂解加快，475以上分解產物有極少量劇毒的全氟異丁烯。第78頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 電性能 PTFE的氟原

44、子在分子鏈上對稱且均勻分布，分子不帶極性，因此，介電性能極好。盡管在分子末端帶有極性基團，但其它部分是完全非極性的，介電常數極小，且不隨濕度變化而變化。 PTFE分子中氟碳鍵的鍵能高且穩定，碳-碳主鏈完全被體積較大的氟原子所遮蔽，故耐化學腐蝕性極佳，除了全氟烷烴、全氟氯烷烴能較輕微溶脹PTFE外，只有熔融的堿金屬、ClF3和F2在高溫高壓下可腐蝕PTFE。常溫下，它幾乎能耐所有其它介質，幾乎不吸濕，很難被一般液體所潤濕。 化學性質第79頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 PTFE具有螺旋型結構，分子較僵硬，分子間的吸引力很微弱，因而分子間很易滑動，摩擦系數在聚合物中是

45、最低的。 摩擦學性能3 PTFE的加工 PTFE的熔體粘度極高，通常只能采用金屬粉末冶金的方法，即模壓成型坯再燒結成型，也可采用擠壓成型(包括柱塞擠壓、螺桿擠壓和糊膏擠壓，制作管、棒、型材等)、等壓壓縮成型和分散液涂敷。 PTFE的二次加工包括熱壓復合、焊接、粘接、增強、機械加工等，以制取最終產品。第80頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三4 PTFE的應用 PTFE的耐化學腐蝕性最好，因而在防腐材料上用得最多，應用面很廣；PTFE的電性能優異，因而在電子電氣工業中用作絕緣材料；PTFE的摩擦系數小、耐磨性好，故在機械工業中作耐磨材質、滑動部件。 作防腐材料 通常制作輸

46、送管道、防腐蝕設備，如塔、換熱器、閥門、管件等，還用于制作防腐密封件，如墊片、墊圈；超濾設備上作防腐蝕濾料有特殊意義，還用作電解隔膜、氣體透析膜、殺菌濾膜、油分離膜等第81頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 機械零部件和其它行業 機械行業的應用包括軸承、機床導軌、滑塊等。PTFE可用于建筑物、橋梁作承重與支承旋轉的支承座等。 電子電氣方面 廣泛用于高頻、高溫、潮濕環境中的絕緣電線、電纜。低噪音電纜、同軸射頻電纜等大量應用在通信、航空、航天、電視、火箭和軍事等領域。第82頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三三、聚三氟氯乙烯(Polychloro-

47、trifluoro ethylene; PCTFE)1 簡介 PCTFE是高結晶性聚合物，結晶度可達8590%，195時結晶速度最大，溫度結晶速度迅速，低于150時結晶速度變得很小。晶體Tm為208-210，超過此溫度出現高彈態，繼續加熱才變為粘流態，可用模壓、壓鑄、注塑、擠出等方法加工。第83頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2 PCTFE的性能 PCTFE的結構兼具全同立構型和間同立構型，總的來看呈無規立構型，因而制品透明度好。PCTFE幾乎不透濕，透氣性也很低，吸水性極小，即使在水中也能保持良好的絕緣性能。 物理性能 力學性能 PCTFE的結晶度高，拉伸強度、彎

48、曲強度、彈性模量和硬度均較高，而且隨結晶度增加而增大。第84頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 PCTFE的熔融溫度為212217，結晶度越大，熔融溫度越高。Tg因結晶度而異，一般在4590之間。PCTFE有突出的耐低溫性能，可在-196125長期使用，在液氮、液氧和液化天然氣中不發生脆裂，且基本保持其機械性能，耐高溫性能不如PTFE。長期處于260280會因熱分解而引起分子量降低。 熱性能 電性能 PCTFE分子中既有體積大而電負性相對小的氯原子，又有體積小而電負性相對大的氟原子，且排列不對稱，因而分子具有極性。其tan和介電常數都不如PTFE，tan受溫度和頻率的

49、影響大。PCTFE的體積電阻率和介電強度高。第85頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 PCTFE的耐化學藥品腐蝕性遜于PTFE，但優于其它塑料，仍為耐化學藥品、耐腐蝕的優良材料。大于140時，對發煙硫酸、熔化苛性堿、氯磺酸、F2都不穩定，對CCl4、環己烷、環己酮及芳香族溶劑等有機溶劑不穩定，高溫高壓下可被溶解。 化學性能第86頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 PCTFE主要用于耐低溫、耐腐蝕、耐磨的場合，以及要求表面硬度高的場所、醫療衛生和低頻絕緣等領域。可制成各類耐腐蝕的泵、閥門、管道密封件、墊片等。尤其用于低溫場所，如液氮、液氧的貯運

