塑料大全手册 - 图文(7)

2019-05-27 19:30

弹性体之间的空白。

化学和性能

等规PP均聚物,是在Ziegler-Natta催化剂体系催化下,由丙烯聚合而成的。乙丙橡胶组分在一系列反应器中合成的,或是预先购买,然后在挤压机内与PP均聚物共混。生成的抗冲击聚丙烯经粒化后出售。现场生产的抗冲击PP共聚物,可以通过选用合适的催化剂组成及反应器条件,来精确地控制其重要的性能。催化剂组成和反应器条件决定基体树脂的结晶度、橡胶组分的组成和数量及总体分子量分布。

抗冲击PP是最轻的热塑性塑料之一,其密度低于1,每磅产品的价格低于PET、PBT、高抗冲击聚苯乙烯和ABS。按比容计,抗冲击PP的单位体积成本低于上述那些树脂和聚氯乙烯(PVC)。仅有HDPE在这方面堪与匹敌。抗冲击型PP通常在适中的温度下加工,范围为350~550°F。

抗冲击聚丙烯共聚物具有广谱的熔体流动速率,通常范围为从小于1到约30。具有最高熔体流动速率的树脂,通常是由熔体流动速率较低的材料“减粘裂化”制得。也就是对从反应器出来后的材料进行一步反应,降低平均分子量,从而制得熔体流速更高的产品。

抗冲击聚丙烯共聚物对化学品和环境应力断裂有很高的抵抗力。经处理后,材料可具备优良的悬臂梁式冲击强度和较低的加纳尔冲击性能。悬臂梁式冲击强度范围在回.5到大于15英尺?磅/英寸;在-40°F下,加纳尔冲击强度范围为15到300英寸?磅以上。

橡胶组分为聚丙烯提供了冲击强度,却使抗冲击聚丙烯相对于均聚物而言,降低了刚度和热变形温度。加填料的抗冲击聚丙烯共聚物能够忍受更高的温度而不变形。填料一般为玻璃纤维。云母、滑石和碳酸钙。这些聚合物的最终用户应该知道对每一种规格的产品,在不同的熔化强度、熔体流速、刚度和热变形温度之间需作出权衡。

用途

抗冲击聚丙烯的主要商业用途是用在汽车、家用品、器具中的注塑件。它的抗冲击能力、低密度、着色能力和加工性能使它成为理想的材料。具有较高熔体流速的中等抗冲击树脂品级有较高的流动性能,这个特点在注塑大型部件如:汽车面板时特别有用。

高抗冲击能力具有较低熔体流速的树脂(一般小于2),可以转化成抗穿刺性极好的薄膜,这种薄膜的抗冲击能力和耐蒸汽杀菌能力,适合做一次性医疗废品袋。挤压片材可以用热成型法加工成大而厚的部件,如:汽车工业中的护板和汽车车尾行李箱衬里。

弹性体组分改良聚丙烯抗冲击性能的机理,在材料受冲击时,可诱导应力白化。

大多数用途是以弹性组分在聚丙烯基体中的分散度为基础的。基于与此相反的概念,正在开发新型的保险杠。其结果是形成了一个分子复合结构。

PPA 聚邻苯二酰胺

聚邻苯二酰胺(简称PPA)树脂是以对苯二甲酸或邻苯二甲酸为原料的半芳香族聚酰胺。既有半结晶态的,也有非结晶态的,其玻璃化温度在255°F左右。非结晶态的PPA主要用于要求阻隔性能的场合;半结晶态的PPA树脂主要用于注塑加工,也用于其它熔融加工工艺。下文主要介绍后者——半结晶态PPA树脂,特别注明的除外。半结晶态PPAS的熔点约为590°F,以不透明矩形切片的形式供应。

性能

PPA树脂比脂肪类聚酰胺如尼龙6,6等更结实坚硬;对水分的敏感度更低;热性能更好;而且蠕变、疲劳和耐化学品性能也好得多。例如:含 45%玻璃短纤维的PPA树脂,抗张强度约276MPa,弯曲模量超过13786MPa,热变形温度(HDT)549°F。即使矿物填料级的PPA,抗张强度也能达到117MPa。PPA树脂的延展性不如尼龙6,6,然而,已经开发出未增强的冲击改性级PPA树脂,其缺口悬臂梁式冲击强度高达20英尺?磅/英寸。

