(精品)塑料材料第4章 工程塑料.ppt

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1、第四章第四章 工程塑料工程塑料第一节第一节 聚酰胺类塑料聚酰胺类塑料第二节第二节 聚碳酸酯类塑料聚碳酸酯类塑料第三节第三节 聚酯类塑料聚酯类塑料第四节第四节 聚甲醛类塑料聚甲醛类塑料 聚酰胺为大分子链上含有酰胺基团重复结聚酰胺为大分子链上含有酰胺基团重复结构单元的一类聚合物，主要由二元胺和二元构单元的一类聚合物，主要由二元胺和二元酸缩聚或由氨基酸内酰胺自聚合而成，酸缩聚或由氨基酸内酰胺自聚合而成，（Polyamide,PA），），俗称尼龙。俗称尼龙。1.1 聚酰胺类塑料简介聚酰胺类塑料简介1.2 聚酰胺类塑料的结构性能聚酰胺类塑料的结构性能1.2.1 PA的结构的结构lPA中的酰胺基排列规整，

2、在适当的条件下中的酰胺基排列规整，在适当的条件下可以结晶。结晶度可达可以结晶。结晶度可达4060。lPA分子链上酰胺基之间的亚甲基赋予分子链上酰胺基之间的亚甲基赋予PA以柔性和冲击性能。以柔性和冲击性能。亚甲基亚甲基/酰胺基的比例越大，分子中氢酰胺基的比例越大，分子中氢键数越少，分子间作用力越小，柔性增加，键数越少，分子间作用力越小，柔性增加，吸水越小。吸水越小。1.2.2 PA的性能的性能（1）一般性能）一般性能 PA外观为透明或不透明乳白或淡黄色的粒外观为透明或不透明乳白或淡黄色的粒料，表观角质、坚硬，制品表面有光泽。吸水料，表观角质、坚硬，制品表面有光泽。吸水率较大，具有自熄性，燃烧时烧

3、焦有羊毛或指率较大，具有自熄性，燃烧时烧焦有羊毛或指甲味。甲味。PA属于中等阻隔性塑料，阻隔性随酰胺属于中等阻隔性塑料，阻隔性随酰胺基基/亚甲基的比例增大而提高，以亚甲基的比例增大而提高，以PA6的阻隔性最的阻隔性最好。好。（2）力学性能）力学性能PA在室温下拉伸强度（在室温下拉伸强度（70-210MPa）和冲击和冲击强度都较高。随温度和湿度的升高，拉伸强强度都较高。随温度和湿度的升高，拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明显提高。玻璃度急剧下降，而冲击强度则明显提高。玻璃纤维增强纤维增强的的PA的强度受温度和湿度的影响的强度受温度和湿度的影响不大。不大。PA的耐疲劳性较好，玻璃纤维增强后还可的耐疲

4、劳性较好，玻璃纤维增强后还可以提高以提高50左右。左右。PA的抗蠕变性能不好，不适于制造精密的的抗蠕变性能不好，不适于制造精密的受力制品，但玻璃纤维增强后可以改善。受力制品，但玻璃纤维增强后可以改善。PA具有优良的耐磨性和自润滑性，无油摩具有优良的耐磨性和自润滑性，无油摩擦系数为擦系数为0.1-0.3，约为合金的，约为合金的1/3，为酚醛树，为酚醛树脂的脂的1/4，是一种常用的耐磨性塑料品种。加，是一种常用的耐磨性塑料品种。加入二硫化钼、石墨、入二硫化钼、石墨、F4及及PE等还可进一步改等还可进一步改进其摩擦性和耐磨性。在所有进其摩擦性和耐磨性。在所有PA品种当中以品种当中以PA1010耐磨性

5、最佳。耐磨性最佳。（3）热学性能）热学性能PA的热变形温度不太高；有明显熔点的热变形温度不太高；有明显熔点。PA的热的热性能受亚甲基的奇偶效应影响，当亚甲基的数性能受亚甲基的奇偶效应影响，当亚甲基的数目为偶数时比奇数的熔点高。目为偶数时比奇数的熔点高。如如PA7（230）的熔点高于的熔点高于PA6（215），），因因为亚甲基为偶数时的氢键密度大。为亚甲基为偶数时的氢键密度大。PA的耐寒性较好；的耐寒性较好；PA的线膨胀系数较大；的线膨胀系数较大；PA的热导率为中等水平。的热导率为中等水平。（4）电学性能）电学性能 PA在低温和低湿条件下为极好的绝缘材在低温和低湿条件下为极好的绝缘材料，但绝缘性

6、随温度和湿度的升高而急剧恶化；料，但绝缘性随温度和湿度的升高而急剧恶化；并以分子中含酰胺基比例大者最敏感。并以分子中含酰胺基比例大者最敏感。（5）环境性能）环境性能PA具有良好的化学稳定性，常温下可耐大部具有良好的化学稳定性，常温下可耐大部分有机溶剂如醇、芳烃、酯及酮等，尤其是耐分有机溶剂如醇、芳烃、酯及酮等，尤其是耐油性突出。但酸、碱、盐类水溶液可导致其溶油性突出。但酸、碱、盐类水溶液可导致其溶胀，危害最大的无机盐为氯化锌胀，危害最大的无机盐为氯化锌。PA可溶于可溶于甲酸及酚类化合物。甲酸及酚类化合物。PA的耐光性不好，在阳光下强度显著下降并的耐光性不好，在阳光下强度显著下降并变脆，因此不宜

7、用于户外。变脆，因此不宜用于户外。1.3 聚酰胺类塑料的成型加工聚酰胺类塑料的成型加工1.3.1 PA的加工特性的加工特性PA的吸水率高，加工前必须干燥处理，使含水的吸水率高，加工前必须干燥处理，使含水量小于量小于0.1，干燥温度，干燥温度8090.PA熔体接近牛顿流体，粘度对温度更敏感。熔体接近牛顿流体，粘度对温度更敏感。PA的流动性好，粘度低，热稳定性较差，热的流动性好，粘度低，热稳定性较差，热降解倾向严重，应加入二苯胺改善，并严格控降解倾向严重，应加入二苯胺改善，并严格控制温度。制温度。PA的熔融粘度低、易流动，容易产生的熔融粘度低、易流动，容易产生“流流涎现象涎现象”，在注射成型时应采

8、用自锁式喷嘴。，在注射成型时应采用自锁式喷嘴。PA熔体冷却速度对制品性能影响很大，如熔体冷却速度对制品性能影响很大，如PA6，快速冷却时，制品的韧性好；缓慢冷却快速冷却时，制品的韧性好；缓慢冷却时，制品不透明，刚度大，耐磨性好，拉伸强时，制品不透明，刚度大，耐磨性好，拉伸强度高。度高。PA制品在冷却过程中容易结晶，成型收缩率制品在冷却过程中容易结晶，成型收缩率大，结晶度高低受加工条件的影响较大。大，结晶度高低受加工条件的影响较大。PA制品成型后需要进行调湿处理，以降低吸制品成型后需要进行调湿处理，以降低吸水性对性能的影响，提高尺寸稳定性。调湿水性对性能的影响，提高尺寸稳定性。调湿处理在水、液化

9、石蜡、矿物油或聚乙二醇中处理在水、液化石蜡、矿物油或聚乙二醇中进行，温度高于使用温度进行，温度高于使用温度1020，时间，时间3060min。PA制品中易产生内应力，需对制品进行退火制品中易产生内应力，需对制品进行退火处理。退火处理条件：缓慢升温处理。退火处理条件：缓慢升温至至160190，停留，停留15min，然后缓慢冷却到室温。然后缓慢冷却到室温。1.3.2 PA的加工方法的加工方法 PA可用注塑，挤出，吹塑，压制等方法成型。可用注塑，挤出，吹塑，压制等方法成型。（1）注塑）注塑 注塑成型为注塑成型为PA最主要的成型方法。最主要的成型方法。PA的粘度的粘度低、易流动，应采用自锁喷嘴，低、易

10、流动，应采用自锁喷嘴，模具要考虑排气。模具要考虑排气。可用于注塑的尼龙主要有可用于注塑的尼龙主要有PA6、PA66、PA1010，其余用量相对较少。其余用量相对较少。（2）挤出挤出 挤塑主要采用单螺杆成型，近年来双螺杆技挤塑主要采用单螺杆成型，近年来双螺杆技术也已成型，选用排气式挤出机，主要用来生产术也已成型，选用排气式挤出机，主要用来生产尼龙管和尼龙棒。如尼龙管和尼龙棒。如PA11/12软管（主要用作汽软管（主要用作汽车输油管）。车输油管）。尼尼龙龙棒棒是是PA1010的的特特色色产产物物，也也是是我我国国的的特特色色产产品品，广广泛泛用用作作机机械械部部件件，如如齿齿轮轮、密密封封件件、轴

11、套等。轴套等。1.4 聚酰胺类塑料的应用聚酰胺类塑料的应用 PA作为工程塑料中最大最重要的品种，广作为工程塑料中最大最重要的品种，广泛应用于汽车、机械、包装、电子泛应用于汽车、机械、包装、电子/电器及日用电器及日用等领域。等领域。1.4.1汽车工业汽车工业 在车用塑料材料中，在车用塑料材料中，PA因为具有较好的刚因为具有较好的刚性、优越的力学性能和耐化学腐蚀性而在汽车性、优越的力学性能和耐化学腐蚀性而在汽车的发动机系统、车灯系统和空调系统中得到广的发动机系统、车灯系统和空调系统中得到广泛应用，如发动机的冷却风扇和冷却风扇支架、泛应用，如发动机的冷却风扇和冷却风扇支架、空调的风门、车灯装饰框等。

12、空调的风门、车灯装饰框等。1.4.2 机械工业机械工业 利用利用PA的高力学性能、耐磨性和自润滑的高力学性能、耐磨性和自润滑性，可以广泛用于制造齿轮、涡轮、垫片、螺性，可以广泛用于制造齿轮、涡轮、垫片、螺栓、螺母和轴承等栓、螺母和轴承等。1.4.3 电子电子/电器电器 主要用于电饭煲、吸尘器、高频食品加主要用于电饭煲、吸尘器、高频食品加热器以及接线柱、开关和电阻器等。热器以及接线柱、开关和电阻器等。1.4.4 包装材料包装材料 利用利用PA的气体阻隔性，的气体阻隔性，与与HDPE共混和复合共混和复合，主要用于肉、火腿等冷冻食品的包装。，主要用于肉、火腿等冷冻食品的包装。1.4.5 日用品日用品