50、密封件，球形容器的組件，核能鍋爐、核潛艇的關鍵密封件，空軍的液氧救生面罩上的開關和密封件等，火箭液體燃料的密封墊料，紫外線殺菌的醫療器械等。3 PCTFE的應用 PCTFE的薄膜雙面均有可剝離性，可用于環氧、酚醛樹脂的脫膜材料。第87頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三四、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene finoride; PVDF)1 簡介 PVDF的產量在氟樹脂中居第二位，僅次于PTFE。PVDF在氟塑料中具有最出色的加工性能，可使用通用樹脂的加工設備進行模壓、擠壓、注塑和吹塑，加工成管材、板材、棒材、各種成型制品和薄膜。2 PVDF的性能 PVDF的分子

51、屬不對稱分子，其分子鏈間排列緊密，又存在較強的氫鍵，因而是結晶性聚合物，結晶度一般為3570%。第88頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 電性能 PVDF的Tm在165185之間，在Tm以上具有可塑性。長期使用溫度范圍為-60150，脆化溫度為-60，Tg為-35 。 熱學性能 PVDF有獨特的介電性能。PVDF這種極性聚合物的介電常數和介電損耗角都較大，盡管介電性能較差，但不會因為材料的老化而受到影響，故仍為較好的絕緣材料。第89頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 力學性能 PVDF有較好的耐化學腐蝕性，但因為有極性，在極性有機溶劑中會溶脹

52、、溶解。PVDF的表面潤濕性差，故表面未經處理則不易粘合。 化學性能 PVDF的力學性能優于PTFE，拉伸強度和沖擊強度優良，硬度高且耐磨、耐疲勞、抗蠕變。薄膜的柔軟性也較好。 耐候性 PVDF的耐候性特別好，耐紫外線、耐高能輻射、抗霉菌生長。其薄膜可用作現代高層建筑上金屬裝飾的最佳保護涂層材料。第90頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3 PVDF的應用 PVDF可制成整體的或帶襯里的耐腐蝕泵、管子和各種各樣的管件、閥門、耐腐蝕的容器、換熱器等。在電子工業中，用于耐熱、防燃、耐切割的電線電纜的包覆層。在新能源方面，是核電站的理想材料，太陽能反光膜保護層。 作為涂料使用

53、是“永久耐候性”材料，用于機場、運動場、橋梁、高層建筑的裝飾。 作為功能材料可制成壓電薄膜、各種傳感器、膜分離裝置、人工臟器(如人工肺、人工臟等)。第91頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三五、聚氟乙烯(Polyvinyl fluoride; PVF)1 簡介 PVF在氟塑料家族中是含氟量最低的一種氟塑料，但依然具有良好的耐腐蝕性能。 由于PVF不易加工，樹脂改性就成為研究重點。改性的主要目的是其熱穩定性或降低熔點，增塑改性是其熔點的途徑之一。為提高PVF的熱穩定性，常以13%聚乙烯吡啶與PVF共混。為PVF的熔點，加入的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類、磷酸酯類和偏苯三酸酯。常

54、溫下，PVF對增塑劑的容納性有限，高溫下易溶入，冷卻至常溫后又會被滲出 。第92頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2 PVF的性能 PVF是結晶性聚合物，結晶度為2060%，屬六方晶系。 力學性能 PVF的相對密度為1.37，折光率為1.467，摩擦系數為0.3 。 物理性能 PVF的拉伸強度高，120時為28MPa，室溫高達80-100MPa。PVF薄膜的耐折性特別好，室溫下可耐折7萬次。第93頁，共105頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 熱性能 PVF的Tm在170220，隨聚合條件、聚合物單體間結合形式、立構規整性不同而異，長期經受高溫易發生降解。PVF在210220開始降解。3 PVF的應用 PVF的Tm與Td非常接近，加工時必須加入熱穩定劑，如尿素(0.15%)、蜜胺(0.15%)、0.011%的甲酸鉀、甲酸鈉、甲酸鋰等。 PVF主要用作薄膜和涂料。涂層與金屬、塑料的粘結性特別好，涂層用作高層建筑物的耐候保護層，應用在工廠、倉庫、住宅的墻面，屋頂、管道等的表面，以及飛機、船艦、天窗、太陽能裝置等的外層涂料敷層等。還可用作電解隔離膜。 PVF薄膜兩面具有可剝離性，可作脫膜材料。第94頁，共105頁，20