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漲知識(shí)|常見(jiàn)的8種耐高溫的工程塑料，你知道嗎？

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2023-04-18 09:50

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漲知識(shí)|常見(jiàn)的8種耐高溫的工程塑料，你知道嗎？

葉縣先進(jìn)制造業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū) 發(fā)表于河南

塑料按長(zhǎng)期使用溫度分類(lèi)，可分為通用塑料、工程塑料和高溫工程塑料，其中高溫塑料又被稱(chēng)為耐熱塑料、高性能塑料、特種工程塑料等。

通用塑料長(zhǎng)期使用溫度在100℃以下。通常包括PE、PP、PS、PVC、ABS。通用塑料是我們?nèi)粘Ｊ褂昧孔畲蟮囊活?lèi)塑料，通常用作包裝、日用品、玩具等。

工程塑料的長(zhǎng)期使用溫度在100℃至150℃左右。五大工程塑料包括PA、POM、PBT、PC和PPO。通常應(yīng)用于機(jī)械零件、汽車(chē)、電器電子等領(lǐng)域。

高溫工程塑料的使用溫度在150℃以上，這類(lèi)材料除了較高的耐熱性和阻燃性外，通常還具有卓越的機(jī)械加工性能、耐老化性、尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)良的電性能。可以用于替換金屬材料，廣泛應(yīng)用于電子電器、航空航天、醫(yī)療器材、汽車(chē)、軍事領(lǐng)域。是塑料金字塔頂端的材料。

常見(jiàn)的高溫工程塑料分為以下8類(lèi)：

NO.01

高溫尼龍

高溫尼龍分為三類(lèi)：

1、脂肪族尼龍——PA46

PA46是由丁二胺和己二酸縮聚而成的脂肪族聚酰胺，比起PA6和 PA66，PA46的每個(gè)給定長(zhǎng)度的鏈上的酰胺數(shù)目更多，鏈結(jié)構(gòu)更加對(duì)稱(chēng)，這使得它的結(jié)晶度可以高達(dá)70%，并賦予其非常快的結(jié)晶速度。

PA46的熔點(diǎn)為295℃，未增強(qiáng)的PA46的HDT(熱變形溫度)有160℃，而經(jīng)過(guò)玻纖的增強(qiáng)后，其HDT可高達(dá)290℃ ,長(zhǎng)期使用溫度也有163℃。PA46獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了其它材料無(wú)法達(dá)到的獨(dú)特性能

PA46主要應(yīng)用于電子、航空航天、汽車(chē)。

帝斯曼30%玻纖增強(qiáng)PA46應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)鑲板

帝斯曼40%玻纖增強(qiáng)PA46用于汽車(chē)進(jìn)氣歧管

2、半芳香尼龍——PPA

PPA由含苯環(huán)的二元酸和脂肪族二胺縮聚而成，其熔點(diǎn)介于310-325℃之間，熱變形溫度介于280-290℃。主要品種有PA4T、PA6T、PA9T、PA10T等。

相比普通的PA66，PPA的吸水率很低，即使在冷水中浸泡幾年，其拉伸強(qiáng)度也可以保持80%以上，且PPA耐油性很好，即使在高溫下也對(duì)潤(rùn)滑油、燃油有極高的抗性。PPA還具有極佳的尺寸穩(wěn)定性和耐候性。

常用于汽車(chē)、電器電子、機(jī)械工業(yè)、日用品領(lǐng)域。

汽車(chē)噴油器 連接器

3、全芳香尼龍——PARA

PARA是由杜邦發(fā)明的，其中最著名的是Nomex（聚間苯二甲酰間苯二甲胺又叫芳綸1313）和Kevlar（全對(duì)位聚芳酰胺又叫芳綸1414）。

這類(lèi)材料主要用于制備高性能纖維和片材，制成的纖維具有高強(qiáng)度、高剛性、高模量、高耐熱、高介電強(qiáng)度的特點(diǎn)。

可以應(yīng)用于超強(qiáng)纖維和增強(qiáng)材料，用于軍事、航空和航天等結(jié)構(gòu)部件。

芳綸1414防彈衣

索爾維PARA應(yīng)用于一次性手術(shù)器具

NO.02

聚苯硫醚（PPS）

聚苯硫醚（PPS）是近年來(lái)發(fā)展最快、用量最大的特種工程塑料，具有優(yōu)異的耐高溫性、耐化學(xué)性、耐候性、阻燃性、以及電性能，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電氣、機(jī)械行業(yè)、石油化工、制藥業(yè)、輕工業(yè)以及軍工、航空航天、5G通信等領(lǐng)域，是應(yīng)用最廣泛的特種工程塑料。

