當(dāng)前位置：工程塑料[gōng chéng sù liào]
發(fā)展簡(jiǎn)史
應(yīng)用
主要品種
聚苯硫醚
聚碳酸酯
聚甲醛
PBT
聚苯醚
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發(fā)布時(shí)間：2024-04-09 08:57:00
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工程塑料是在20世紀(jì)50年代才得到迅速發(fā)展的。尼龍66樹(shù)脂雖然早在1939年就已研制成功并投入生產(chǎn)，但當(dāng)時(shí)它主要用于制造合成纖維，直到50年代才突破純纖維傳統(tǒng)用途，經(jīng)過(guò)成型加工制造塑料。工程塑料真正得到迅速發(fā)展，是在50年代后期聚甲醛和聚碳酸酯開(kāi)發(fā)成功之后，它們的出現(xiàn)具有特別重大的意義。由于聚甲醛的高結(jié)晶性，賦予其優(yōu)異的機(jī)械性能，從而首次使塑料作為能替代金屬的材料而躋身于結(jié)構(gòu)材料的行列。以后隨著共聚甲醛的開(kāi)發(fā)成功以及螺桿式注射成型機(jī)的普及，進(jìn)一步確立工程塑料在材料領(lǐng)域中的重要地位。而聚碳酸酯則是具有優(yōu)良綜合性能的透明工程塑料，應(yīng)用廣泛，是發(fā)展最快的工程塑料之一，在工程塑料領(lǐng)域，其產(chǎn)量和消費(fèi)量?jī)H次于聚酰胺而居第二位。
1961年，美國(guó)杜邦公司開(kāi)發(fā)成功聚酰亞胺，打開(kāi)了通往特種工程塑料的發(fā)展道路。聚酰亞胺的出現(xiàn)還推動(dòng)了聚砜、聚苯硫醚和聚苯并咪唑等許多耐熱性工程塑料的開(kāi)發(fā)，對(duì)塑料工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
美國(guó)通用公司于1964年將其開(kāi)發(fā)的聚苯醚樹(shù)脂投入了工業(yè)化生產(chǎn)。
1980年，英國(guó)ICI公司開(kāi)發(fā)成功了熔點(diǎn)高達(dá)336℃的特種工程塑料聚醚醚酮（PEEK）。PEEK具有卓越的耐熱性、耐輻射性和耐化學(xué)藥品性，并能注射成型，因而引起了人們的普遍關(guān)注。以PEEK為基體，通過(guò)玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)制得的復(fù)合材料，已在航空和宇航領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。
20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)成功熱致液晶聚合物是特種工程塑料發(fā)展史上又一重大事件。液晶聚合物耐熱性優(yōu)異，使用溫度可達(dá)200℃以上，具有自增強(qiáng)、高強(qiáng)度、高模量、耐化學(xué)藥品等特性，熔體粘度低，成型方便，在電子工業(yè)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
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和通用塑料相比，工程塑料在機(jī)械性能、耐久性、耐腐蝕性、耐熱性等方面能達(dá)到更高的要求，而且加工更方便并可替代金屬材料。工程塑料被廣泛應(yīng)用于電子電氣、汽車(chē)、建筑、辦公設(shè)備、機(jī)械、航空航天等行業(yè)，以塑代鋼、以塑代木已成為國(guó)際流行趨勢(shì)。工程塑料已成為當(dāng)今世界塑料工業(yè)中增長(zhǎng)速度最快的領(lǐng)域，其發(fā)展不僅對(duì)國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)起著支撐作用，同時(shí)也推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。
工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用日益增多，主要用作保險(xiǎn)杠、燃油箱、儀表板、車(chē)身板、車(chē)門(mén)、車(chē)燈罩、燃油管、散熱器以及發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)零部件等。
