2-3 通用工程树脂及塑料在线视频

同学们 大家好

欢迎来到高分子合成材料学课程

我是今天的主讲老师柴春鹏

这一节我们一起来学习

通用工程树脂及塑料

首先我们来了解一下

什么是工程树脂及塑料

工程树脂及塑料

是指在比较广的温度范围内

在一定的机械应力

和较苛刻的化学 物理环境中

能长期作为结构材料使用的

树脂及塑料材料

工程树脂及塑料的性能特点主要有

与通用的这种塑料相比

具有优良的耐热和耐寒性能

在广泛的温度范围内机械性能优良

适宜作为结构材料使用

第二 工程的塑料及树脂的耐腐蚀性好

受环境影响比较小

有良好的耐久性

第三 与金属材料相比

工程树脂及塑料容易加工 生产效率高

并可简化程序 节省费用

另外 这种工程树脂及塑料

有良好的尺寸稳定性和电绝缘性

重量轻 比强度高

具有突出的减摩 耐磨性能

工程树脂及塑料按照耐热温度划分的话

分为两类

耐热温度在100~150摄氏度的为

通用的工程树脂及塑料

主要由聚碳酸酯 聚甲醛 聚酰胺

聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚苯醚等等

使用温度在150摄氏度以上的

把它称为特种工程树脂及塑料

主要有聚酰亚胺 聚苯硫醚 聚醚醚酮

聚砜 聚四氟乙烯等

那这一节课呢

我们主要学习

通用工程树脂及塑料中的聚碳酸酯

和聚甲醛 聚苯醚

下面首先来介绍聚碳酸酯

聚碳酸酯 简称PC

是在分子主链中含有

碳酸酯基重复单元的

结构的线性高聚物总称

PC的分子结构通式

如图所示

根据R基团的不同

主要有脂肪族和芳香族聚碳酸酯两种类型

脂肪族的聚碳酸酯的熔点

和玻璃化转变温度较低

强度较差

不能用作结构材料

芳香族的聚碳酸酯

目前以工业化的

仅限于双酚A型的这种聚碳酸酯

它的熔点较高

物理机械性能很好

因此以下 我们主要就介绍这种

双酚A型的聚碳酸酯

双酚A型的这个聚碳酸酯的结构式

如图所示

我们可以看到这个结构中

醚键是增大了分子链的柔性

易于发生分子内旋转

会提高PC的溶解性和吸水性

分子结构中的苯基是芳香环状体

难以弯曲

能提高分子链的刚性

赋予PC机械强度

耐热性 耐化学药品性

还有耐候性和尺寸稳定性等

降低PC在有机溶剂中的溶解性和吸水性

那分子结构中这个酯基

是极性较大的一个基团

是聚碳酸酯分子链中

较薄弱的部分

它易于水解 断裂

使聚碳酸酯极易溶于极性有机溶剂

它的电绝缘性能也会下降

那聚碳酸酯的这个性能 如下

首先是一般性能

聚碳酸酯通常是

呈无色或者是微黄色的

透明性很好

没有臭味

也没有其他味道

吸水率比较低

PC的力学性能优良

刚韧平衡 有突出的冲击强度

硬度大于PMMA

表面不易划伤

这克服了PMMA

作为玻璃的时候的这个易划伤的问题

PC具有很高的耐热性和耐寒性

长期使用温度可以在

零下100度到零上130度的这个范围内

在320摄氏度以下是很少降解的

PC是弱极性的聚合物

介电性能一般

但是能在较宽的温度范围内

保持较好的电绝缘性能

PC耐候性比较好

对热 空气 臭氧稳定性都很好

PC的熔体粘度很大

流动性差

加工制件的残余应力比较大

所以容易产生这个应力开裂

PC的工业生产方法主要有两种

一种是酯交换法

由双酚A与碳酸二苯酯在高温

高真空度 碱性催化剂条件下

经酯交换和缩聚反应生成PC

化学反应式 如图所示

第二种是光气界面缩聚法

在常温常压下

有双酚A钠盐与光气进行界面缩聚得到PC

化学反应式 如图所示

聚碳酸酯的应用是非常广泛的

目前 已被用于光学材料

比如说来制备光盘 镜片

电子器件方面可以用来做电源盒 电器外壳

建筑方面 可以做大型建筑的这种采光玻璃

汽车方面

那个照明的灯罩可以用PC来做

它的性能要比PMMA好

医疗器械 比如说这个血液采集器

飞机座舱的玻璃

以及各种管材等

PC就介绍到这里

接下来我们来介绍聚甲醛

聚甲醛 简称POM

又俗称赛钢

是无侧链 高密度

高结晶度的

线性热塑性塑料

有均聚型和共聚型两类

那均聚型的聚甲醛分子结构

如图所示

共聚型的聚甲醛

分子结构 如图所示

聚甲醛是一种性能优良的工程塑料

通常为白色粉末或者是颗粒

硬而质密

表面是光滑 有光泽

着色性能很好

POM综合力学性能好

它是最接近金属材料

有较高的 弹性模量

硬度和刚性 耐疲劳性

耐磨性以及耐蠕变性好的一种材料

随温度变化很小

所以在国外

它有这个夺钢 超钢的这个美称

POM热性能比较好

热变形温度较高

短期使用温度是在140摄氏度

长期使用温度为100摄氏度

POM具有优良的电绝缘性能

且不随温度和湿度变化

POM在环境性能方面

它的耐候性不是很好

在紫外线辐射下

冲击强度会下降

表面会粉化

力学强度也会下降

室温下耐化学品性能非常好

POM在加工性能方面

熔体粘度对温度是不太敏感的

加工温度一般是控制在250摄氏度以下

制品容易产生残余应力

后收缩比较明显

均聚甲醛的生产是以三聚甲醛为原料

以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂

在石油醚中聚合

然后经过端基封闭而得到的反应式 如图

那共聚甲醛的生产

它是以三聚甲醛为原料与二氧五环作用

以三氟化硼-乙醚为催化剂共聚

然后经过后处理

除去大分子链两端不稳定部分

而制成的

反应式 如图所示

聚甲醛

它具有十分优异的综合性能

特别适合用于制造耐摩擦 耐磨损

及承受高载荷的这种零件

比如齿轮 滑轮 轴承等

还广泛的被应用于汽车工业

精密仪器 机械工业

电子电器 建筑器材等方面

最后 我们一起来学习聚苯醚

聚苯醚 简称PPO

是本世纪60年代发展起来的

一种高强度的工程塑料

它的化学名称是

聚2 6一二甲基一1 4一苯醚

分子结构式 如图所示

PPO又被称为聚亚苯基氧化物

或者是聚苯撑醚

聚苯醚综合性能优良

通常它是白色或者是微黄色的粉末

质轻 无毒可用于食品和药物行业

PPO的力学性能优异

有很高的拉伸强度

模量和抗冲击性

硬度和刚性都比较大

耐磨性好

但是耐疲劳性和耐应力开裂不太好

PPO的耐热性很好

热分解温度约为350摄氏度

可在120摄氏度长期使用

PPO分子结构中没有强极性的基团

它的电性能稳定

介电常数和介电损耗

是工程塑料中最小的品种之一

几乎不受温度 湿度的影响

可用于低 中 高频电场领域

PPO在环境性能方面

耐光性差

长时间在阳光或者是荧光灯下使用就会变色

颜色发黄

这是紫外线造成芳香醚键断裂所导致的

PPO熔融状态下的熔体粘度很大

接近于牛顿流体

但是随温度升高会有所偏离

加工时要提高温度并适当的增加压力

生产聚苯醚的化学反应如图所示

那么 根据这个反应的机理

工业生产聚苯醚的方法

包括聚合和后处理两部分

在聚合反应釜中要先加入定量的

铜氨络合催化剂

将氧气鼓泡通入

然后逐步加入2 6-二甲基苯酚和乙醇溶液

进行氧化偶联聚合得到聚合物

后处理是将聚合物离心分离

用含硫酸30%的乙醇液洗涤

再用希碱溶液浸泡

水洗 干燥 造粒

即得到聚苯醚的粒状树脂

聚苯醚主要用于

代替不锈钢制造外科医疗器械

在机电工业中制作齿轮 鼓风机叶片

管道 阀门

螺钉以及其他紧固件和连接件等

还可用于制作电子电器工业中的零部件

如线圈骨架 高频印刷电路板等等

对于通用的工程塑料及树脂

还有聚酰胺

聚对苯二甲酸丁二醇酯等

请同学们课后自学这两部分内容

好 今天的内容就到这里

同学们再见