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塑料材料
原标题:常见的8种耐高温工程塑料简介【常见高温塑料:氟塑料,PEEK类,高温尼龙,PPS,PI,PSU,PAR,LCP】
塑料按长期使用温度分类,可分为通用塑料、工程塑料和高温工程塑料,其中高温塑料又被称为耐热塑料、高性能塑料、特种工程塑料等。
通用塑料长期使用温度在100℃以下。通常包括PE、PP、PS、PVC、ABS。通用塑料是我们日常使用量最大的一类塑料,通常用作包装、日用品、玩具等。
工程塑料的长期使用温度在100℃至150℃左右。五大工程塑料包括PA、POM、PBT、PC和PPO。通常应用于机械零件、汽车、电器电子等领域。
高温工程塑料的使用温度在150℃以上,这类材料除了较高的耐热性和阻燃性外,通常还具有卓越的机械加工性能、耐老化性、尺寸稳定性和优良的电性能。可以用于替换金属材料,广泛应用于电子电器、航空航天、医疗器材、汽车、军事领域。是塑料金字塔顶端的材料。
氟塑料(Fluoroplastie)指用氟树脂制成的塑料。常见主要品种有聚四氟乙烯(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。使用温度在150℃-260℃之间。
(1)高度的化学稳定性:具有很好的化学惰性,强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用。
(2)良好的热稳定性:裂解温度在400℃以上,因此,它能够在-200℃~300℃温度范围内正常工作。
(3)良好的减摩性:PTFE材料相互之间的摩擦系数为0.1~0.2,与金属间的干摩擦系数为0.2~0.3,有液体润滑的情况下为0.02~0.04,其动静摩擦系数都比较小,且其始动摩擦系数与动摩擦系数几乎一样。
(4)优异的自润滑性:PTFE材料表面具有突出的表面自润滑性,几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上去。
聚芳醚酮(PAEK),是主链由亚苯基环通过醚键、酮键连接而成的聚合物,按照醚基、酮基数量和顺序不同可分为聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮 醚酮酮(PEKEKK)等。
PEEK是一种综合性能优良的特种工程塑料。其耐热性、耐水性、耐溶剂性、电绝缘性优异;疲劳强度高;耐放射性是所有塑料中最好的;氧指数较高,燃烧时产生的烟少且无毒。
聚醚醚酮(PEEK)是由英国帝国化学工业公司(ICI)于1978年开发出来的超高性能特种工程塑料,由于PEEK属于芳香族结晶型热塑性高分子材料,其熔点为334℃,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及优良的电性能,在多数情况下可以足以取代金属、合金、陶瓷等材料。虽然它是一种化合材料,但其燃烧时并不产生无毒性气体,所以在倡导绿色环保设计的今天,其应用领域得以迅速扩大。
(1) 耐高温性:PEEK具有较高的玻璃化转变温度(Tg=143℃)和熔点(Tm=343℃),其负载热变形温度高达316℃,长期使用温度为260℃,瞬时使用温度可达300℃。
(2) 自润滑性:PEEK具有良好的滑动特性,适合于严格要求低摩擦系数和耐磨耗用途的场合,特别是用碳纤维、石墨、PTFE改性的PEEK耐磨性非常优越。
(3) 耐腐蚀性:除浓硫酸外,PEEK不溶于任何溶剂,具有很高的化学稳定性。
(4) 阻燃性:PEEK具有自熄性,即使不加任何阻燃剂,可达到UL标准的94V-0级。
(5) 易加工性:由于PEEK具有较好的高温流动性,且热分解温度高的特点,可采用多种加工方式,比如注塑成型、挤出成型、模压成型及熔融纺丝等。
(6) 机械特性:PEEK具有良好的韧性和刚性,它具备与合金材料媲美的优良耐疲劳性。
(7) 电性能:PEEK有高的体积电阻率和表面电阻率,在宽广的温度范围及环境变化下可以承受各种频率的交流电位场强,保持良好的绝缘性能。
(8) 耐水解性:树脂及其复合材料不受水和高压水蒸气的化学影响,在高温及高压蒸汽或水环境下可以连续使用而保持良好的机械性能。
(9) 耐候性:优良的耐候性能,聚合物可用于制造工作环境要求严格或需要经常耐杀菌处理的组件。
PEEK材料在国外已有数十年的发展历程,应用领域广泛,常见于汽车、军工、医疗、航空、电气等行业。但长期以来相对较高的价格限制了其向一般民用市场的渗透,目前主要还是应用于航空航天、高端工业及医疗领域等。
PEEK可替代铝和其他金属材料制造飞机零部件,比金属减重最高达70%,提高燃油效率。目前波音、空客等公司已大量采用PEEK材料。
PEEK具有无毒、质轻、耐腐蚀等优点,生物相容性优异,是一种极具潜力的生物假体材料。用于椎间融合器、医用导管、骨骼等。
PEEK专门用于高温高压和化学腐蚀性环境,能够拓展油气勘探范围,可用于制造大型石化出产线上的氢气紧缩机和石油气紧缩机的环状、网状阀片等。此外,PEEK还可用于核电部件。