所有的聚酚胺都吸收一定的水分,引起增塑作用和尺寸改变。例如尼龙6,6,在23°F下,相对湿度为100%时,能吸收8.9%的水分,这使其玻璃化温度由6.5°C降到一20℃,尺寸增加2.3%。在相同条件下,PPA树脂能吸收约6%的水分,但其玻璃化温度Tg不会低于40℃,伴随的尺寸增长不超过 1.0%。

正如前面所提过的,用玻璃增强的PPA树脂有很高的HDT值,能耐受很高温度的短期

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作用,例如:在一个供炉中或者在蒸汽相和在红外逆流团结过程中。PPA树脂的热氧化稳定性使它能耐长期高温作用,玻璃增强级PPA,在20 000小时内,其连续使用温度可达330°F。

在正常环境条件下,PPA树脂通常对脂肪烃、芳香烃、氯代烃、酯、酮、醇和大多数水溶液表现出优秀的抗溶性。这类树脂不能经受极强的酸和强氧化剂的作用。可溶于酚和甲酚。PPA并非天生阻燃,根据UL94标准,阻燃级牌号的树脂的定级为VO,直至0.031英寸厚度。

加工

尽管其它熔融工艺也能使用,绝大多数PPA树脂是用传统注塑法加工的。把 PPA原料预干燥到低于 0.1%的湿度水平,然后装入热密封的金属村里袋子或盒子内,这些容器能保证PPA原料在加工前不用再干燥。加工工艺可接受的湿度水平是0.15%或更低。加工湿的树脂能使分子量降低,造成相应的机械性能上的损失。使用干燥剂贮斗式干燥器,在175°F条件下很容易把树脂干燥到露点湿度达一25°F甚至更低。干燥时间视吸收的水量而定,一般在4—16个小时范围内。

注塑时熔融温度在615—650°F范围内,物料在机筒内的停留时间不超过10分钟,这样注塑出来的产品机械性能最佳。要求模具温度至少275°F,以便得到完全结晶和尺寸稳定性最佳的产品。具有部分厚壁的部件,由于冷却速度慢,可以在较低的模温下注塑。模温对于成品部件的表面外感最佳化是至关重要的。用于真空镀金属成电镀金属的矿物填料级PPA树脂的模具表面温度要求350°F。

用途

由于PPA树脂的杰出的物理、热和电性能,尤其是适中的成本,使它有广阔的应用范围。这些性能和优良的耐化学性一起,使PPA成为汽车工业许多用途的候选者。趋向更好的空气动力学车身设计连同更高性能的马达,将提高发动机箱的温度,使传统的热塑塑料显得不尽适用。这些新的要求使PPA成为制作下述部件的候选材料之一:汽车前灯反光器、轴承座、皮带轮、传感器壳体、燃料管线元件和电气元件。

电气元件的发展方向是小型化和高温团结,如红外固结和汽相团结,这需要PPA的优越性能。阻燃级PPA具有优良的电性能、很高的HDT值、高的高温弯曲模量、能以最小的溢料加工成长的薄壁部件,因此适合于制作开关设备。连接件、电刷座和马达托架。

矿物填料级PPA用于反光表面和镀金属方面的用途,包括汽车前灯、装饰用管件和硬件。未经增强的冲击改性级PPA有极好的均衡机械性、高温性能。超常的韧性且这些性能受湿度的影响极小,其用途包括油田部件、军用品、体育用品、风扇叶轮和齿轮及个人安全用品。

商业信息

生产非结晶PPA树脂的公司有:Amoco特性制品公司(Amodel牌),杜邦公司(Eytel牌),Dynamit诺贝尔公司(Trogamid牌)。Amoco公司和三井石化公司分别生产Amodel牌和Arlen牌的结晶PPA树脂。

PPE 聚丙乙烯

典型应用范围:

家庭用品(洗碗机、洗衣机等),电气设备如控制器壳体、光纤联接器等。 注塑模工艺条件:

干燥处理:建议在加工前进行2~4小时、100℃的干燥处理。 熔化温度:240~320℃。 模具温度:60~105℃。 注射压力:600~1500bar。

流道和浇口:可以使用所有类型的浇口。特别适合于使用柄形浇口和扇形浇口。 化学和物理特性:

通常,商业上提供的PPE或PPO材料一般都混入了其它热塑型材料例如PS、PA等。这些混合材料一般仍称之为PPE或PPO。混合型的PPE或PPO比纯净的材料有好得多的加工特性。特性的变化依赖于混合物如PPO和PS的比率。混入了PA 66的混合材料在高温下具有更强的化学稳定性。这种材料的吸湿性很小,其制品具有优良的几何稳定性。混入了PS

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的材料是非结晶性的,而混入了PA的材料是结晶性的。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率减小到0.2%。这种材料还具有优良的电绝缘特性和很低的热膨胀系数。其黏性取决于材料中混合物的比率,PPO的比率增大将导致黏性增加。

PPO 改性聚苯醚

英文名称:poly(phenylene oxide)

聚苯乙烯能和聚苯醚以任意比例混合,外加上相对容易地赋予产品以阻燃性,使有可能生产出具有广谱物理性质、耐热和阻燃性质的材料。现有产品的热变形温度在170~460°F之间的范围内。加工方法从标准模塑和挤出到吹塑和结构泡沫模塑。通用级和阻燃级两 种牌号用途极广。对于标准模塑制品,最小厚度范围从0.060到0.125英寸而 对于结构泡沫件,最小厚度范围从0.125到0.250英寸,其可燃性范围是从UL94 HB到 V-O。

由于这两种主要聚合物组分的憎水性质,大多数改性聚苯醚合金具有低吸湿能力。因而在很宽的湿度和温度条件范围内,有良好的电性能。受水、大多 数盐溶液、酸和碱的化学侵蚀的程度极低。但是,暴露于一些有机化学品中会引起聚合物合金变软或开裂。 化学和性质

改性聚苯醚(PPO)是从2,6-二甲基酚氧化偶联聚合得到的,它是一种线性和非晶形的聚合物,其Tg约为410°F。PPO能和苯乙烯(PS)在很宽的比例范围内形成合金。PS,通常是高抗冲PS(HIPS),提供了极好的熔体流动特征。但是,因为PS的Tg约为220°F,它的加入降低了共混聚合物的热变形。PPO聚合物,具有非常高的Tg,增加了共混聚合物的热变形。但是,PPO聚合物的加入导致熔融粘度的增加,因而在成型加工方面要困难一些。

因为PPO的阻燃特性比苯乙烯类树脂好得多,引入PPO所得的共混物通过加入耐热的以磷为基础的助剂极易使之具有阻燃能力。

共混聚合物可以进一步用橡胶抗冲改性剂改进韧性,用玻璃和石墨纤维提高刚性,和用各种填料改进强度、刚度和阻燃性,并同时降低模具收缩率。使用冲击强度改性剂能在一定温度范围内使许多牌号的树脂具有高延展性。良好的配方系统,将典型地使产品的悬臂梁冲击强度高达7英尺?磅/英寸,加纳尔落缥冲击值达到30英尺?磅。在温度低至一40°F时,材料仍保持良好的延展性。使用纤维达到的刚度取决于使用纤维的类型和数量。石墨纤维是最硬的,在10%填料时,可使弯曲模量超过4136MPa。玻璃由于价廉而最常使用,在玻璃占 30%(wt)时,产品模量超过6893MPa。矿物填料将PPO合金的拉伸强度提高到超过6893MPa,且使模量适度增加。此外,纤维和填料降低模具收缩率。

专用牌号

专用牌号包括一系列非玻璃填充产品,用于提高刚性和尺寸稳定性的可发泡牌号,用于微波食品包装的可发泡牌号,用于电讯和器件的可喷镇和电镀牌号,用于计算机与电气设备结构内件的高模量牌号,以及用于住宅和家具的吹塑牌号。

基于PPO和尼龙共混的系列产品已经发展起来,PPO提供了极好的耐热性和韧性,结晶尼龙相耐油/汽油/溶剂。PPO和尼龙的合金的吸湿性和湿气增加性同比尼龙低得多。同矿物填充的尼龙相比,PPO/尼龙合金的密度更低,韧性更高,工具/机械磨损更小。PPO/尼龙牌号用作要求涂漆炉温达到370°F的汽车车身板。这些牌号在汽车应用中取代了尼龙,用在要求高热和延展性以及硬度或尺寸稳定的部件中,象车轮罩、镜子框、接头和连轴器。PPO/尼龙牌号用在要求耐化学品、尺寸稳定和耐热的液体处理应用中。大部件用吹塑牌号的树脂加工或从热成型片材制得。

加工

大多数基于聚合物共混物的PPO具有极佳的加工稳定性,因而很大范围内的产品可在大多数专业设备上加工。螺杆注塑机械因其能提供更迅速和均匀的热量而比柱塞型设备更受欢迎。通常,加工温度在500到600°F之间。

挤出牌号树脂能在单或双螺杆设备上加工。以聚苯醚为基础的片材牌号能在有排气或无排气的设备上加工。挤出的片材易于真空成型且具有好的压延均匀度。吹塑牌号具有足够的热强度,以制成大的部件。良好的温度控制,能在几何拐点保持高强度。

应用

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汽车中使用的聚合共混物包括主要内部部件如仪表盘和座椅背和外部部件,如阻流板,轮子罩和镜子框。

利用新技术,可在很宽的温度范围内,在保持冲击和韧性的同时,改善汽车内部应用的特殊牌号的流动特性。电讯和商用机械是另一个主要应用领域。特定的应用包括终端设备外壳、键盘座、CATV外壳、器具、手提混合器。头发吹干机和电动工具。泵室和叶轮,以及接触流体的高温管材,都可以用基于PPO的合金制作。

商业信息

改性聚苯醚合金可以从GE塑料公司得到,其商品名为 Noryl和 Prevex。它们是具有各种性质的、基于PPO的系列工程热塑料。Norvl标准牌号的标出价格从$ 1.38到$ 2.80/磅,有特殊填料的牌号达到$ 5/磅。 NORYL GTX树脂,一种PPO/尼龙合金,价格为$ 1.72到$ 2.70/磅。

PPS 聚苯硫醚

英文名称:Phenylene sulfide

聚苯硫醚是一种半结晶材料,具有极好的耐高温、耐化学品、流动性、尺寸稳定性和电性能的综合性能。这种材料可以填充增强纤维和填料以用于注塑。

化学和性能

聚苯硫醚(PPS)从1,4二氯苯和硫化钠在极性溶剂中制得。

在开始的工艺步骤之后,这种材料在高温下进行空气熟化,得到部分枝化的高粘度材料,共性质适合进行热塑塑料加工。

各个公司已有办法免除这个熟化期,并使材料具有普通线性PPS结构。现在市场上有两种形式的PPS:一种的特点是具有部分枝化结构;另一种相对来说更具有线性的PPS结构。后一种产品具有更好的机械强度和更高的熔体稳定性。

由于PPS熔融粘度低,因而可以负载高达70%的各种填料和增强剂。不同的填料用量改变材料的强度、电性能、表面性能和尺寸稳定性,以及混合料的成本。热熔化温度在545°F左右的PPS,能短期内经受住500°F的考验。在1.82MPa的负荷下,PPS的热变形温度一般高于500T,其上限温度还取决于所受的应力。

由于 PPS的化学结构中有70%的芳香族化合物和 30%的硫,因此天生具有阻燃性。材料回收利用时,其阻燃性能不会受到影响。维持PPS样品持续燃烧所需的最低氧气浓度在 40%以上,而正常情况下,大气中仅含有约22%的氧气,不足以维持 PPS燃烧。用PPS材料制成的部件可以耐受腐蚀性的化学环境:在低于400°F时,已知的溶剂都不能溶解它。

然而,PPS不能长期用于氧化性的酸中,如热硝酸。此外,PPS不吸收水分,这一点与尼龙、聚醚酸亚胺和聚酯不同。

加工

PPS注塑加工一般采用传统的螺旋杆式注塑机,加热区温度范围为600一680°F。注塑压力一般在55MPa到83MPa之间,具体值需根据部件设计和PPS的混合料而定. PPS的高流动率,可以填充长而薄的部分。

加工前,材料应在脱水干燥箱中干燥3—4个小时,干燥温度为300°F。如果必要的话,盛放于2英寸深的盘子里,用传统的加热炉烘干2—4个小时,温度为300—350°F。未彻底烘干的PPS不会影响部件的均一性,但在加工过程中会引起麻烦。在注塑机桶内,集结在混合料的填料上的水分变成蒸汽,致使注塑机的喷嘴流淌。

要使PPS具有较高的热尺寸稳定性,必须精确控制模具的温度。测得模具温度在275—325T之间,材料才能结晶。低于这个范围,部件可能是,也可能不是结晶态的。如果部件不是完全结晶态的,把它放在比原模具温度高的温度下使用,部件将开始结晶。

