为热变形温度大于300摄氏度制品选材.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,为热变形温度300（超高耐热）塑料的生产选材,1,塑料的耐热性,与玻璃、陶瓷、金属等传统材料相比，塑料的缺点之一就是耐热性不高，因此限制其在高温场合的应用。,有些塑料的耐热性可通过改性获得。填充、增强、加耐热剂、塑料共混,热变形温度即塑料的最高使用温度。温度大于300（超高耐热）的树脂很少，具体有五种。,2,通常耐热塑料的选用原则:,1.考虑耐热性高低 a.满足耐热性即可,不要选择太高,太高会造成成本的提高；b.尽可能选用通用塑料改性。耐热类塑料大都属于特种塑料类,其价格都很高;而通用类塑料的价格都比较低；c.尽可能选用耐热改性幅度大的通用塑料。2.考虑耐热环境因素 a.瞬时耐热性和长期耐热性;b.干式耐热或湿式耐热;c.耐介质腐蚀性;d.有氧耐热或无氧耐热;e.有载耐热和无载耐热,3,轴承,活塞环,继电器零件,4,树脂 热变形温度,聚苯酯 310,聚苯并咪唑（PBI）435,不熔聚酰亚胺（PI）360,LCP 315,聚硼二苯基硅氧烷（PBP）450,5,聚苯酯（PHB）,聚苯酯，又称聚对羟基苯甲酸或芳香族聚酯。,H,O,C,O,O,聚苯酯与金属的性能十分接近，在所有塑料中，其导热系数和在空气中的热稳定性最高，在高温下还呈现与金属相似的非粘性流动。,6,结构：,聚苯酯是链状的线性分子，但结晶度很高（大于90%），使它难以熔融流动，因而具有热固性塑料的成型特性。在聚苯酯的分子结构中，氢原子的数目比 主链中碳原子的数目少，而且所有原子的电子都能实现共轭结构，整个分子排列在同一平面上，因此具有极好的稳定性。,7,聚苯酯可在315下长期使用，短期使用温度可达370-425。,据说聚苯酯是所有已知高分子材料中热稳定性、热容量、自润滑性、硬度、电绝缘性、耐磨耗性等综合性能最好的品种。同时，它具有极好的介电强度和很小的介质损耗，并且不溶于任何有机溶剂和一般酸中，因此，作为耐高温工程塑料，具有广泛发展。,8,物理力学性能：,聚苯酯相对密度1.45，吸水率0.02%，它在很广的温度范围内具有很高的刚性，还有极好的耐压缩蠕变性，容易切削加工，有很高的承受负荷的能力，具有良好的自润滑性，耐辐射性也十分优良，耐候性良好。,9,热性能：,聚苯酯加热到538也不熔融，而仅在427发生类似金属的非粘性流动。聚苯酯的导热系数在所有塑料中也是最大的（为一般塑料的3-5倍）。它还有较低的线胀系数，同时对氯代烃等焊锡液也具有很高的抵抗性能。,电性能：,聚苯酯的电绝缘性优良，击穿电压很高，超过氟塑料，体积电阻可达1.2710,15,，由于聚苯酯的高结晶性，使它有较高的介电常数及较低介电损耗。,应用：,轴承、滑块、活塞环、密封材料、止推环、继电器零件、电机零件、绝缘环等。,10,聚苯并咪唑（PBI）,PBI,（聚苯并咪唑）是当今最为高档的工程热塑性塑料，具有最耐高温和最好的机械性能优点.,特征：,空气中最大允许使用温度极高(可以310度下持续工作，短时间最高使用温度可达500度).出色的机械强度和刚度保持力,出色的耐磨和摩擦性能,极低的线性热膨胀系数,固有的低可燃性，离子污染环境下的高纯度,低排气性(干性材料)。,11,PBI是一种新颖耐高温树脂。不溶于水，溶于强极性溶剂如二甲基乙酰胺等。在300350不软化。在空气中于400开始分解。有良好的热氧化稳定性、耐辐射性和机械性能。可制薄膜、层压材料、模压塑料、合成纤维、胶粘剂。用于宇宙航行材料、耐高温防护材料及传送带等。可由3,3-二氨基联苯胺和间苯二甲酸二苯酯制得。,12,PBI为黄到棕褐色无定型粉末，不溶于普通溶剂，稍溶于浓硫酸、冰醋酸和甲磺酸。密度1.3-1.4g/cm,3,。玻璃化温度高，低温性优良，在-196也不发脆，不燃，瞬时耐高温性好，耐腐蚀性优良，耐水解、耐酸碱，吸湿性与棉花相似，再火焰中收缩率低。,13,应用,：,通常用来制造要求极严的元器件以降低维护维修费用，并且使用寿命最长。已建立的应用领域有半导体和航空工业，白炽灯或荧光灯高温接触件，如真空杯、推指和保持架，电气接触器等。,14,不熔PI,聚酰亚胺纤维是高性能纤维的主要品种之一，是目前使用温度最高的有机纤维，可以在250-350下长期使用，与芳纶、聚苯硫醚纤维比较，在耐光、吸水性、耐热性等方面都更优越，是航空航天、环保、防火等领域急需的材料。其中聚酰亚胺纤维的在环保领域的主要用途是作为工业高温除尘过滤材料。,15,不溶性聚酰亚胺主要品种是聚均苯二苯醚亚胺，其分子结构为：,16,耐热性能,聚酰亚胺具有极其优异的耐热性能，这是因为组成聚酰亚胺分子主链的键能大，不易断裂分解。对于全芳香族聚酰亚胺，其热分解温度为500左右，而对于由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，其热分解温度也能达到600，是聚合物中热稳定性最高的品种之一。,电性能,聚酰亚胺分子结构中虽然含有相当数量的极性基团，如羰基，氨基，醚基，硫醚基等，单但因结构对称，玻璃化转变温度高和耐刚性大而影响了极性基团的活动，因此聚酰亚胺仍具有优良的电绝缘性能。在较宽的温度范围内偶极损耗小，而且耐电弧晕性突出，介电强度高，电性能频率变化小。,17,力学性能：,聚酰亚胺具有优良的力学性能，拉伸强度，弯曲强度以及压缩强度都比较高，而且还具有突出的抗蠕变性能，尺寸稳定性，因此十分适于制作高温下尺寸精度要求高的制品。,聚酰亚胺具有优良的综合性能，可在250的高温下连续使用，在室温下的拉伸强度可高达200MPa;抗蠕变性能好，阻燃性能好，具有自熄性，耐化 学药品性优良，能耐绝大部分的化学药品，耐辐射性好。,应用：,薄膜、涂料、纤维、泡沫塑料、工程塑料、胶黏剂、电-光材料、微电子器件中等。,18,LCP,LCP,中文名称叫液晶聚合物。LCP是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物，,是一种由刚性分子链构成的，在一定物理条件下能出现既有液体的流动性又有晶体的物理性能各向异性状态（此状态称为液晶态）的高分子物质。