PEEK具有优秀的机械性能以及对车用工作液具有卓越的耐化学腐蚀性,良好的耐磨损性能等,广泛应用于汽车齿轮、真空泵、离合器、阀锥等,提高燃油效率、增加耐用性。
PEEK可用于食品加工、储存、烹饪设备零部件以及水、饮料的传送、贮存设备,如管道、阀门、容器等。
PEEK具有优良的电气性能,是理想的电绝缘体,在高温、高压和高湿度等恶劣环境下仍能保持良好的电气绝缘性,用于制造晶片承载器、绝缘膜片、印刷电路板、高温接插件以及各种电气连接件等。PEEK薄膜可应用于微型扬声器振膜、5G射频天线、PEK(聚醚酮)
PEK由于其分子结构中的醚键和酮基的比例低于PEEK,因而其熔点和玻璃化温度均高于PEEK ,耐热性优于PEEK,连续使用温度为250℃。
PEKK中文名叫聚醚酮酮,是一种高性能材料。这种材料熔点很高,差不多有300℃到600℃,还有很强的耐化学性和耐磨损性。近年来PEKK在3D打印领域的应用进展飞速,比传统3D打印材料具有更好的性能。
PA46是由丁二胺和己二酸缩聚而成的脂肪族聚酰胺,比起PA6和 PA66,PA46的每个给定长度的链上的酰胺数目更多,链结构更加对称,这使得它的结晶度可以高达70%,并赋予其非常快的结晶速度。
PPA由含苯环的二元酸和脂肪族二胺缩聚而成,其熔点介于310-325℃之间,热变形温度介于280-290℃。主要品种有PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等。
PARA是由杜邦发明的,其中最著名的是Nomex(聚间苯二甲酰间苯二甲胺又叫芳纶1313)和Kevlar(全对位聚芳酰胺又叫芳纶1414)。
聚苯硫醚(PPS)是近年来发展最快、用量最大的特种工程塑料,具有优异的耐高温性、耐化学性、耐候性、阻燃性、以及电性能,尺寸稳定性好等优势,被广泛应用于汽车、电子电气、机械行业、石油化工、制药业、轻工业以及军工、航空航天、5G通信等领域,是应用最广泛的特种工程塑料。
PPS也是目前中国国产化程度最高的特种工程塑料,自给率可以达到80%以上。
DIC、东丽、索尔维、吴羽等传统PPS巨头在PPS生产、技术等方面仍然是较为领先,它们四家的产能占全球产能56%以上。但是中国企业呈现快速崛起势头,浙江新和成、重庆聚狮等国产企业均已形成规模化生产,其他亦有多家企业已量产或在规划布局。
聚酰亚胺(PI)是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物 ,是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一塑料材料,能耐受极端温度,热分解温度高达600℃,在-269℃的液氦中不会脆裂。此外还拥有极佳的机械性能、耐酸碱性能、生物相容性和电性能。
聚酰亚胺工程塑料可分为既有热固性也有热塑性,可分为聚均苯四甲酰亚胺 (PMMI) 、聚醚酰亚胺 (PEI) 、聚酰胺一酰亚胺 (PAI)等,在不同领域有着各自的用途。
PAI的强度是当前非增强塑料中最高的,拉伸强度为190MPa,弯曲强度为250MPa,在1.8MPa负荷下热变形温度高达274℃。PAI具有良好的耐烧蚀性和高温、高频下的电磁性,对金属和其他材料有很好的粘接性能,主要用于齿轮 、轴承和复印机分离爪等,还可用于飞行器的烧蚀材料、透磁材料和结构材料。
PSU是略带琥珀色、非晶型透明或半透明聚合物,其力学性能优异、刚性大、耐磨、高强度,即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点;其范围为为-100~150℃,,长期使用温度为160℃,短期使用温度为 190℃。
砜基的共轭效应提供了抗氧化性和热稳定性;醚链改善了韧性,苯环保证了其力学强度与模量。
聚苯砜主链上的苯环,提供了高的耐热性和机械性能;醚键提供了优良的流动性和加工性能。
聚芳酯(PAR)是主链上含有苯环和酯键的热塑性树脂。PAR具有良好的透光率(接近90%)、韧性、耐热性、弹性回复、耐候性和阻燃性能,连续使用温度最高达到170℃。主要用于精密器件、汽车、医疗、食品及日用品。
PAR结构与PC相似,其性能大体一样,可共用模具成型,但PAR的主链上芳环密度高,使得PAR耐热性比PC更好,热变形温度比PC高20~40℃,且耐紫外线性、耐蠕变性优异。但断裂伸长率和抗冲击性能不如聚碳酸酯。
LCP中文名称为液晶化合物,所谓“液晶”就是在熔融状态既拥有液体的流动性,又保持晶体的分子有序排列状态的物质。
LCP的机械性能优秀,最大的特点是随着壁厚的变薄,相对强度反而增大。LCP拥有较好的热性能,连续使用温度可以达到200℃-300℃。
LCP的介电常数和介电损耗很小,因此被应用于电子器件上,如连接器、插槽、开关、支架和传感器等。最广受研究关注的是手机5G天线的应用。VIP会员推荐
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