在機(jī)械上，工程塑料可用于軸承、齒輪、絲杠螺母、密封件等機(jī)械零件和殼體、蓋板、手輪、手柄、緊固件及管接頭等機(jī)械結(jié)構(gòu)件上。
在電子電器上，工程塑料可用于電線電纜包覆、印刷線路板、絕緣薄膜等絕緣材料和電器設(shè)備結(jié)構(gòu)件上。
在家用電器上，工程塑料可用于電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)器、電視機(jī)、電風(fēng)扇、吸塵器、電熨斗、微波爐、電飯煲、收音機(jī)、組合音響設(shè)備與照明器具上。
在化工上，工程塑料可用于熱交換器、化工設(shè)備襯里等化工設(shè)備上和管材及管配件、閥門(mén)、泵等化工管路中。
由于我國(guó)汽車(chē)、電子和建筑等行業(yè)發(fā)展迅速，當(dāng)前，我國(guó)已成為全球工程塑料需求增長(zhǎng)最快的國(guó)家。據(jù)分析，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工程塑料的需求將會(huì)進(jìn)一步得到增長(zhǎng)，我國(guó)工程塑料行業(yè)發(fā)展前景十分廣闊。以家電行業(yè)來(lái)說(shuō)，僅以冰箱、冷柜、洗衣機(jī)、空調(diào)及各類小家電產(chǎn)品每年的工程塑料需求量將達(dá)60萬(wàn)噸左右。而用于通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及鐵路、公路建設(shè)等方面的工程塑料用量則更為驚人，預(yù)計(jì)今后數(shù)年內(nèi)總需求量將達(dá)到450萬(wàn)噸以上。
2010年，我國(guó)工程塑料消費(fèi)量達(dá)244.3萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)11%，是全球需求增長(zhǎng)最快的國(guó)家；2011年我國(guó)工程塑料消費(fèi)量為272萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)11.34%。預(yù)計(jì)到2013年我國(guó)工程塑料消費(fèi)量將達(dá)到337萬(wàn)噸，2015年達(dá)到417萬(wàn)噸。
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工程塑料主要包括聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚酰胺(尼龍,Polyamide,PA)、聚甲醛(Polyacetal,Polyoxy Methylene,POM)、聚苯醚(Polyphenylene Oxide,PPO)、聚酯(PET，PBT)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、聚芳基酯等。
聚酰胺
聚酰胺（PA，俗名：尼龍）由于獨(dú)特的低比重、高抗拉強(qiáng)度、耐磨、自潤(rùn)滑性好、沖擊韌性優(yōu)異、具有剛?cè)峒鎮(zhèn)涞男阅芏A得人們的重視，加之其加工簡(jiǎn)便、效率高、比重輕（只有金屬的1/7）、可以加工成各種制品來(lái)代替金屬，廣泛用于汽車(chē)及交通運(yùn)輸業(yè)。典型的制品有泵葉輪、風(fēng)扇葉片、閥座、襯套、軸承、各種儀表板、汽車(chē)電器儀表、冷熱空氣調(diào)節(jié)閥等零部件，大約每輛汽車(chē)消耗尼龍制品達(dá)3.6～4千克。聚酰胺在汽車(chē)工業(yè)的消費(fèi)比例最大，其次是電子電氣。
聚酰胺改性目的的不同，聚酰胺改性可分為增強(qiáng)、增韌、阻燃、填充和合金等類型。關(guān)于聚酰胺的納米復(fù)合材料的研究也取得了較大的進(jìn)展。
為得到具有更高強(qiáng)度和熱變形溫度的聚酰胺材料，將無(wú)機(jī)或有機(jī)纖維或填料加入聚酰胺基體中，用共混擠出的方法制得高強(qiáng)度聚酰胺復(fù)合材料。增強(qiáng)PA的品種繁多，幾乎所有的聚酰胺材料都可以制得增強(qiáng)品種。
主要商品化品種有：增強(qiáng)PA6、增強(qiáng)PA66、增強(qiáng)PA46、增強(qiáng)PA1010、增強(qiáng)PA610等。其中產(chǎn)量最大的是增強(qiáng)PA6和PA66。常用的聚酰胺增強(qiáng)材料有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維，無(wú)機(jī)晶須也被用于聚酰胺的增強(qiáng)。