13、 PA为第一代拉链材料，目前仍大量使用。为第一代拉链材料，目前仍大量使用。此外用于一次性打火机壳体、头盔、管钳、扳此外用于一次性打火机壳体、头盔、管钳、扳手等。手等。1.4.6 体育用品体育用品 主要有滑雪板、球拍线及框、冲浪板、钓鱼主要有滑雪板、球拍线及框、冲浪板、钓鱼杆和线等。杆和线等。1.4.7 医疗器械医疗器械 可用于输血管、输液器、手术缝合线及假发可用于输血管、输液器、手术缝合线及假发等。等。1.5 其它品种尼龙其它品种尼龙 随着汽车的小型化、电子电气设备的高随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对性能化、机械设备轻量化的进程加快，对PA的需求将更高更大

14、。的需求将更高更大。聚酰胺的优点与缺点聚酰胺的优点与缺点:优点优点：优良的耐磨性、耐磨擦和自润滑性，较：优良的耐磨性、耐磨擦和自润滑性，较好的力学性能，耐油性、气体阻隔性、耐疲劳好的力学性能，耐油性、气体阻隔性、耐疲劳性好。性好。缺点缺点：吸湿性大，耐酸性差，在潮湿环境中尺：吸湿性大，耐酸性差，在潮湿环境中尺寸变化率大，且对力学和电学性能影响大。寸变化率大，且对力学和电学性能影响大。1.5.1 增强尼龙增强尼龙 玻璃纤维增强玻璃纤维增强PA在在20世纪世纪50年代就有研究，年代就有研究，但形成产业化是但形成产业化是20世纪世纪70年代。以玻璃纤维为年代。以玻璃纤维为增强材料，增强材料，PA的力

15、学性能、硬度、蠕变性、尺的力学性能、硬度、蠕变性、尺寸稳定性和耐热性都有明显提高。寸稳定性和耐热性都有明显提高。用金属纤维增强用金属纤维增强PA，不仅获得高模量，还不仅获得高模量，还具导电性。具导电性。用矿物也有很好的增强效果，并且使加工成用矿物也有很好的增强效果，并且使加工成型更容易，成本降低。型更容易，成本降低。二硫化钼和聚四氟乙烯也是聚酰胺的增强材二硫化钼和聚四氟乙烯也是聚酰胺的增强材料，且可提高耐磨性。料，且可提高耐磨性。1.5.2 单体浇铸尼龙单体浇铸尼龙（MCPA）单体浇铸尼龙单体浇铸尼龙（MCPA）又称为又称为MC尼龙或尼龙或铸型尼龙。以己内酰胺或戊内酰胺为单体，采铸型尼龙。以己

16、内酰胺或戊内酰胺为单体，采用碱聚合法在模具中边聚合边成型。用碱聚合法在模具中边聚合边成型。MCPA的分子量比的分子量比PA6大一倍，其力学性大一倍，其力学性能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐磨性、冲击强能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐磨性、冲击强度、耐热性、吸水性及电性能等都度、耐热性、吸水性及电性能等都比比PA6高约高约一倍以上。一倍以上。1.5.3 透明尼龙透明尼龙 化学法制备透明尼龙是通过引入立体障碍组化学法制备透明尼龙是通过引入立体障碍组分来抑制尼龙的结晶，产生非结晶或难结晶的分来抑制尼龙的结晶，产生非结晶或难结晶的结构，仍可保持原有的强韧性。结构，仍可保持原有的强韧性。如对苯二甲酰三甲基己二胺

17、（如对苯二甲酰三甲基己二胺（Trogamid-T），），透光率可透光率可达达90以上，吸水率以上，吸水率为为0.41，不易，不易擦伤，热稳定性好，冲击性能突出，尺寸稳定擦伤，热稳定性好，冲击性能突出，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀性好。性好，耐化学腐蚀性好。1.5.4芳香尼龙芳香尼龙 芳香尼龙为芳香尼龙为20世纪世纪60年代开发的耐高温、年代开发的耐高温、耐辐射、耐腐蚀的新型耐辐射、耐腐蚀的新型PA品种。目前应用的品种。目前应用的主要品种有聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯主要品种有聚间苯二甲酰间苯二胺和聚对苯酰胺两种。酰胺两种。（1）聚间苯二甲酰间苯二胺（）聚间苯二甲酰间苯二胺（mPIPA），），俗称芳

18、纶俗称芳纶1313。lmPIPA具有优异的力学性能和耐热性具有优异的力学性能和耐热性,可在可在200下连续使用，熔点为下连续使用，熔点为410；lmPIPA电绝缘性一般，但在较高温度或湿度下电绝缘性一般，但在较高温度或湿度下仍能保持较好的电性能；仍能保持较好的电性能；lmPIPA难燃，具有自熄性；难燃，具有自熄性；lmPIPA耐老化性和耐辐射性优异，耐光性较差；耐老化性和耐辐射性优异，耐光性较差；lmPIPA主要用于纤维和耐高温膜、耐高温装饰主要用于纤维和耐高温膜、耐高温装饰板、防火墙、板、防火墙、H级绝缘材料及耐辐射材料等。级绝缘材料及耐辐射材料等。（2）聚对苯酰胺（）聚对苯酰胺（mPTPA