,其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定（一维或二维）的有序性。它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能。,液晶高分子材料具有一系列优异的性能，如高强度、高模量、突出的耐热性、极小的线膨胀系数、优良的耐燃性、电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐气候老化和能透微波，以及优异的成型加工性能等。,19,液晶高分子聚合物树脂一般为米黄色，也有呈白色的不透明的固体粉末。密度为1.41.7g/cm3。液晶聚合物具有高强度，高模量的力学性能，由于其结构特点而具有增强型，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平；如果用玻璃纤维，碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料。,液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变缺点，液晶材料可忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。,20,LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。LCP是防火安全性最好的特种塑料之一。,LCP具有优良的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。作为电器应用制件，有连续使用温度200300时，其电性能不受影响。而间断使用温度可达316左右。,LCP具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%的酸及浓度为50%的碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。,21,应用：,微波炉灶容器、食品容器、泵、计量仪器零部件、密封件、轴承、汽车燃烧系统元件、燃烧泵、隔热部件、雷达天线屏蔽罩、耐高温耐辐射壳体、硬盘驱动器、医用外科设备、刀具等,22,聚硼二苯基硅氧烷（PBP）,聚硼硅氧烷（PBP）是一个耐高温性良好的树脂，粘附力好，可用于胶粘剂和高温涂层，但是耐水性较差，一般需要经过高温碳化。通过LPPS和PBP的相互改性，可以相互发挥其特长，在涂料和胶粘剂中进行应用。,23,拓展,一、阻燃高分子材料的分析、选择、改性,阻燃材料的要求：OI30,尽可能选无烟塑料D,m,300,可对易燃材料进行改性,24,氧指数大于30的塑料有：PPO（30）、PSF（32）、,MF（35）、PI（36）、PPS（40）、,PVC（45）、HPVE（50）、PBI（58）、,PVDC（60）、PTFE（95）,最大比光密度D,m,低于300的塑料有：PVDC（98）、,PTFE（55）、PP（41）、HDPE（39）、,LDPE（13）、PMMA（2）、POM（0）,综上，阻燃材料可选PVDC、PTFE,25,PVDV是偏二氯乙烯（1,1-二氯乙烯）的聚合物，具有耐燃、耐腐蚀、气密性好等特点。由于极性强，常温下不溶于一般溶剂。缺点是光、热稳定性差，加工困难。,对于PVDC，由于其分子间凝集力强，结晶度高，PVDC分子中的氯原子有疏水性，不会形成氢键，氧分子和水分子很难在PVDC分子中移动，从而使其具有优良的阻氧性和阻湿性，且其阻氧性不受周围环境湿度的影响。也就是说，在任何温度或湿度条件下，兼具卓越的阻隔水汽、氧气、气味和香味的能力，是目前公认的在阻隔性方面综合性能最好的塑料包装材料。,C,Cl,Cl,CH,2,n,26,-CF,2,-CF,2,n,-,PTFE是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。,使用优点：耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、不粘附、无毒害,27,还可对易燃材料进行改性，方法是在树脂中加入阻燃材料。,阻燃材料：无机类：金属氧化物、金属氢氧化物、,无机磷及磷化物、硼化物,有机类：有机溴化物、氮化物及有机硅,28,拓展二、导热高分子材料的分析、选择、改性,一般而言，塑料在常用材料中属于导热率较低的材料。,热导率单位：W/（mK）较高的塑料有：HDPE（0.44）、LDPE（0.35）、PA6（0.31）、PTFE（0.27）,对材料的导热性改性方法：一、合成具有高导热系数的结构聚合物。如提高结晶性，增大分子量，取向。二、通过高导热无机物对聚合物进行填充。第二种方法应用广泛。,29,可以用作导热粒子的填料有：,1、金属粉末：铜粉、铝粉、银粉,2、金属氧化物：氧化铝、氧化铋、氧化铍、氧化镁、氧化锌,3、金属氮化物：氮化铝、氮化硼,4、无机非金属：石墨、碳化硅,30,-CH,2,-CH,2,n,-,聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70-100)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。,31,-NH-(CH,2,),5,-CO,n,-,PA6为半透明或不透明白色结晶形聚合物，热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好，具有良好的耐磨性、自润滑性、和耐溶剂性，力学性能好。,工业生产中泛用于制造轴承、圆齿轮、凸轮、伞齿轮、各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、垫片、高压密封圈、耐油密封垫片等。,32,谢谢,The end,33,