塑料材料学课件第十章热塑性聚酯.ppt
第十章 热塑性聚酯,主要内容1.聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）2.聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）3.热塑性聚酯的加工与应用,概述,饱和的二元羧酸与饱和的二元醇缩聚得到的线型聚合物称为热塑性聚酯。不饱和二元羧酸(或酸酐)与二元醇缩聚所得到的聚合物称为不饱和聚酯，其分子链中含有不饱和键，可交联固化，是热固性聚合物。热塑性聚酯可以有多种，但目前投入工业生产且应用较广的有两种，即聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。,10.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）,对苯二甲酸与乙二醇的缩聚产物制备方法：采用直接酯化法或酯交换法两种方法先制得对苯二甲酸双羟乙酯，再使后者缩聚得到聚合物。直接酯化法：酯交换法：缩聚：,10.1.2 PET的结构与性能,一、结构分子链由三部分组成：柔性的脂肪烃基、刚性的苯撑基、极性酯基。苯撑基：刚性结构单元，阻碍分子链自由旋转，可与极性酯基形成大共轭体系，增大分子链的刚性。极性酯基可增大分子链之间的引力，苯撑基的间隔作用使分子链间引力减小。脂肪烃基：赋予分子链一定的柔性。PET总体上表现出较大的刚性，使其具有较高的玻璃化温度和较高的熔融温度，具有较优异的力学性能。结晶性：聚合物从熔体冷却凝固时结晶速率较小，只能得到不太高的结晶度。,二、PET的性能,1力学性能较突出的强韧性，未增强的聚合物的主要应用形式是薄膜。2热性能 随温度提高，力学性能下降较小，在高低温交替作用下，力学性能变化小。3电性能 含有极性酯基，对材料电性能有不利影响，但仍具有良好的电性能。常温下酯基处于不活动状态，故室温时测试数据有较高值。随温度升高，电性能降低。4耐化学试剂和耐溶剂性具有酯基，强酸强碱会引起分解。该聚合物对氢氟酸、有机酸稳定。对非极性溶剂如烃类、汽油、煤油、润滑油等都很稳定，对极性溶剂在室温下也较稳定。5其它性能具有优良的耐候性，该聚合物具有缓慢的燃烧性，必须加入阻燃剂才能防止燃烧。,10.2 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）,一、制备方法采用直接酯化法和酯交换法两种方法。用这两种方法都是先制得对苯二甲酸双羟丁酯，再使后者进行缩聚。直接酯化法：酯交换法：缩聚：,二、结构PBT的分子链结构与PET极为相似，亦是由柔性的脂肪烃基、刚性苯撑基、极性酯基组成。酯基与苯撑基相连亦组成大共轭体系，与PET所不同的是，脂肪烃基长度较大，故PBT中柔性因素的影响比PET中柔性因素影响大一些，这便带来两个结果，其一是PBT比PET分子链总体上刚性要小些，会使材料玻璃化温度、熔融温度都会低些，其二是从熔体冷却到凝固状态时，结晶速率要大些，因此聚合物所可能达到的结晶度会高一些。,三、性能1力学性能摩擦因数较低，磨耗性较小。未增强的PBT的力学性能无明显的优越性，玻璃纤维增强效果超过许多工程塑料。2热性能 玻纤增强后只是明显改善了PBT的短时耐热性。3电性能PBT分子链中含有极性酯基，但酯基对电性能的不利影响比对PET的影响稍小些，表现出良好的电性能。4耐化学试剂和耐溶剂性PBT对脂肪烃类、醇类、醚类、大部分酯类、弱酸、弱碱、盐类都具有稳定性，但可在芳烃、醋酸、醋酸乙酯中溶胀，在二氯乙烷中溶胀更明显。PBT对一般的有机溶剂都具有很好的耐溶剂应力开裂性。强酸、强碱和苯酚等可以使PBT破坏。5其它性能 良好的耐老化性 缓慢燃烧性,10.3 热塑性聚酯的加工与应用,一、加工工艺特性（1）PET和PBT吸水性都较小，但两种聚合物在熔融状态的温度下都容易产生水解引起性能下降，成型加工前必须进行干燥。（2）PET和PBT都是半结晶型聚合物，都具有较明显的熔程，熔体粘度较低。（3）PET和PBT熔体都具有较明显的假塑性体特征，粘度对剪切速率有较明显的依赖关系，温度改变对两种聚合物熔体粘度影响都较小。（4）两种聚合物都有较大的收缩率及其波动范围。,10.3 热塑性聚酯的加工与应用,二、加工方法 PET和PBT均可采用注塑和挤出成型，此外，PET也用来中空吹塑。1注塑成型2挤出成型PET的挤出成型主要用于制备双轴拉伸薄膜，成型时采用挤出机，拉伸辊筒、牵引机及卷取装置等。先在挤出机中将聚合物熔融并挤出成薄片，再在高于玻璃化温度的条件下先纵向拉伸，再对已部分结晶的薄膜横向拉伸。PBT可以挤出成型薄膜和片材。3中空吹塑中空吹塑仅用于PET，制备聚酯瓶。,图1,图2,三、应用未增强的PET和PBT主要是以薄膜形式使用，用来作为电机、变压器、印刷电路、电线电缆的包缠绝缘膜。未增强的PET也用来制备小型中空容器(聚酯瓶)用作饮料瓶或其它包装容器，如油瓶、酒瓶、二氧化碳瓶。薄膜还可用于制备复合膜。增强的PET和PBT可用来制备电子器件的结构件，例如开关零件，绕线架、连接件、电机罩、盖、空调机叶片等。增强PET和PBT也可用来制备汽车零件，如配电盘、点火线圈架、阀件等。增强PET和PBT大量用于制备机械零件，如增强PET用于制备齿轮，凸轮、叶片、泵壳等。增强PBT用于制备计算机罩、水银灯壳、电熨斗罩、烘烤机罩，亦可用于制备齿轮、凸轮、按扭等。,本 章 思 考 题,1PET，PBT各有哪两种制备方法？试写出反应式。2试分析PET，PBT两聚合物的结构特点，这些结构各怎样决定了聚合物的主要性能。3PET，PBT二聚合物结构上有何差异，这种差异对二者性能有何不同影响?4了解PET，PBT各自的性能特点。5 PET，PBT二者有哪些工艺特性，它们各主要采用哪些成型加工方法?各自主要的产品形式有哪些?,