部件出模后会收缩,这不是所希望的。即使一个部件仅用于不受高热的化工过程,高模温也很重要,因为高模温下加工出来的部件表面光滑,是“富树脂”的。而对一个冷模塑的部件来说,其中的填料会趋向移向表面,而易受化学物质的攻击。模具受高剪应力的部分应使用淬火钢,这是因为混合料内填料含量高,而填料具有磨损性。

应用

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因为PPS材料有高热变形温度(HDT)和阻燃性能,并能充填长而薄的截面,它的首要用途就是制造电气连接件和电气元件。对于一个电气连接件来说,一般不需耐500°F的高温,那为什么又需要高的热变形温度(HDT)呢?这里,连接件与印刷电路板之间的联接加工方法是关键。随着新团结方法的使用,如红外固结和汽相固结,材料所要经受的实际温度高达450°F,PPS在这么高的温度下能保持其刚度,使插入的连接件的钉接触面不至于松开。

由于元件趋向小型化,这就要求连接件材料能流动较长的距离,填充更薄的截面。一个连接件的间隔(连接件钉接触面之间的间隔)一般中心距为 0.1英寸,并正在向 0.05英寸发展。流动计百好的材料(如 PPS和液晶聚合物)将被考虑取代传统的聚酯。由于绝缘塑料不应该有容纳或传输电行的能力,因此.材料中离子含量(金属含量)低就变得很重要了。降低PPS的离子含量已取得了进展。

汽车工业是PPS的一个新市场。PPS用作汽车发动机传感器和卤素灯座.但还没有用作主要部件。现在发动机舱正在变小,而对发动机性能要求却越来越高。今后五年内,汽车发动机罩下的温度将会高达340°F,到九十年代中期.会达到400°F以上。随着发动机温度提高,与机油、燃料(汽油和甲醇)、防冻剂、传导液、刹车液等接触,对常用于机罩下的塑料来说是十分重要的问题。 PPS具有抗化学和耐高热的优点.正在被考虑用于燃料系统、导管和阀套。

已开发出可用作反光表面,如前灯和雾灯反光器的专用级PPS。这些牌号的材料可以耐卤素灯高于400°F的温度。而且同向热膨胀性低,使灯在较宽的温度范围内保持聚焦。PPS常被用作绝缘体(见上表)。然而,随着一系列从抗静电到导电的PPS牌号的开发,许多问题也迎刃而解。例如,用作输送可燃性流体的化学泵能聚集静电荷,能产生火花,引起爆炸。抗静电级PPS比普通级PPS具有更低的表面和体积电阻率,因此,用这种牌号的PPS做泵的 外壳可以接地以防止发生这类事故。

导电PPS能随电流升高而加热至均匀温度,可用于电阻加热方面,如:柴油机燃料过滤器的预热,汽车外镜除霜,泵体自热。PPS器具市场包括小型开关。加热器内壳、电机后罩、电刷架。使用PPS是利用它的高耐热性和良好的电性能。PPS的耐化学性是它用于工业和机械市场的主要原因,这包括化学泵(内壳和外壳)、阀门、管道配件、油田用部件和塔器填料。

商业信息

主要生产商有:Miles公司(Tedur牌); GE塑料公司(Supec牌);赫司特Celanese公司(Fortron牌);菲利浦公司l(Ryton牌)。

PS 聚苯乙烯

英文名称:Polystyrene

聚苯乙烯(PS)是一种热塑性树脂,由于其价格低廉且易加工成型,因此得以广泛应用。聚苯乙烯有均聚物(透明粒料)或增韧接枝共聚物或与弹性体的共混体(抗冲击聚苯乙烯IPS)形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和热性能上比均聚物有所提高。这几类聚苯乙烯有多种品级,如标准IPS和标准透明品级、抗环境应力开裂品级(ESCR)、耐紫外线级。阻燃级、耐磨级、制轻质制件的高挠性品级、可发泡品级、超初级以及低残余挥发分品级等。聚苯乙烯树脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等。

化学和性能

透明PS粒料它是通过苯乙烯单体的加成聚合反应得到的无定形聚合物。无色、透明,光学性能极好,并有高刚性。性脆易裂、经过双轴拉伸后才较柔软和有韧性,透明PS的代表性能如下:

密度 1.05 g/cm3 拉伸强度 48.3MPa. 弯曲强度 82.7MPa. 典型收缩率 0.0045 in/in

热膨胀系数 5—8 X 10-5in/(in?°c) 伸长率 2—3%

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