簡(jiǎn)稱 PPS。
PPS 的突出性能有：①良好的耐熱性能，可在180～220℃溫度范圍內(nèi)使用；②耐腐蝕性接近聚四氟乙烯；③電性能優(yōu)異；④機(jī)械性能優(yōu)異；⑤阻燃性能好。
PPS 的不足之處有：①價(jià)格太高，在耐高溫塑料中屬于低價(jià)位，但比通用工程塑料高許多；②韌性差，性脆；③加工中粘度不穩(wěn)定。純 PPS 因性脆很少單獨(dú)使用，應(yīng)用的 PPS 為其改性能品種。具體有：40%玻璃纖維增強(qiáng) PPS(R4)，無(wú)機(jī)填充 PPS(R8)，碳纖維增強(qiáng) PPS(G6)等。PPS 用于汽車(chē)占45%，用于電子、電器占 30%，其他占 25%。PPS 的發(fā)展速度很快，預(yù)計(jì)它將成為第六大工程塑料。
聚碳酸酯（PC）既具有類似有色金屬的強(qiáng)度，同時(shí)又兼?zhèn)溲诱剐约皬?qiáng)韌性，它的沖擊強(qiáng)度極高，用鐵錘敲擊不能被破壞，能經(jīng)受住電視機(jī)熒光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又極好，并可施以任何著色。由于聚碳酸酯的上述優(yōu)良性能，已被廣泛用于各種安全燈罩、信號(hào)燈，體育館、體育場(chǎng)的透明防護(hù)板，采光玻璃，高層建筑玻璃，汽車(chē)反射鏡、擋風(fēng)玻璃板，飛機(jī)座艙玻璃，摩托車(chē)駕駛安全帽。用量最大的市場(chǎng)是計(jì)算機(jī)、辦公設(shè)備、汽車(chē)、替代玻璃和片材，CD和DVD光盤(pán)是最有潛力的市場(chǎng)之一。
聚甲醛（POM）是一種性能優(yōu)良的工程塑料，在國(guó)外有“奪鋼”、“ 超鋼”之稱。POM具有類似金屬的硬度、強(qiáng)度和鋼性，在很寬的溫度和濕度范圍內(nèi)都具有很好的自潤(rùn)滑性、良好的耐疲勞性，并富于彈性，此外它還有較好的耐化學(xué)品性。POM以低于其他許多工程塑料的成本，正在替代一些傳統(tǒng)上被金屬所占領(lǐng)的市場(chǎng)，如替代鋅、黃銅、鋁和鋼制作許多部件，自問(wèn)世以來(lái)，POM已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子電氣、機(jī)械、儀表、日用輕工、汽車(chē)、建材、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。在很多新領(lǐng)域的應(yīng)用，如醫(yī)療技術(shù)、運(yùn)動(dòng)器械等方面，POM也表現(xiàn)出較好的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一種熱塑性聚酯，非增強(qiáng)型的PBT與其它熱塑性工程塑料相比，加工性能和電性能較好。PBT玻璃化溫度低，模具溫度在50℃時(shí)即可迅速結(jié)晶，加工周期短。聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）被廣泛應(yīng)用于電子、電氣和汽車(chē)工業(yè)中。由于PBT的高絕緣性及耐溫性可用作電視機(jī)的回掃變壓器、汽車(chē)分電盤(pán)和點(diǎn)火線圈、辦公設(shè)備殼體和底座、各種汽車(chē)外裝部件、空調(diào)機(jī)風(fēng)扇、電子爐灶底座、辦公設(shè)備殼件。
簡(jiǎn)稱PPO。具有優(yōu)良的綜合性能，最大的特點(diǎn)是在長(zhǎng)期負(fù)荷下，具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和突出的電絕緣性，使用溫度范圍廣，可在-127～121℃范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。具有優(yōu)良的耐水、耐蒸汽性能，制品具較高的拉伸強(qiáng)度和抗沖強(qiáng)度，抗蠕變性也好。此外，有較好的耐磨性和電性能。主要用于代替不銹鋼制造外科醫(yī)療器械。在機(jī)電工業(yè)中可制作齒輪、鼓風(fēng)機(jī)葉片、管道、閥門(mén)、螺釘及其他緊固件和連接件等，還用于制作電子、電氣工業(yè)中的零部件，如線圈骨架及印刷電路板等。