【正文】 發(fā)展，工程塑料的發(fā)展將成為未來不可缺少的高分子材料。塑料的性能及應(yīng)用工程塑料(Engineering plastics)是二十世紀(jì)50年代以后，隨著電子電器、汽車、航天、通訊及國防工業(yè)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在以泛用塑料為基礎(chǔ)之下，崛起的新類型的高分子材料。工程塑料一般而言是指【在較寬的溫度范圍和較長期的使用時(shí)間，能夠保持優(yōu)良性能，并能承受機(jī)械應(yīng)力做為結(jié)構(gòu)材料使用的一種塑料】。工程塑料的分類 工程塑料的分類如同其它的高分子材料一樣，有很多種方法，例如耐熱特性、化學(xué)組成、結(jié)晶特性、應(yīng)用領(lǐng)域或是特殊用途；但是最常用的是以耐熱性作為分類，簡單敘述如下:l 依耐熱性分類，一般以長期使用溫度(以美國UL相對(duì)溫度指數(shù)(RTI)表示):n RTI在100℃～150℃以上，稱為泛用工程塑料。另外也有人以熱變形溫度(HDT)來分類。常用的尼龍材料有—尼龍尼龍6尼龍4尼龍1尼龍1尼龍6T、尼龍9T、尼龍610等超過二十幾種尼龍。n 聚醚類:聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。n 含氟聚合物:聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等。n 半結(jié)晶型:聚酰胺(PA, Nylon)、聚甲醛(POM)、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、氟樹脂、對(duì)稱性聚苯乙烯(sPS)等n 非晶性:聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)、聚砜類(PSU)、聚芳酯(PAR)最后以下面三角形的圖說明，泛用塑料、泛用工程塑料與高性能工程塑料的分類。正確的說法，尼龍類塑料是表示塑料分子式內(nèi)具有酰胺基(amide group —NH CO —)。其中以尼龍66和尼龍6為最大量約占92%，尼龍11和尼龍12次之約占6%，其余尼龍類約占2%。所謂高溫尼龍計(jì)有尼龍4聚對(duì)苯芳香族尼龍(尼龍6T、尼龍9T、MXD尼龍)等在本章節(jié)會(huì)敘述說明。n 特性: Tg: 65℃，Tm:255℃。2. 耐酸堿、耐油污、耐腐蝕。5. 抗?jié)撟?，機(jī)械強(qiáng)度高。7. 電氣性質(zhì)，抗絕緣強(qiáng)度高。n 缺點(diǎn):1. 吸水性高(%)，機(jī)械強(qiáng)度與電氣性質(zhì)受吸濕影響。3. 耐酸性差。黏度范圍在102～104 poise,是屬于比較低的塑料，黏度對(duì)剪變速率的依存性較大，非牛頓流體的特性強(qiáng)。n 優(yōu)點(diǎn):與尼龍66相似，但其耐熱度較差，沖擊強(qiáng)度較佳。尼龍66較常用于汽機(jī)車、電子/電氣產(chǎn)業(yè)。3. 電子電氣:連接器4. 工業(yè)用:齒輪、薄膜PC (Polycarbonate聚碳酸酯)聚碳酸酯自60年代發(fā)展之后，利用其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、高耐擊強(qiáng)度、耐熱性與尺寸安定性，首先應(yīng)用于電子電氣、機(jī)械和汽車產(chǎn)業(yè)。自1980年代美國GE和德國Bayer公司發(fā)展出光盤級(jí)PC，從而將PC應(yīng)用于CD、VCD、DVD等用途，用料量大增，年增率達(dá)11%以上，成為泛用工程塑料內(nèi)成長最快速的原料。黏度因等級(jí)的分子量多寡而定，約為104～105，屬于高黏度的塑料材料。2. 透明高(透光率可達(dá)89%，僅次于壓克力樹脂)。4. 可制程食品級(jí)原料，符合美國FDA標(biāo)準(zhǔn)。6. 在環(huán)境溫度170℃～130℃的各個(gè)物性很安定。n 缺點(diǎn):1. 聚吸濕性，加工干躁要求較高。2. 不耐溶劑與油類。4. 受缺口效應(yīng)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)非常重要。n 應(yīng)用:1. 民生用品:光盤片、相機(jī)、奶瓶、儀器外殼、安全帽、安全鏡片。聚甲醛分為單聚甲醛與共聚聚甲醛。亞洲地區(qū)是全球聚甲醛使用量成長最快速的地區(qū)。近年來聚甲醛為克服其韌性差與阻燃性不佳的問題，陸續(xù)開發(fā)出各種合膠的應(yīng)用。2. 共聚體較好—伸長率、抗?jié)撟?、耐熱劣化、耐堿、成型加工的熱安定性、成型范圍等。POM的流動(dòng)近似牛頓流體，押出式吹氣成型容易發(fā)生垂下(draw down)問題，所以在押出成型的精度保持不易，因此以射出成型為主。(結(jié)晶度:單聚POM75～85%，共聚POM 70～75%)2. 耐磨耗、耐疲勞性佳。4. 機(jī)械強(qiáng)度好，尤其是剛性、抗?jié)撟兣c高彈性回復(fù)率。2. 結(jié)晶度高，相對(duì)的尺寸收縮率較大，精度較差。4. 易燃燒，不易制成阻燃級(jí)規(guī)格。6. 材料加工范圍窄，如果加工條件不適，有臭味發(fā)生。2. 汽機(jī)車: 汽車門鎖、電動(dòng)窗零件、3. 電子電氣: 事務(wù)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)件、結(jié)構(gòu)件。后來GE公司添加聚苯稀改善其加工性，自此以Noryl的商品名暢銷于市場。全世界生產(chǎn)聚苯醚的公司并不多，主要是專利問題，形成寡占市場。n 優(yōu)點(diǎn):1. 比重為五大泛用塑料中最輕的()。3. 尺寸安定性佳。5. 機(jī)械強(qiáng)度好，尤其是拉伸強(qiáng)度與抗?jié)撟冃苑浅Ｍ怀觥?. 無毒、具自熄性(UL 94 V2以上)。n 缺點(diǎn):1. 加工性較差，通常需以合膠的型態(tài)生產(chǎn)。3. 抗化學(xué)性較差。2. 汽機(jī)車: 汽車輪圈蓋、汽車儀表板3. 電子電氣: 電視機(jī)偏向顎、事務(wù)機(jī)械外殼、連接器、開關(guān)4. 工業(yè)用:馬達(dá)蓋、水量計(jì)PBT (Poly Butylene Terephthalate聚對(duì)苯二甲酸丁二酯)PBT是1970年美國Celanese公司(目前已更名為Ticona)，是五大泛用工程塑料最晚開發(fā)出來的。PBT與PET同樣都是熱塑性聚酯工程塑料，由于PBT的結(jié)晶性較快、流動(dòng)性較好、加工溫度較低、除濕干躁較容易，因此用于工程塑料的數(shù)量比起PET多。PBT的黏度范圍約為102～104，對(duì)于剪變速率的依存性不高，因此屬于加工的塑料。n 優(yōu)點(diǎn):1. 吸水性低，機(jī)械強(qiáng)度與尺寸安定性佳。3. 耐候性佳。5. 結(jié)晶性與流動(dòng)性佳，適合于小零件快速成型。7. 氣密性佳。2. 不耐熱水、強(qiáng)堿。4. 為聚酯類材料，加工時(shí)需注意除濕干躁。n 應(yīng)用:1. 民生用品: 牙刷毛、彈性纖維、日光燈套管、省電燈泡外殼2. 汽機(jī)車: 汽車分電盤、把手、保險(xiǎn)絲盒、電動(dòng)窗。 PBTPETPCmPPOPA6PA66POM輕量化△○●○成型性○△△○○成品收縮率○●●○吸水性●●●○耐熱水性○○△○耐沖擊強(qiáng)度○●○●○尺寸安定性○●●△●耐溶劑性●△●●耐候性○○○●耐燃性△●●○電氣性●●●○○耐磨耗性○△△●●符號(hào)說明: ●:優(yōu)異 ○:良 △:普通 :差高性能工程塑料個(gè)論高性能工程塑料的種類非常多，因此，我們將對(duì)于目前工業(yè)界最常用的如LCP、PPS、高溫尼龍、PCT、sPS詳細(xì)介紹。LCP (Liquid Crystal Polymer液晶聚合物)何謂液晶聚合物，由于其分子彼此之間具有相互之間的作用力存在，雖然在熔融狀態(tài)下，仍然具有秩序的配列與具有光學(xué)折射現(xiàn)象，具有液晶的行為。液晶聚合物在加工溫度時(shí)，由于其流動(dòng)性非常好，流變行為趨向于牛頓流體的流變行為。因此在加工與產(chǎn)品設(shè)計(jì)上與其它工程塑料有很大的不同。另一種為液向液晶(Lyotropic LCP)—凡高分子在某些特殊的有機(jī)溶液下，在一特定濃度范圍內(nèi)產(chǎn)生液晶狀態(tài)者。由于液晶聚合物指的是塑料的分子內(nèi)含有的結(jié)構(gòu)，所以每一家液晶聚合物制造廠商其官能基(R，R’)與剛直分子結(jié)構(gòu)(—A—B—)不近相同所以加工性與耐熱性并不相同。Amoco (Xydar210。)、Gammont(Glanlar210。)223。)223。)、Sumitomo (Ekonol210。)、Du Pont(Zenite210。Ticona (Vectra210。)n 優(yōu)點(diǎn):1. 耐熱溫度高，熱變形溫度最高可達(dá)275?350℃。3. 耐輻射佳。7. 低的線膨脹系數(shù)(~ 105 /K)n 缺點(diǎn):1. 因?yàn)橐壕Ь酆衔锏姆较蛐詥栴}，雖然它的流動(dòng)方向強(qiáng)度非常強(qiáng)但是在橫方向的強(qiáng)度非常弱。3. 抗化學(xué)性較差。2. 汽機(jī)車: 汽車輪圈蓋、汽車儀表板3. 電子電氣: 電視機(jī)偏向顎、事務(wù)機(jī)械外殼、連接器、開關(guān)4. 工業(yè)用:馬達(dá)蓋、水量計(jì)PPS(PolyPhenyleneSulfide)聚硫化苯 1968年由美國菲利浦石油以Ryton商標(biāo)于市場推廣，于1973年正式工業(yè)化生產(chǎn)。1988年日本吳羽化學(xué)(寶理公司)開發(fā)出第二代線性PPS(Fortron)。結(jié)晶性高，因?yàn)樵诜肿咏Y(jié)構(gòu)中為苯基與硫的結(jié)合，所以成暗茶色。屬于低黏度的材料，黏度對(duì)剪變速率的依存性大，約為102～104poise,在射出成型時(shí)在高簡變速率下，容易發(fā)生模屑，而在模具內(nèi)發(fā)生氣泡。2. 高機(jī)械強(qiáng)度，尤其是剛性的表現(xiàn)。4. 耐藥性性非常優(yōu)異。6. 尺寸安定性佳。3. 伸長率較小，%，因此韌性不佳較脆。n 特性: Tg=80℃，Tm=295℃。另外因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)為脂肪族結(jié)構(gòu)，所以不需高模溫。2. 因?yàn)檩^高的氨基化合物/亞甲基比率，融熔溫度為 295 176。3. 結(jié)晶速度快，結(jié)晶度高(可達(dá)80%) ，低毛邊。5. PA46的熱含量小于PA66，成型周期比PA66短20%。7. 在100℃環(huán)境下使用，非常低的蠕變。9. 流動(dòng)性非常好適合薄壁產(chǎn)品() ， V0。在電子產(chǎn)業(yè)需高溫焊錫時(shí)發(fā)生水泡問題。n 應(yīng)用:1. 民生用品:紡織。但是因?yàn)榧働A6T的熔點(diǎn)在370℃，而一般尼龍(聚酰胺)的分解溫度在350℃附近，所以加工溫度將設(shè)定于320℃左右，因此純的PA6T必需與其它尼龍共聚后，將加工溫度降到320℃，方能應(yīng)用于工業(yè)上射出成形使用。 三井化學(xué)Mitsui (Arlen226。): PA6T/PA6I/PA66 Du Pont (Zytel226。2. 耐化學(xué)性。4. 室溫時(shí)剛性強(qiáng)。常會(huì)因耐燃劑熱裂解造成生成HBr而造成模具與螺桿的腐蝕。3. 需高模溫(＞130℃) ，流動(dòng)較差。n 應(yīng)用:電子/電氣: 連接器、卷線軸、開關(guān)PA9T (Polyamide 9T)尼龍9T尼龍9T是日本Kuraray獨(dú)自發(fā)展，商品名Genestar。 n 優(yōu)點(diǎn):1. 低吸水率(%)比PA6T更低。3. 耐折動(dòng)性比起其它尼龍高(PV值可達(dá)850 kgf/)。n 缺點(diǎn):1. 韌性較差。n 應(yīng)用:對(duì)于電子/電器產(chǎn)業(yè)用量最大，尤其以須過SMT(表面黏著技術(shù))的連接器最適合。其它常見的工程塑料材料，說明如下:PCT(PolyCyclohexene Dimethylene Terephalate)聚對(duì)苯二甲酸1,4環(huán)己烷二甲酯 PCT為美國Eastman Kodak公司于70年代初即工業(yè)化，起初做為地毯與薄膜。