PPS也是目前中國(guó)國(guó)產(chǎn)化程度最高的特種工程塑料，自給率可以達(dá)到80%以上。

根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球聚苯硫醚(PPS)主要企業(yè)產(chǎn)能超過(guò)20萬(wàn)噸。從產(chǎn)能分布來(lái)看，目前全球聚苯硫醚(PPS)行業(yè)產(chǎn)能主要集中于日本、中國(guó)。

截至2021年P(guān)PS主要企業(yè)產(chǎn)能匯總表

DIC、東麗、索爾維、吳羽等傳統(tǒng)PPS巨頭在PPS生產(chǎn)、技術(shù)等方面仍然是較為領(lǐng)先，它們四家的產(chǎn)能占全球產(chǎn)能56%以上。但是中國(guó)企業(yè)呈現(xiàn)快速崛起勢(shì)頭，浙江新和成、重慶聚獅等國(guó)產(chǎn)企業(yè)均已形成規(guī)模化生產(chǎn)，其他亦有多家企業(yè)已量產(chǎn)或在規(guī)劃布局。

NO.03

聚芳醚酮（PAEK）類(lèi)

聚芳醚酮（PAEK），是主鏈由亞苯基環(huán)通過(guò)醚鍵、酮鍵連接而成的聚合物，按照醚基、酮基數(shù)量和順序不同可分為聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚酮（PEK）、聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）等。

1、PEEK（聚醚醚酮）

PEEK是一種綜合性能優(yōu)良的特種工程塑料。其耐熱性、耐水性、耐溶劑性、電絕緣性?xún)?yōu)異；疲勞強(qiáng)度高；耐放射性是所有塑料中最好的；氧指數(shù)較高，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙少且無(wú)毒。

PEEK人造骨骼

2、PEK（聚醚酮）

PEK由于其分子結(jié)構(gòu)中的醚鍵和酮基的比例低于PEEK，因而其熔點(diǎn)和玻璃化溫度均高于PEEK ，耐熱性?xún)?yōu)于PEEK，連續(xù)使用溫度為250℃。

PEK型材

3、PEKK（聚醚酮酮）

PEKK中文名叫聚醚酮酮，是一種高性能材料。這種材料熔點(diǎn)很高，差不多有300℃到600℃，還有很強(qiáng)的耐化學(xué)性和耐磨損性。近年來(lái)PEKK在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展飛速，比傳統(tǒng)3D打印材料具有更好的性能。

PEKK應(yīng)用于3D打印

NO.04

聚酰亞胺（PI）類(lèi)

聚酰亞胺（PI）是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一，能耐受極端溫度，熱分解溫度高達(dá)600℃，在-269℃的液氦中不會(huì)脆裂。此外還擁有極佳的機(jī)械性能、耐酸堿性能、生物相容性和電性能。

聚酰亞胺用于高性能零部件

聚酰亞胺工程塑料可分為既有熱固性也有熱塑性，可分為聚均苯四甲酰亞胺 (PMMI) 、聚醚酰亞胺 (PEI) 、聚酰胺一酰亞胺 (PAI)等，在不同領(lǐng)域有著各自的用途。

PMMI在1.8MPa的負(fù)荷下熱變形溫度達(dá)360℃，電性能優(yōu)良，可用于特種條件下的精密零件，耐高溫自潤(rùn)滑軸承、密封圈、鼓風(fēng)機(jī)葉輪等，還可用于與液氨接觸的閥門(mén)零件，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)零件。

