《聚酰亚胺》PPT课件.ppt

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1、,聚酰亚胺,聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物尤为重要。,非环状聚酰亚胺,具有最高的热稳定性和耐热性具有优越的综合性能相对于其他芳杂环高分子，比较容易合成已经合成了几千个品种，有十多个品种已经产业化有很广泛的应用面。,聚酰亚胺的特点,聚酰亚胺的性能,(1)对于全芳香聚酰亚胺，按热重分析，其开始分解温度一般都在500左右。由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到600，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。(2)聚酰亚胺可耐极低温，如在269的液态氦中仍不会脆裂。,(3)聚酰亚胺还具有很好的机械性能。未填充的塑料的抗张强度都在100MPa以上，均

2、苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170MPa，而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)达到500MPa。作为工程塑料，弹性模量通常为34GPa，纤维可达到280GPa，据理论计算，由均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500GPa，仅次于碳纤维。,(5)聚酰亚胺的热膨胀系数在21053105/，联苯型可达106/，个别品种可达107/。,(4)一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺点的性能却给予聚酰亚胺以有别于其它高性能聚合物的一个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可达8090。改变结构也可以得到相当耐水解的品

3、种，如经得起120，500h水煮。,(6)聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能；,(9)聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。(10)聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性试验中为非溶血性，体外细胞毒性试验为无毒。,(7)聚酰亚胺具有很好的介电性能，介电常数为3.4左右。(8)聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。,聚酰亚胺的应用,(1)薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦的 Kapton、宇部兴产的Upilex系列和钟渊的Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板。(2)涂料

4、：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。,(3)先进复合材料：用于航天、航空器及火箭零部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M，飞行时表面温度为177，要求使用寿命为60 000h，据报道已确定50的结构材料为以热塑性聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料。,(4)纤维：强度可达5-6GPa,弹性模量可达250300GPa，可与T700碳纤维相比，作为先进复合材料的增强剂、高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。,耐热纤维的性能,聚酰亚胺纤维与Kevlar纤维的比较,(5)泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。(6)工程塑料：有热固性也有热塑性，可以

5、模压成型也可用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。(7)胶粘剂：用作高温结构胶。(8)分离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离，从空气、烃类原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能，在对有机液体和气体的分离上具有特别重要的意义。,(9)光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。(10)在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力，提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软

6、误差。,聚酯（Polyester）聚对苯二甲酸乙二脂（PET）聚对苯二甲酸丁二脂（PBT）,主要内容：聚酯的简介聚酯的合成、分类聚酯的结构和性能聚酯的应用聚酯的改性,聚酯,主链上有-C(O)O-酯基团的杂链聚合物,带酯侧基的聚合物，如聚醋酸乙烯酯、纤维素酯类等，都不能称作聚酯。,聚酯分类：分脂族、芳族；饱和、不饱和；线形和体形。线形芳族聚酯：如涤纶聚酯，用作合成纤维和工程塑料；不饱和聚酯：主链中留有双键的结构预聚物，用于增强塑料。醇酸树脂：属于线形或支链形无规预聚物，残留基团可进一步交联固化，用作涂料。,涤纶是聚酯纤维在我国的商品名。英文商品名称为Dacron，音译为的确良或达柯纶，又名Ter

7、ylenc，音译为特丽纶。简称为PET。学名聚对苯二甲酸乙二醇酯。其主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，它是由对苯二甲酸或苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚而成。自50年代问世以来不过50年历史，但发展极为迅速，已成为合成纤维中产量最大的品种之一。它的原料来源于石油工业中的甲苯和乙烯。,聚酯,聚对苯二甲酸乙二酯（PET）,聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）,工业上涤纶树脂的合成 涤纶是聚酯的重要代表,它是重要的合成纤维和工程塑料。合成涤纶的原料是乙二醇和对苯二甲酸。当原料纯度很高时,可以用直缩法制备涤纶树脂。在原料纯度不很高的情况下,很难控制官能团物质的量,需用酯交换法制备涤纶树脂。工业上生产涤纶比较成熟的方

8、法是酯交换法。,对-苯二甲酸甲酯化 酸催化,对-苯二甲酸与甲醇酯化制备对苯-二甲酸二甲酯。特别注意将苯甲酸一类单官能团化合物除尽。,酯交换,在150200下,使对-苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换制备对-苯二甲酸二乙二醇酯。,合成涤纶树酯有关的化学反应原理如下,对-苯二甲酸二乙二醇酯。,涤纶树脂的合成 以三氧化二锑为催化剂,以对-苯二甲酸二乙二醇酯为单体进行均缩聚。为了控制缩聚物的相对分子质量加入单官能团化合物苯甲酸做官能团封锁剂。,聚酯化反应的平衡常数较小,K=4,缩聚反应的速度较低需要加催化剂,反应需在高温和高真空条件下进行,聚合体系始终保持熔融状态.缩聚反应先在220、压力20kPa条件

9、下进行进行预缩聚,再于260270、压力600Pa条件下进行缩聚,最后在280285、压力 67Pa133Pa和条件下完成缩聚。,此时,单体为a-R-a型,此时,原料的摩尔比对分子量的影响,乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比对分子量的影响,转化率对分子量的影响,转化率对酸值、分子量以及平均聚合度的影响,除去水分 使含水率批与批均匀，保证纤维质量均匀、提高结晶度、软化点,聚酯切片的干燥,未干燥聚酯切片,干燥聚酯切片,化学组成酯基（COO）和苯环。大分子的聚合度一般在几百左右大分子结晶度为50%60%左右大分子取向度较高，高低取决于后加工的拉伸倍数。大分子排列状态可通过后加工来改变，即通过拉伸及丝条的冷却

10、速度来改变其结晶度和取向度。,机械性质强伸度都比棉纤维高，普通型30-50MPa，伸长率30%40%初始模量很高，在常见纤维中仅次于麻纤维弹性优良，在10%定伸长时的弹性恢复率可达90%以上，仅次于锦纶。织物尺寸稳定性较好，织物挺括抗皱，保形性好耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶织物易起毛起球，且不易脱落,密度小于棉纤维而高于毛纤维，为1.39g/cm3左右。染色性较差，染料分子难于进入纤维内部。耐碱性较差，但对于酸的稳定性较好。涤纶有很好的耐热性和热稳定性。但涤纶织物遇火种易产生熔孔。比电阻很高，导电能力极差，易产生静电，给纺织工艺的加工带来了不利的影响，同时由于静电电荷积累，易吸附灰尘。涤纶有较

11、好的耐光性，其耐光性仅次于腈纶。,加阻燃剂和防燃剂可改进PET 阻燃性和自熄性,PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，耐蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。,PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率小，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和改性，以玻璃纤维增强效果明显，可提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进

12、结晶速度慢的弊病，可以采取添加型核剂和结晶促进剂等手段。,PET 按用途可分为纤维和非纤维两大类，后者包括薄膜、容器和工程塑料。PET 在开发初期主要用于制造合成纤维（占PET 消耗量的70左右）。PET 还用来制造绝缘材料、磁带带基、电影或照相胶片片基和真空包装等。PET 非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器。其次，PET 还作为工程塑料用于电子、电器等领域，如仪表壳、热风口罩等。其中尤以包装容器的发展最引人注目，现在已有20以上的PET 用于包装材料，且呈逐年上升的趋势。包装业已成为PET 的第二大用户，仅次于合成纤维。,PET 在汽水饮料包装材料上的成功应用是由于它的韧

13、性和透明度，取向能力、极好的经济价值和高速度瓶加工技术的发展。PET 饮料罐具有重量轻、耐碎、可重复利用性和很好的气密性能。灌满的2 升PET 饮料瓶比相类似的玻璃瓶轻24；空瓶重量是同型号玻璃瓶的110。使其在从生产商到消费者的各环节中，节省劳动力、能源和成本。PET 主要应用于汽水软饮料包装物。PET 已近100地占据2 升包装不回收容器市场，15 升、1 升、05 升和再小的PET 瓶也已得到广泛认可。,PET 薄膜通常是双轴取向，用作X 射线和其它照像胶片，肉和乳酪包装，磁带，电器绝缘，印刷板和部瓶包装袋。PET 也用作工业胶带材料。非结晶、未取向PET 薄膜和板材开始拓展用于成型容器

14、、盘、发泡制品和饮料杯。根据FDA 规范21CFR177-1630，PET 热塑性树脂和共聚酯是法定的用于食品接触的制品材料。,涤纶超有光仿人丝,涤纶短纤维,涤纶复丝线,涤纶短纤维,涤纶产品,在消费塑料包装物中，PET 包装物是最可回收利用的。1990 年，回收PET 包装物约1350万磅，回收利用率20。在1993 年，回收了约4500 万磅，回收利用率30。目前在美国对PET容器的收集除现场收集外，已有超过3500 个路边市场收集点。再生PET 用于纤维、热成型片材。非食物包装物、带材和模塑共混物，其需求量很大。再生PET也可解聚，生成原料用于制新的纯PET。预计其需求将达到10 亿磅，且

15、净化能力将跟上需求。,回收利用,1）结构单元：,2）性质：结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强PBT作为结构材料。,聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）,化学和物理特性:PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性。PBT吸湿特性很小。一般材料收缩率在1.5%2.8%之间。含30%玻璃添加剂的材料收0.3%1.6%之间。由于PBT的结晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期时间一般也较低。典型应用范围:家用器具、电器元件开关、汽车工业部件等。家用器具（食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇

16、、头发干燥机壳体、咖啡器皿等），电器元件（开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等），汽车工业（散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等）。,PBT,聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）,PTT即聚对苯二甲酸丙二醇酯是1，3一丙二醇(PDO)和对苯二甲酸(TPA)缩聚制成的芳香族聚合物。PTT与PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)同属聚酯材料，以PTT聚合物为原料，采用熔融挤出纺丝可以生产各种PTT长丝和短纤维。PTT纤维具有良好的使用性能和加工性能，它既克服了PET纤维的刚性和PBT纤维的柔性，又有聚酯和聚酰胺纤维的优点，特别是它良好的回弹性和较高的伸长率，已引起人们的关注

17、，国外已把它列为21世纪的新型纤维材料之一。,PTT树脂的物理性能,PTT树脂的力学及电学性能,Shaw 公司和Unifi 公司已成功开发出用于纺织业的PTT 纤维和变形纱。PTT 单丝的优良耐负荷回弹性使它能用于制作各种球拍的网和鱼网,已有专利报道。PTT 与PET、PBT 一样属于半结晶性树脂,同样可用作工程塑料的原料。Shell 公司已在开发PTT在薄膜、聚酯染色助剂、工程塑料、非织造布等多种领域的应用,可以肯定PTT 具有广泛的应用前途。,世界上最遥远的距离是我们坐在一起，你却在玩手机.,聚甲醛POM(Polyoxymethylene),主要内容：POM的简介POM的合成、分类POM的

18、结构和性能POM的应用POM的改性,POM是一种性能优良的工程塑料，在国外有夺钢、超钢、赛钢之称。POM具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性，此外它还有较好的耐化学品性。POM以低于其他许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，POM已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用，如医疗技术、运动器械等方面，POM也表现出较好的增长态势。,聚甲醛(POM)分子式,分子链中含有-CH2O-链节为主的线性聚合物。POM原料外观

19、呈淡黄或白色，为粉状或粒状固体，易燃，有刺激的甲醛味和鱼腥味。,1959年美国杜邦公司首先实现了均聚甲醛的工业化生产，商品名为Delrin，1962年美国Celanese公司推出了共聚甲醛产品,商品名为：Celcon。目前POM的生产厂家以共聚产品占多。均聚甲醛的两个主要制造商是杜邦公司和旭化成公司。旭化成公司既制造共聚甲醛又提供均聚甲醛，还唯一提供第三类聚甲醛，即嵌段共聚甲醛的制造商。它是甲醛在含有活泼氢的功能聚合物存在下聚合制得的。以摩擦、磨耗特性见长。目前国内有三家生产共聚甲醛的厂家，其中云天化引进波兰ZAT公司的全套技术，生产共聚甲醛树脂，产品的商品名为“云天化”，年产量为10000吨

20、。为中国最大的POM生产厂商。,聚甲醛学名聚氧亚甲基，英文名称为 Acetal resin，Polyoxymethylene，Polyacetal，简称为POM，俗称赛钢。聚甲醛是由三聚甲醛经溶液聚合、本体聚合、辐射聚合或气 相聚合后，再用酯化或醚化等方法，使端基封闭，造粒而得。聚甲醛分为均聚甲醛和共聚甲醛两种，均聚甲醛由无水聚甲醛聚合而得，共聚甲醛是由三聚甲醛与少量二氧戊环的共聚产物。,(,(,n,聚甲醛共聚物(共聚甲醛),结晶聚合物：链节结构简单，对称，无支化,极性聚合物：分子排列紧密，硬度、刚度高,均聚甲醛结晶度高，机械强度、刚性、热变形温度等比共聚甲醛好；共聚甲醛熔点低，热稳定性，耐化

21、学腐蚀性，流动特性，加工性均优于均聚甲醛。,聚甲醛的结构特征：,聚甲醛的结构与性能,聚甲醛为乳白色不透明的，一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。具有良好的综合性能，突出的优良的耐疲劳性和耐蠕变性，良好的电性能等。1力学性能：由于聚甲醛是一种高结晶性的聚合物，具有较高的弹性模量，很高的硬度和刚度。可以在-40100长期使用。而且耐多次重复冲击，强度变化很少。强度受温度和温度变化影响很少。聚甲醛是热塑性材料中耐疲劳性最为优越的品种，蠕变小。,2.热学性能：聚甲醛具有较高的热变形温度，均聚为136，共聚为110。但由于分子结构方面的差异，共聚甲醛反而有较高的连续使用温度。一般而言聚甲醛 的长

22、期使用温度是100左右。而共聚甲醛可在114连续使用2000h，或在138时连续使用1000h。短时间可使用的温度可达160。按美国 UL规范，聚甲醛的长期耐热温度为85105。,3.耐化学药品性能：聚甲醛的基本结构了它没有常温溶剂。在树脂熔点以下或附近，也几乎找不到溶剂，仅有个别物质如全氟丙酮，能够形成极稀的溶液。所以在所有的工程塑料中聚甲醛耐有机溶剂和耐油性十分突出。特别在高温条件下有相当好的耐腐蚀性。而且尺寸和机械强度变化不大。聚甲醛与多中颜料有较好的相容性，易于着色，但由于有些颜料具有酸性，所以聚甲醛用的颜料需要慎重选择。其色母的制作，也远比一般树脂苛刻。聚甲醛因其结晶性，不能够用染料

23、着色。,4.电气性能：聚甲醛良好的电性能之一在于介电常数不受温度和湿度的影响。不同制造工艺导致的微量杂质含量差异对于体积电阻可带来一个数量级的影响。,5聚甲醛性能的不足之处：相对密度教大，不透明，不耐酸；成型收缩率大；熔点不很高；热降解在教高温度下相当迅速。在氧的存在下还有热氧降解发生。均聚甲醛除有上述性能外，密度、结晶度、机械强度高。而共聚甲醛短期强度、模量、伸长率、热变形温度、抗蠕变性、耐热老化、耐热水性等都优于均聚甲醛，成型温度范围也教宽。,POM的应用耐磨材料结构件耐腐蚀材料电绝缘材料POM纤维,耐磨材料,转向节止推轴承：实验测试结果显示，解放牌带挂车，载重为8吨时，行驶15000公里

24、左右仅仅磨损。速度表从动齿轮：实验测试结果显示，解放牌带挂车，载重为8吨时，行驶15000公里左右仅仅磨损。,在机床上的应用,POM强度高，质轻，常用来代替铜、锌、锡、铅等有色金属，广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器和建材等部门。POM 被广泛用于制造各种滑动、转动机械零件，做各种齿轮、杠杆、滑轮、链轮，特别适宜做轴承，热水阀门、精密计量阀、输送机的链环和辊子、流量计、汽车内外部 把手、曲柄等车窗转动机械，油泵轴承座和叶轮燃气开关阀、电子开关零件、紧固体、接线柱镜面罩、电风扇零件、加热板、仪表钮；录音录像带的轴承；各种管道 和农业喷灌系统以及阀门、喷头、水龙头、洗浴

25、盆零件；开关键盘、按钮、音像带卷轴；温控定时器；动力工具，庭园整理工具零件；另外可作为冲浪板、帆船及各 种雪撬零件，手表微型齿轮、体育用设备的框架辅件和背包用各种环扣、紧固件、打火机、拉链、扣环；医疗器械中的心脏起博器；人造心脏瓣膜、顶椎、假肢等。,1汽车工业方面：制造汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万向节轴承、马达齿轮、曲轴、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。2机械制造业中：广泛应用作齿轮、驱动轴、链条、阀门、阀杆螺母、轴承、凸轮、叶轮、滚轮、喷头、导轨、衬套、管接头和机械结构件等传动部件。3电子电气、家用电器领域：制造插头、开关、按扭、继电器、洗衣机滑轮、盒式磁带的轴

26、和轮壳、电子计算机外壳以及电视机、洗衣机、电冰箱、电话机、收录机、洗碟机的各种零件等。4精密仪器方面：制造架子的支撑架、罩体、摩擦垫板以及钟表、照相机其他精密仪器的零件。5聚甲醛还可以用于耐腐蚀的消防水龙头，钢笔的笔杆和笔套、玩具、梳子、拉链、睫毛油棒等消费品等等。均聚甲醛也被广泛用来代替有色金属和合金，制造多种类型的机械零件，并且在钟表、照相机、录音机芯等精密机械制造中也得到了应用。,聚甲醛(POM)树脂是一种重要的工程塑料，与其他高分子材料相比具有物性强度高，耐疲劳性、耐蠕变性、耐溶剂性及耐磨自润滑性好等优点在工程材料的某些应用领域中占有不可替代的重要地位。然而POM 树脂对缺口敏感性强，冲击强度低，这一缺点极大地限制了POM 树脂的发展和应用因此对POM 树脂进行增韧改性的研究一直是国内外高分子学界和产业界所关注的课题。目前用于POM 共混增韧的方法主要有弹性体增韧和非弹性体增韧。,冲击韧性,