
通常,人们根据工程塑料最重要的指标——耐热性进行分类,依据其长期使用温度分为通用工程塑料和特种工程塑料,通用工程塑料使用温度在100~150 ℃, 特种工程塑料使用温度在150 ℃以上:
五大工程塑料是指常用于制作工业和汽车零部件等应用领域的PA、PBT、PPO、PC、POM。以下是对这些工程塑料的结构、性质和应用的简要介绍:
1. PA(聚酰胺):是一种极具强度和耐久性的塑料,也被称为尼龙。它的结构中含有两个氨基和两个酸基,因此也被称为双酰胺。PA具有良好的耐磨、抗撞击和耐高温性能,通常被用于制造齿轮、轴承和汽车发动机罩等耐用零件。PA是产量最大、应用面最广和种类最多的工程塑料,常用的有二十几个品种,主要包括尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙46、尼龙6T、尼龙12、尼龙9T、PA10T、尼龙610等。
优点:高强度,良好的耐磨性,抗撞击,耐高温,加工性能好,流动性强。
缺点:吸湿性较强,可能影响其尺寸稳定性及电性能,同时韧性较差。
解决方案:PA在加工前必须干燥才能使用,以降低其树脂中的含水量,从而提高制品的性能。PA常常需要采用增韧的方式提高其韧性,主要的增韧方式是加入弹性体(POE、SEBS),或者核壳结构的增韧剂(ACR、MBS、S2001、MIS)制备得到超韧尼龙。
2. PBT(聚酯类):是一种良好的绝缘材料,具有优异的机械性能和耐化学溶剂性。它的结构中含有交替分布的聚酯和聚醚链段。PBT通常被用于制造电器组件、汽车零部件和纤维等领域。
优点:良好的机械性能,优越的耐化学性能和电气绝缘性。
缺点:耐热性略低,对紫外线敏感可能导致性能下降。
解决方案:可以通过共混或者共聚改进其耐热性,添加抗紫外线剂可以提高其耐紫外线性能。
3. PPO(聚苯醚):是一种高性能塑料,具有优异的耐热性和化学稳定性。它主要由苯环和以氧原子为桥的链节组成。PPO通常被用于制造电器、仪器、设备和汽车零部件等高质量的应用领域。
优点:非常耐热,化学稳定性好,电绝缘性佳。
缺点:PPO的熔体黏度较大,加工性能较差;故一般来说PPO都是以合金的方式售卖,很少直接售卖纯PPO的。
解决方案:常需要对PPO采用共混改性的方法从而提高其流动性,比如PPO/PS合金、PPO/HIPS。
4. PC(聚碳酸酯):是一种非常坚韧和透明的塑料,它的优良性能使之成为了替代传统玻璃材料的理想选择。它的结构中含有苯环和碳酸酯链节。PC通常被用于制造安全护目镜、手机外壳、车灯镜片等透明塑料材料。
优点:冲击强度极高,透明度高,耐热性能良好。
缺点:耐刮擦性差,耐溶剂性能较差,容易在应力、溶剂环境中产生开裂。
解决方案:可以通过增强改性,添加刮擦强度改良剂,来改进耐刮擦性,例如PC/30%玻纤复合材料的耐溶剂性能就会显著提升。PC/PBT共混合金就是一种性能优异的改性工程塑料,可以极大的提高PC的耐溶剂性能。
5. POM(聚甲醛):也被称为超级工程塑料 ,是一种优异的高分子材料。它具有良好的机械性能、化学稳定性和刚性,是制作轴承、轮齿、喷雾器和电子设备等低摩擦和耐磨性零件的理想选择。
优点:优秀的高分子材料,机械性能优良,刚性好,化学稳定性佳。
缺点:不耐强酸强碱,耐热性差,对紫外线稳定性差,易燃;聚甲醛加工性能较差,其热稳定性能很差,熔点与降解温度很接近,在加工的温度窗口较好。
解决方案:可以添加一定的阻燃剂和耐热剂,通过改进配方设计提高其耐热性和阻燃性。同时,增加稳定剂可以提高其对紫外线的稳定性。为了提高POM的加工性能,常采用共聚方式破坏分子链的规整性,从而提高其热稳定性能。
提高工程塑料的性能是一个复杂的工艺,需要考虑多个因素,包括原料选择、生产工艺、后处理等方面。适当的改善措施可以有效地提升塑料的性能和应用价值。同时,研究和开发新的塑料材料也是不断提高塑料产品性能的关键途径。
工程塑料的主要应用场景为汽车零部件、电子电气、建筑、医疗健康等领域。其中汽车行业是工程塑料应用量最大的领域之一,2020年全球的需求量达到1500万吨,市场规模预计达到450亿美元;占据整个工程塑料应用的1/3左右。
下面给大家分享一点工程塑料的汽车零部件上的应用:
