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1、,第十一章 聚砜类塑料,2,分子主链上含有砜基的聚合物， R和R可为芳香基或脂肪基,3,1、双酚A型聚砜（普通型聚砜）：（Polysulfone) 简写为PSU 商品名：Udel,4,2、聚芳砜（Polyarylsulphone) 简写为PAS （商品名：Astrel）,5,3、聚醚砜（Polyethersulphone) 简写为PES （商品名：Victrex）,具有优异的耐热性，突出的抗蠕变性和 尺寸稳定性、优良的电绝缘性,6,聚砜塑料的制备,1、双酚A型聚砜（PSU ）： 成盐反应： 缩聚反应：,目前牌号主要有P1700、P-1710(注射级)、P3500、 P3510(挤出级)、P-2
2、530(电线电缆包覆级)。,7,聚砜塑料的制备,2.聚芳砜（PAS） 熔融缩聚： 溶液缩聚：,8,聚砜塑料的制备,3.聚醚砜（PES） 脱盐法：,9,脱氯化氢法： A B,10,聚砜塑料的结构与性能,双酚A型聚砜的结构与性能 a.异丙撑基可减小分子间作用力，赋予聚合物一定的柔顺性和良好的熔融加工性；非极性的甲基侧链使聚合物的吸湿性小；电性能有所提高，但对聚合物的耐热性不利，致使PSU的Tg、热变形温度和最高连续使用温度均低于PAS、PES。,11,b、醚键较异丙撑基更能增加分子链的柔顺性，使聚合物的熔融加工性和在溶剂中的溶解性提高，同时也使聚合物的耐热性有所降低。 c、砜基上的氧原子对称、无极
3、性，主链上的硫原子处于最高氧化态，使聚合物的热氧稳定性好；此外，砜基与相邻的两个苯环组成了高度共轭的二苯砜结构，形成了一个十分稳固、刚硬、一体化的坚强体系，使得聚合物能吸收大量的热能和辐射能而不至于使主链断裂，因此，热稳定性好，热分解温度高达426，耐辐射性优良，硬度大，力学性能优。 综合而言，PSU分子链的刚性相当大，致使聚合物的熔融流动温度相当高，熔体黏度大，熔体黏度对温度敏感而对剪切速率不敏感。刚性链聚合物的静强度很高，在受力时形变小，尺寸稳定，耐蠕变能力强，但同时又使大分子链受外力作用后残余的内应力难以消除，易产生应力开裂。,12,聚芳砜 PAS的分子主链可以看作是由高度共轭的二苯砜醚
4、基和联苯基组成的由于硫原子处于最高氧化态、芳香环又难以氧化，因此，PAS的耐热氧能力很高。与PSU相比，PAS的分子链中不含亚异丙基却含大量的联苯基，因而其耐热性更加突出，但分子链中的醚键仍能提供一定的柔韧性，使其可在-240的低温下使用。但是，PAS分子链的刚性大大超过PSU，因此其熔体黏度更高，熔融流动性更差，更难以加工。,13,聚醚砜 与PSU相比，PES的大分子主链上不含对耐热性和热氧稳定性不利的亚异丙基；与PAS相比，其分子主链中又不含使分子链过分刚硬的联苯基，而是保留了使聚砜塑料具有高的耐热性、热氧稳定性、力学性能和电绝缘性的二苯砜基，以及能赋于聚砜良好加工性的醚基，因此PES兼备
5、了PSU和PAS的优点，综合性能优于PSU和PAS。它的耐热性优于PSU而低于PAS，但加工性比PAS好可用一般热塑性塑料的加工方法加工，被称为第一个综合了高热变形温度，高冲击强度和最优良成型工艺性的工程塑料。,14,聚砜塑料的性能,双酚A型聚砜 a、力学性能： 特点：抗蠕变能力很强，尺寸稳定性很高，随温度升高力学性能下降幅度小,非晶态 线性高聚物,15,PSU的力学性能优良，其拉伸强度和弯曲强度都高于聚碳酸酯、聚甲醛、ABS和聚酰胶等通用工程塑料，高温下的力学性能保持率高。其冲击强度在-60120范围内变化不大。PSU的耐蠕变性能也十分突出，其蠕变值仅为0.14-0. 2，且在较高温度及较大
6、负荷下的变化很小,缺点：抗疲劳性差，疲劳强度和寿命不如POM和PA，易出现应力开裂。,16,热学性能,PSU具有突出的耐热氧性，热稳定性： 其最高使用温度可达150165。最低使用温度可达-100，短期使用温度达195Tg为190 ，Td为426 .,17,电学性能,PSU具有优异的电学性能，在水及潮湿空气中其电学性能的变化也程小，在190高温下仍可保持良好的电学性能。,18,化学性能,PSU可耐无机酸、碱及盐，化学稳定性较好，不耐浓硫酸及硝酸，可被极性有机溶剂，如芳香烃、酮类及卤代烃等腐蚀 其耐辐射性优良，但耐候性和耐紫外线性能不佳,19,聚芳砜,力学、热学性能 PAS琥珀色透明坚硬固体，相
7、对密度为1.36gcm3，折射率为1.65，吸水率为1.4，收缩率为0.8。 PAS的力学性能特别好，且力学性能受温度影响很小；其硬度、耐蠕变性、耐磨性都优于PSU。 与PSU相比，PAS的强度和耐热性都有大幅度提高，拉伸强度提高25，耐热温度由150提高到260，并且短期可在300下使用。,20,化学性能 PAS的耐酸、碱及水蒸气性优良，对燃料油、烃油、硅油及氟里昂等稳定，耐各种常用的工业溶剂，但不耐某些极性溶剂，如二甲基甲酰胺、丁内酯等。 电学性能 PAS的电性能优异，适宜作C级绝缘材料，温度和频率对电性能影响很小。,21,聚醚砜,物理、力学性能 PES的相对密度为1.37,吸水率为043