19、），），俗称芳纶俗称芳纶1414 mPTPA拉伸强度为拉伸强度为200MPa，软化温度为软化温度为280，耐候性、耐疲劳性和尺寸稳定性好，线，耐候性、耐疲劳性和尺寸稳定性好，线膨胀系数低，是近年来开发最快的高强度、高膨胀系数低，是近年来开发最快的高强度、高模量、高耐温纤维，也可制成薄膜或层压材料。模量、高耐温纤维，也可制成薄膜或层压材料。思考题：思考题：1 1、mpmp型、型、p p型型PAPA分子链上氢键形成有什么分子链上氢键形成有什么规律？规律？2 2、试述试述mpmp型、型、p p型型PAPA分子结构特点？分子结构特点？3 3、试述脂肪族、试述脂肪族PAPA结构特点和性能特点？结构特点和

20、性能特点？2.1 2.1 聚碳酸酯类塑料简介聚碳酸酯类塑料简介 聚碳酸酯为大分子链上含有碳酸酯型重复聚碳酸酯为大分子链上含有碳酸酯型重复结构单元结构单元 的一类聚合物，的一类聚合物，Polycarbonate,PC。聚碳酸酯是第二大通用工程塑料，聚碳酸酯是第二大通用工程塑料，是五大工是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。年来增长速度最快的通用工程塑料。PC生产主要集中在美国、西欧和日本，上述三大产地生产能力约占世界总生产能力的90%。目前世界聚碳酸酯工业发展呈现两大特点：一、生产更趋集中和垄断，德国拜耳公司、美国

21、GE化学公司、道化学公司及日本帝人公司的生产能力占世界总生产能力的80%左右。二、亚洲发展迅速。世界著名聚碳酸酯生产商纷纷来亚洲投资建厂，据不完全统计，19972004年建设的聚碳酸酯装置70%在亚洲。我国目前能维持生产仅有3家，分别为常州合成化工总厂3000吨/年(光气法)、上海中联化工厂1200吨/年(酯交换法)、重庆长风化工厂1000吨/年(酯交换法)。与国外公司相比，不仅规模极小，而且技术落后，远远不能满足国内需求。目前在华投资聚碳酸酯的国际跨国公司，主要有德国拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕泾化工区18亿美元的第一期投资中，包括20万吨年聚碳酸酯及配套的20万吨年双酚A项目，于200

22、5年建成。日本帝人公司从2005年4月开始在浙江省生产聚碳酸酯树脂，投资5亿美元，2007年形成年产10万吨聚碳酸酯的生产规模。2.2 聚碳酸酯类塑料的结构性能聚碳酸酯类塑料的结构性能2.2.1 PC的结构与性能的结构与性能PC的性能为分子链中各种基团的综合反映：的性能为分子链中各种基团的综合反映：亚苯基亚苯基，提供刚性、力学性能和耐化学稳，提供刚性、力学性能和耐化学稳定性，提高玻璃化温度和熔融温度；定性，提高玻璃化温度和熔融温度；羰基羰基，增加刚性；，增加刚性；酯基酯基，电绝缘性和耐化学稳定性差；，电绝缘性和耐化学稳定性差；氧基氧基，赋予柔性和冲击性能，增加在有机，赋予柔性和冲击性能，增加在

23、有机溶剂中的溶解性。溶剂中的溶解性。2.2.2 PC的性能的性能（1）一般性能）一般性能 PC为透明的白色或微黄色的硬而韧的为透明的白色或微黄色的硬而韧的树脂，吸水率较大，燃烧时慢燃，离火后树脂，吸水率较大，燃烧时慢燃，离火后自熄，火焰呈黄色，熔融起泡，燃烧时发自熄，火焰呈黄色，熔融起泡，燃烧时发出烂花果味。出烂花果味。（2）力学性能）力学性能 PC的力学性能十分优良，属于硬而韧的力学性能十分优良，属于硬而韧的材料。的材料。PC的拉伸强度和弯曲强度都较高，并受温的拉伸强度和弯曲强度都较高，并受温度的影响小，其冲击强度为热塑性塑料中度的影响小，其冲击强度为热塑性塑料中最好的；最好的；PC的抗蠕变

24、性能优于的抗蠕变性能优于PA和和POM，尺寸稳定尺寸稳定性好。性好。PC的耐磨性一般，耐疲劳强度低，易产生的耐磨性一般，耐疲劳强度低，易产生应力开裂，缺口敏感性高。应力开裂，缺口敏感性高。（3）热学性能学性能PC的耐高低温性好，可在的耐高低温性好，可在130至至130温温度范围内使用；热变形温度可达度范围内使用；热变形温度可达130140；脆化温度在；脆化温度在100以下。没有明显的熔以下。没有明显的熔点，在点，在220230呈熔融状态，熔融粘度较呈熔融状态，熔融粘度较高。高。PC的线膨胀系数和热导系数都较小。的线膨胀系数和热导系数都较小。（4）电学性能）电学性能 PC的分子极性小、玻璃化转变

25、温度高、的分子极性小、玻璃化转变温度高、吸水性低，因此具有较为优良的电绝缘性能。吸水性低，因此具有较为优良的电绝缘性能。且其电性能在很宽的温度和湿度范围内变化且其电性能在很宽的温度和湿度范围内变化较小。较小。（5）光学性能）光学性能 PC为最优异的光学塑料品种之一，透光为最优异的光学塑料品种之一，透光率可达率可达93，适于透镜材料。但由于其硬度，适于透镜材料。但由于其硬度低、耐磨性差、双折射高，不能作为高档光低、耐磨性差、双折射高，不能作为高档光学材料。学材料。（6）环境性能境性能PC可耐有机酸、稀无机酸、油、脂肪烃可耐有机酸、稀无机酸、油、脂肪烃及醇类，但不耐氯烃、稀碱、浓酸、胺及醇类，但不

26、耐氯烃、稀碱、浓酸、胺类、酯及酮等，可溶于二氯甲烷、氯苯类、酯及酮等，可溶于二氯甲烷、氯苯及甲酚等溶剂中。及甲酚等溶剂中。PC不耐不耐60以上的热水，长期接触会导以上的热水，长期接触会导致应力开裂并失去韧性；致应力开裂并失去韧性；PC耐紫外线性不好，用于户外需加入紫耐紫外线性不好，用于户外需加入紫外线吸收剂。外线吸收剂。2.3 聚碳酸聚碳酸酯类塑料的成型加工塑料的成型加工2.3.1 PC的加工特性的加工特性PC在在加工前必须干燥处理加工前必须干燥处理，使含水量小于，使含水量小于0.02。PC的熔体粘度高，的熔体粘度高，PC熔体受剪切速率的影响很熔体受剪切速率的影响很小，小，对温度变化非常敏感对

27、温度变化非常敏感。PC的刚性大，制品中的刚性大，制品中易产生内应力易产生内应力，需对制品进，需对制品进行行退火处理退火处理。PC为无定形聚合物，为无定形聚合物，成型收缩率低成型收缩率低。成型时的收。成型时的收缩性大致各向同性，有利于成型高精度的制品。缩性大致各向同性，有利于成型高精度的制品。2.3.2 PC的加工方法的加工方法PC可用可用注塑，挤出，吹塑注塑，挤出，吹塑等方法成型。等方法成型。（1）注塑注塑 选用中低粘度的选用中低粘度的PC树脂。树脂。注射时一般采用高温、高压、快速成型法。注射时一般采用高温、高压、快速成型法。(2)挤出挤出 选用高低粘度的选用高低粘度的PC树脂。树脂。采用渐变

28、型螺杆，长径比为采用渐变型螺杆，长径比为1820。（3）吹塑）吹塑 PC在在170220时呈高弹态，可采用吹塑和时呈高弹态，可采用吹塑和辊压等方法成型加工。辊压等方法成型加工。PC广泛应用于汽车、电子电气、广泛应用于汽车、电子电气、光学存储（光盘基材）、建筑建材、光学存储（光盘基材）、建筑建材、办公设备、包装、运动器材、医疗办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域等高科技领域保健等领域等高科技领域。2.4 聚碳酸聚碳酸酯类塑料的塑料的应用用2.4.1用作光盘的基础材料用作光盘的基础材料 平均平均1千克聚碳酸酯树脂大约可生产千克聚碳酸酯树脂大约可生产55张张光盘。目前我国成为世界上第二大光盘消费

29、国，光盘。目前我国成为世界上第二大光盘消费国，据不完全统计，国内现有光盘生产线据不完全统计，国内现有光盘生产线200余条，余条，年需用聚碳酸酯达年需用聚碳酸酯达5万吨。以前全部依赖进口万吨。以前全部依赖进口光盘级聚碳酸酯生产，随着拜耳公司上海光盘光盘级聚碳酸酯生产，随着拜耳公司上海光盘品级聚碳酸酯投产，未来几年光盘对聚碳酸酯品级聚碳酸酯投产，未来几年光盘对聚碳酸酯需求仍将保持需求仍将保持20%以上高速度增长以上高速度增长。2.4.2 用作眼镜的透镜材料用作眼镜的透镜材料聚聚碳碳酸酸酯酯透透镜镜的的优优点点是是抗抗冲冲击击强强度度高高，安安全全性性好好；折折射射指指数数高高，可可使使用用较较薄薄

30、的的镜镜片片；相相对对密密度度较较低低，可可减减轻轻镜镜片片的的质质量量；对对紫紫外外光光具具有有高高屏屏蔽蔽性性。可可以以注注塑塑成成型型，而而提提高高镜镜片片的的生生产产效率。效率。聚聚碳碳酸酸酯酯镜镜片片主主要要用用于于儿儿童童眼眼镜镜（约约占占总总量量的的30）、太太阳阳镜镜和和安安全全镜镜（占占20）和和成成人人眼眼镜镜（占占50）。成成人人处处方方眼眼镜镜是是增增长长最最快快的的市市场场，在在过过去去的的78年年内内，国国外外成成人人眼眼镜镜市市场场以年均以年均2025的速度增长。的速度增长。2.4.3 用作照明灯具和器材用作照明灯具和器材主主要要用用于于室室外外和和商商厦厦灯灯具

31、具，这这些些应应用用要要求求其其材材料料具具有有防防破破坏坏功功能能。聚聚碳碳酸酸酯酯也也用用于于透透镜镜散散射器、舞台用灯和机场跑道标识。射器、舞台用灯和机场跑道标识。2.4.4 用作汽车零部件材料用作汽车零部件材料 聚聚碳碳酸酸酯酯树树脂脂在在汽汽车车领领域域的的应应用用领领域域和和消消费费均均有有所所增增加加。例例如如灯灯具具，现现代代汽汽车车头头灯灯要要求求造造型型美美观观，形形状状复复杂杂多多样样，灯灯玻玻璃璃要要有有很很高高的的弯弯曲曲率率，使使用用传传统统玻玻璃璃制制造造头头灯灯在在工工艺艺技技术术上上一一直直相相当当困困难难，而而用用聚聚碳碳酸酸酯酯代代替替玻玻璃璃之之后后，就

32、大大降低了加工难度。就大大降低了加工难度。聚聚碳碳酸酸酯酯树树脂脂可可制制成成耐耐磨磨损损的的汽汽车车用用玻玻璃璃，这这种种玻玻璃璃质质轻轻、抗抗碎碎、耐耐用用，成成本本与与普普通通玻玻璃璃不相上下。不相上下。2.4.5 用于建筑物玻璃制造用于建筑物玻璃制造 聚聚碳碳酸酸酯酯玻玻璃璃用用于于学学校校、医医院院、住住宅宅、银银行行以以及及政政府府规规定定的的必必须须使使用用防防碎碎玻玻璃璃和和片片材材的的地地方方，抗抗冲冲强强度度比比普普通通玻玻璃璃高高250多多倍倍，比比标标准准丙丙烯烯酸酸酯酯玻玻璃璃片片材材高高30多多倍倍，具具有有优优良良的的抗抗碎碎性性能能和和抗抗磨磨性性能能，而而且且

33、抗抗热热畸畸变变性性能能优优于于丙丙烯酸酯玻璃、但价格高于丙烯酸酯和普通玻璃。烯酸酯玻璃、但价格高于丙烯酸酯和普通玻璃。聚碳酸酯阳光板，有聚碳酸酯阳光板，有“透明塑料之王透明塑料之王”的美称，的美称，包括：中空板系列（又称不碎玻璃、卡布隆），包括：中空板系列（又称不碎玻璃、卡布隆），实心板系列（又称耐力板、透明钢板），实心板系列（又称耐力板、透明钢板），它它有有良良好好抗抗冲冲击击、隔隔热热、隔隔音音、采采光光、防防紫紫外外线线、阻阻燃燃等等优优点点，应应用用于于公公用用、民民用用建建筑筑的的采采光光和和档档雨雨棚棚、通通道道顶顶棚棚、高高架架路路隔隔音音墙墙、商商场场顶顶盖盖、植植物物温温室

34、室，是是目目前前世世界界上上最最理理想想的的一一种种光光棚棚材材料料，是是现现代代建建筑筑装装饰饰界界广广泛泛推推崇崇和和赞赞誉誉的的最最新新一一代代产产品。品。2.4.6 用于电子用于电子/电器领域电器领域 在电子电器行业，在电子电器行业，PC可用于低压电柜的接可用于低压电柜的接线座、各种绝缘插件、绝缘套管、机床电机保线座、各种绝缘插件、绝缘套管、机床电机保护开关、空心砖外壳、仪表外壳和办公室自动护开关、空心砖外壳、仪表外壳和办公室自动化设备，还可以制造聚合物光纤的芯材；化设备，还可以制造聚合物光纤的芯材；PC及及PC合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机零合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机

35、零件；件；PC薄膜可用于电容器、录像带、录音带及薄膜可用于电容器、录像带、录音带及磁带等。磁带等。2.4.7 用于医疗保健用品用于医疗保健用品 PC耐耐高高能能辐辐射射杀杀菌菌，耐耐蒸蒸煮煮和和烘烘烤烤消消毒毒，可可用用于于采采血血标标本本器器具具，血血液液充充氧氧器器，外外科科手手术术器械，肾透析器以及医药包装等。器械，肾透析器以及医药包装等。由由于于其其耐耐化化学学品品性性较较差差，在在化化学学药药品品存存在在下下易易引引起起内内应应力力开开裂裂，如如PC在在人人工工透透析析器器、人人工工肺肺等等医医疗疗器器械械中中应应用用要要解解决决高高温温消消毒毒导导致致裂裂纹纹的的老老化化现现象象，

36、若若克克服服这这些些缺缺点点，PC在在医医疗疗器器械械中中应应用用可可迅迅速速扩扩大大。表面金属化的汽车部件，表面金属化的汽车部件，PC表面金属化后具有表面金属化后具有良好的金属光泽及高强度，广泛应用于各种汽良好的金属光泽及高强度，广泛应用于各种汽车零部件中。车零部件中。另外表面金属化的另外表面金属化的PC还可以作为电磁波的屏蔽还可以作为电磁波的屏蔽材料，应用于计算机中。材料，应用于计算机中。低残留有害物的食品容器，工业合成低残留有害物的食品容器，工业合成PC是双酚是双酚A型，由于合成时有微量未反应的单体双酚型，由于合成时有微量未反应的单体双酚A残留在树脂中，在作为饮用水桶和食品容器时，残留在

37、树脂中，在作为饮用水桶和食品容器时，易被溶出而影响人们身体健康，因此要开发卫易被溶出而影响人们身体健康，因此要开发卫生级的生级的PC树脂，用作饮水桶和其他食品容器的树脂，用作饮水桶和其他食品容器的生产与使用，国内应用前景非常看好。生产与使用，国内应用前景非常看好。2.5 PC的改性的改性2.5.1 增强增强PC 以玻璃纤维、碳纤维及硼纤维等为增强以玻璃纤维、碳纤维及硼纤维等为增强材料，增强材料，增强后后PC的力学性能、疲劳强度、的力学性能、疲劳强度、尺寸稳定性和耐热性、耐应力开裂性都有明尺寸稳定性和耐热性、耐应力开裂性都有明显提高，降低吸水性、线膨胀系数和成型收显提高，降低吸水性、线膨胀系数和

38、成型收缩率。但冲击强度会有所下降，加工性能变缩率。但冲击强度会有所下降，加工性能变差，制品失去透明性。差，制品失去透明性。玻纤的用量以玻纤的用量以1040为宜。为宜。玻玻璃璃纤纤维维增增强强的的PC可可用用于于替替代代铝铝、锌锌等等压压铸铸领领域域的的负负荷荷件件及及尺尺寸寸要要求求极极高高的的制制品品，广广泛泛用用于于机机械械、仪仪表表、电电气气、电电讯讯等等工工业业产产品品中中，例例如如制制造造电电动动工工具具外外壳壳、电电子子计计算算机机零零件件、飞飞机机零零件件、宇宇航航员员头头盔盔、自自行行车车零零件件和和其其他他对对刚刚性性、尺尺寸寸稳稳定定、耐耐冲冲击击有有较较高高要要求的零部件

39、。求的零部件。通用仪表密封箱（玻纤增强通用仪表密封箱（玻纤增强PC）2.5.2 PC合金合金1、PC/ABS合金合金PC与与ABS共混物可以综合二者的优良性能：共混物可以综合二者的优良性能：一一方方面面可可以以提提高高ABS的的耐耐热热性性、抗抗冲冲击击和和拉拉伸伸强强度度，另另一一方方面面可可以以降降低低PC的的成成本本和和熔熔体体粘粘度度，改改善善加加工工性性能能，减减少少制制品品内内应应力力和和冲冲击强度对制品厚度的敏感性。击强度对制品厚度的敏感性。适适于于制制作作薄薄壁壁及及复复杂杂形形状状制制品品，应应用用于于汽汽车车内内外外部部件件、电电脑脑及及周周边边设设备备、通通讯讯器器材材、

40、家家电等多个领域。电等多个领域。2、PC/HDPE 合金合金 采用机械共混法，可降低采用机械共混法，可降低PC 熔体粘度，熔体粘度，改善加工性能，提高冲击强度，改善耐应力改善加工性能，提高冲击强度，改善耐应力开裂性。开裂性。3、PC/POM 合金合金 两者可以任意比例混合，在两者可以任意比例混合，在POM为为30以下时以下时，PC的力学性能变化不大，但可显著的力学性能变化不大，但可显著提高耐溶剂性和耐应力开裂性，耐热性也有提高耐溶剂性和耐应力开裂性，耐热性也有明显提高。明显提高。4、PC/PA合金合金 耐化学腐蚀性好、冲击强度高，可用于耐化学腐蚀性好、冲击强度高，可用于汽车、家电和光盘等。汽车

41、、家电和光盘等。5、PC/PMMA合金合金 耐溶剂性、缺口冲击性、耐热性、耐紫外耐溶剂性、缺口冲击性、耐热性、耐紫外线性、加工性好，制品具有珍珠般光泽。可线性、加工性好，制品具有珍珠般光泽。可用于装饰品生产。用于装饰品生产。思考题：思考题：1 1、双酚、双酚A A型型PCPC分子链是刚性链，为什么分子链是刚性链，为什么具有优异的韧性？具有优异的韧性？2 2、双酚、双酚A A型型PCPC可以结晶吗？为什么一般可以结晶吗？为什么一般总是得到无定型制品？总是得到无定型制品？3 3、双酚、双酚A A型型PCPC有哪些工艺特性？对成型有哪些工艺特性？对成型加工有何影响？加工有何影响？热热塑塑性性聚聚酯酯

42、树树脂脂是是一一类类由由饱饱和和的的二二元元酸酸和和饱饱和和二二元元醇醇经经缩缩聚聚反反应应得得到到的的在在大大分分子子主主链链上上具有酯基重复结构单元的线形聚合物。具有酯基重复结构单元的线形聚合物。主主要要工工业业化化品品种种为为聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二醇醇酯酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。）。PET最最早早由由日日本本帝帝人人公公司司首首先先开开发发成成功功，并并制成了玻璃纤维增强的制成了玻璃纤维增强的PET工程塑料制品。工程塑料制品。现现在在全全球球共共有有30多多家家公公司司生生产产40多多种种PET产产品品，生生产产厂厂家家主主要要集集中

43、中在在美美国国、日日本本和和西西欧欧，包括伊士曼、通用、巴斯夫、三菱等公司。包括伊士曼、通用、巴斯夫、三菱等公司。PBT最最早早由由塞塞拉拉尼尼斯斯公公司司实实现现工工业业化化生生产产，同同年年伊伊士士曼曼、通通用用、巴巴斯斯夫夫等等公公司司也也相相继继投投入入工工业业化化生生产产，目目前前全全球球共共有有40多多家公司生产这种产品。家公司生产这种产品。PBT由由于于具具有有综综合合性性能能优优良良、原原料料来来源源丰丰富富、设设备备投投资资少少、生生产产工工艺艺成成熟熟、能能耗耗较较低低等等特特点点，近近20年年来来的的增增长长率率一一直直保保持持在两位数的水平。在两位数的水平。3.1 3.

44、1 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二醇醇酯酯（Polyethylene Terephthalte,PET）是是对对苯苯二二甲甲酸酸与与乙乙二二醇的缩聚产物，是一种线型热塑性塑料。醇的缩聚产物，是一种线型热塑性塑料。PET由由于于性性能能优优良良，成成本本低低，用用途途非非常常广广，根根据据其其制制品品形形式式，可可分分为为四四类类：聚聚酯纤维、薄膜、工程注塑件、瓶类。酯纤维、薄膜、工程注塑件、瓶类。3.1.1 PET3.1.1 PET的结构与性能的结构与性能一、结构直接酯化法制备直接酯化法制备PET酯交换法制备酯交换法制备PET（1）酯交换）酯交换（2

45、）缩聚）缩聚 PETPET的性能为分子链中各种基团的综合反映：的性能为分子链中各种基团的综合反映：苯撑基苯撑基，提供刚性、力学性能和耐化学稳定性，提供刚性、力学性能和耐化学稳定性，提高玻璃化温度和熔融温度；提高玻璃化温度和熔融温度；酯基酯基，赋予较强的分子间作用力、一定的吸水，赋予较强的分子间作用力、一定的吸水性和水解性，与苯撑基形成大共轭体系，更增性和水解性，与苯撑基形成大共轭体系，更增大了分子链的刚性；大了分子链的刚性；乙基乙基，赋予分子链一些柔性，但影响不大。，赋予分子链一些柔性，但影响不大。PETPET大分子链规整，各基团排列整齐，具有一大分子链规整，各基团排列整齐，具有一定的结晶取向

46、能力，故而具有较高的成膜性和定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性和成纤性，但由于主链的刚性和体积效应导致其成纤性，但由于主链的刚性和体积效应导致其结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长产周期长。由于酯基和苯环间形成了共轭体系，成为一个整体，增加了分子链刚性，当大分子链围绕着这个刚性基团转动时，由于位阻较大，分子只能作为一个整体运动，从而使得柔性烷基的作用无法发挥，所以聚对苯二甲酸乙二醇酯大分子链刚性较大，韧性较差，冲击强度较低。二、性能（1）一般性能）一般性能 PET为为无色透明或乳白色不透明的固无色透明或乳白色不透明的固体，密度变化范围较大

47、，不易着火和燃烧，体，密度变化范围较大，不易着火和燃烧，燃烧时熔融并爆裂成碎片，火焰呈橙色，燃烧时熔融并爆裂成碎片，火焰呈橙色，有少量黑烟，离火缓慢自熄，有酸味。有少量黑烟，离火缓慢自熄，有酸味。（1）力学性能）力学性能 PET在较宽的温度范围内具有优良的物理在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，耐蠕变性，耐疲劳性，耐磨耗摩机械性能，耐蠕变性，耐疲劳性，耐磨耗摩擦性、尺寸稳定性都很好擦性、尺寸稳定性都很好。缺点是冲击性能。缺点是冲击性能差。差。取向和玻纤增强对取向和玻纤增强对PET的力学性能影响很的力学性能影响很大。大。FR-PET是以玻璃纤维增强的是以玻璃纤维增强的PET树脂，树脂，力学

48、强度和抗蠕变性都有大幅度提高。力学强度和抗蠕变性都有大幅度提高。（3）电学性能）电学性能 虽虽然然PET的的分分子子含含有有酯酯基基，仍仍具具有有较较为为优优良良的的电电绝绝缘缘性性能能，但但其其电电性性能能随随温温度度的的升升高会略有下降。高会略有下降。（2）热学性能）热学性能 PET玻璃化转变温度在玻璃化转变温度在6780之间；熔之间；熔融温度为融温度为250260；最高连续使用温度为；最高连续使用温度为120，热变形温度仅为，热变形温度仅为63。FR-PET的耐热性有很大提高，热变形温度的耐热性有很大提高，热变形温度可达可达220240，且力学性能受温度影响不大，且力学性能受温度影响不大

49、。（4）环境性能）环境性能PET可耐油、脂肪烃类，室温下不受氯仿、乙可耐油、脂肪烃类，室温下不受氯仿、乙酸、甲醇、乙酸乙酯及丙酮等影响，可溶于苯酸、甲醇、乙酸乙酯及丙酮等影响，可溶于苯甲醇、硝基苯及三甲酚等溶剂中。甲醇、硝基苯及三甲酚等溶剂中。PET遇强酸强碱或水蒸气会水解，稀碱在较高遇强酸强碱或水蒸气会水解，稀碱在较高温度下也会导致其水解，氨水的破坏更甚；对温度下也会导致其水解，氨水的破坏更甚；对氢氟酸和有机酸稳定。氢氟酸和有机酸稳定。PET具有优良的耐候性。具有优良的耐候性。3.2 3.2 聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸丁丁二二醇醇酯酯（Polybuty

50、lene Terephthalte,PBT）是是对对苯苯二二甲甲酸酸与与丁丁二二醇的缩聚产物，是一种线型热塑性塑料。醇的缩聚产物，是一种线型热塑性塑料。PBT聚聚合合生生产产技技术术是是在在PET基基础础上上开开发发的的，在在国国外外比比较较成成熟熟和和完完善善，主主要要有有直直接酯化法和酯交换法。接酯化法和酯交换法。PBT固固相相缩缩聚聚法法是是目目前前缩缩聚聚工工艺艺中中的的新新技技术术，此此方方法法将将对对苯苯二二甲甲酸酸二二甲甲酯酯（DMT）与与1，4丁丁二二醇醇酯酯酯酯交交换换反反应应后后生生成成的的预预聚聚体体喷喷成成粉粉末末、微微粒粒或或挤挤压压成成片片状状、丝丝束束，再再切切成