PEI具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高溫和耐磨性能，熔融流動(dòng)性好，成型收縮率為0.5％～0.7％，可用注射和擠出成型，后處理較容易，還可用焊接法與其他材料結(jié)合，在電子電器、航空、汽車(chē)、醫(yī)療器械等產(chǎn)業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

PAI的強(qiáng)度是當(dāng)前非增強(qiáng)塑料中最高的，拉伸強(qiáng)度為190MPa，彎曲強(qiáng)度為250MPa，在1.8MPa負(fù)荷下熱變形溫度高達(dá)274℃。PAI具有良好的耐燒蝕性和高溫、高頻下的電磁性，對(duì)金屬和其他材料有很好的粘接性能，主要用于齒輪、軸承和復(fù)印機(jī)分離爪等，還可用于飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結(jié)構(gòu)材料。

NO.05

聚砜（PSU）類(lèi)

PSU是略帶琥珀色、非晶型透明或半透明聚合物，其力學(xué)性能優(yōu)異、剛性大、耐磨、高強(qiáng)度，即使在高溫下也保持優(yōu)良的機(jī)械性能是其突出的優(yōu)點(diǎn)；其范圍為為-100~150℃,，長(zhǎng)期使用溫度為160℃，短期使用溫度為 190℃。

聚砜有普通雙酚A型PSU（即通常所說(shuō)的PSU）、聚苯砜和聚醚砜。

1. 普通雙酚A型PSU的分子式：

砜基的共軛效應(yīng)提供了抗氧化性和熱穩(wěn)定性；醚鏈改善了韌性，苯環(huán)保證了其力學(xué)強(qiáng)度與模量。

2. 聚苯砜PPSU的分子式：

聚苯砜主鏈上的苯環(huán)，提供了高的耐熱性和機(jī)械性能；醚鍵提供了優(yōu)良的流動(dòng)性和加工性能。

3. 聚醚砜PESU的分子式：

醚基提供了柔順性及高流動(dòng)性，砜基提供了耐熱性，亞苯基提供了剛性。

雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜的性能比較

NO.06

聚芳酯（PAR）

聚芳酯（PAR）是主鏈上含有苯環(huán)和酯鍵的熱塑性樹(shù)脂。PAR具有良好的透光率（接近90%）、韌性、耐熱性、彈性回復(fù)、耐候性和阻燃性能，連續(xù)使用溫度最高達(dá)到170℃。主要用于精密器件、汽車(chē)、醫(yī)療、食品及日用品。

PAR用于車(chē)燈零部件

PAR結(jié)構(gòu)與PC相似，其性能大體一樣，可共用模具成型，但PAR的主鏈上芳環(huán)密度高，使得PAR耐熱性比PC更好，熱變形溫度比PC高20~40℃，且耐紫外線性、耐蠕變性?xún)?yōu)異。但斷裂伸長(zhǎng)率和抗沖擊性能不如聚碳酸酯。

PAR和PC的性能比較

NO.07

液晶聚合物（LCP）

LCP中文名稱(chēng)為液晶化合物，所謂“液晶”就是在熔融狀態(tài)既擁有液體的流動(dòng)性，又保持晶體的分子有序排列狀態(tài)的物質(zhì)。

LCP的機(jī)械性能優(yōu)秀，最大的特點(diǎn)是隨著壁厚的變薄，相對(duì)強(qiáng)度反而增大。LCP擁有較好的熱性能，連續(xù)使用溫度可以達(dá)到200℃-300℃。

LDS-LCP材料用于手機(jī)天線

LCP的介電常數(shù)和介電損耗很小，因此被應(yīng)用于電子器件上，如連接器、插槽、開(kāi)關(guān)、支架和傳感器等。最廣受研究關(guān)注的是手機(jī)5G天線的應(yīng)用。

NO.08

氟塑料類(lèi)

氟塑料(Fluoroplastie)指用氟樹(shù)脂制成的塑料。主要品種有聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-乙烯共聚物（ETFE）、聚全氟乙丙烯（FEP），聚偏氟乙烯（PVDF）等。使用溫度在150℃-260℃之間。

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