8、，收缩率为06PES的透明性在聚酯类塑料中是最好的，其透光率可达88，折射率为1.62，在透明塑料中是最大的适于制造透镜。 PES具有在较宽的温度范围内保持稳定的机械性能的特点，其模量在-10到200几乎不变，特别在100以上，它比任一种热塑型树脂都好。 聚醚砜的耐蠕变性也极为突出，在180以下温度范围内，其抗蠕变性是热塑型树脂中最优异的一种。特别是其玻璃纤维增强牌号树脂有时比热固型树脂还好。它尺寸稳定性好，线膨胀系数小，温度依赖性小，耐冲击，具有与聚碳酸脂相同的耐冲击性。 与PSU相比，PES的强度及耐热性稍有提高，耐蠕变性极为突出，在较高温度及较大负荷下，耐蠕变性仍极为优异。,22,PES
9、的耐热性 耐热等级高，热变形温度为200220，连续使用温度为180200，玻璃化温度高达225。在-150低温下不会脆裂。,23,化学性能 PES具有优异的耐化学腐蚀性，可耐酸，碱、盐、油、润滑脂、脂肪族烃和醇等，但不耐极性有机溶剂，如酮、酯、氯仿等。 在水中不会水解，可耐150160热水或蒸汽，在高温下仍具有较好的耐酸和碱性能。,24,聚砜塑料的缺点：,耐有机溶剂性 差 成型温度 高 制品 易应力开裂 疲劳强度 低,25,聚砜塑料的改性,玻璃纤维增强聚砜： 力学性能可进一步提高：强度、模量、刚性、抗蠕变性、尺寸稳定性，抗疲劳性、耐热性；降低成型收缩率和线膨胀系数；但脆性增加、断裂伸长率降低
10、。,26,填充改性：,27,聚砜合金 以PSU合金为主，主要改善耐溶剂性、耐应力开裂性、耐冲击性、熔融加工型、电镀性等。,28,12.4 聚砜塑料的成型加工,PSU的成型工艺性 熔体粘度对温度敏感性高于压力 熔体的热稳定性好 冷凝温度高，内应力难以自行消除 加工前干燥 成型收缩率小 熔体粘度大，模具要求,29,PAS的成型加工,加工特性 PAS其熔体黏度高，流动性差，因此加工十分困难。可采用注射、挤出、压制等方法成型加工。另外，加工前应对其物料进行充分干燥。,30,PES加工特性 PES的熔体为假塑性流体，即熔体表现黏度随简切速率的增加呈下降趋势，但下降幅度并不大当PES在正常加工温度范围内长
11、时间或多次受热时，会出现熔体增稠的现象，可能是分子链产生支化或轻度交联所致，因此加工时应严格控制熔体在设备中的停留时间一般不应超过40min 加工前粒料应进行干燥，使含水量降至0.12以下。干燥条件为120140、10h或160、3h以上。 PES的熔融温度范围较窄，大约为315-335，熔体冷却速率较快，因此，应采用较高的注射速率；以避免熔料充模流动性变差而使制品欠料 PES在成型时一般均形成无定形结构，因此挤出时的出模膨胀率较小，注射时的收缩率也较小，但当加入少量的成核剂时也会形成晶体结构。,31,PES的成型加工,可以按照热塑性塑料的方法加工,32,33,双酚A型聚砜塑料的应用,（一）
12、、汽车、航空领域： 在航空航天和汽车制造领域，PSU适用于制作防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、雷管、电子发火装置元件、灯具部件、飞机内部配件和飞机外部零件、宇航器外部防护罩等。PSU还可以制作照明器挡板、电传动装置、传感器。 （二） 、卫生、医疗领域： PSU完全符合卫生要求，能经得起130蒸汽反复消毒，用于卫生医疗器械可代替不锈钢、铝等以降低成本。用PSU制作的医疗制品较玻璃制品成本低、而且不易破裂，故用于仪器外壳、齿科仪器、心瓣盒、刀片清理系统、软接触镜片的成型盒、微型过滤器、透析膜等。,34,（三） 、日用品应用领域： 用PSU制作的日用品主要为耐热耐水解的产品，有加湿器、蒸汽熨斗、照相
13、机盒、放映机元件等。 （四） 、粘合剂、涂料： 所有带硅烷的聚砜均可作为粘合剂。用于上浆玻纤和石墨纤维，制作复合材料。用石墨织物增强的带硅烷基的PSU可制作升降舵等飞机部件。PSU和固体润滑剂聚四氟乙烯并用，可制作耐磨性涂料。 （五） 、工业应用领域： PSU还可以制造各种化工加工设备，有泵外罩、塔外保护层、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。,35,聚醚砜的应用,聚醚砜的这些性能特点决定了它拥有的多种性能。适用于制造高强度、低蠕变性、高尺寸稳定性、能在较高温度下使用的制品，广泛应用于电子电器、机械设备、交通运输、医疗、食品等领域： （1）电器电子领域 因为它
14、具有优异的尺寸稳定性、耐热、阻燃、可耐焊锡、耐各种清洗剂，可镶嵌金属件、与环氧树脂黏结性好等，故可作H级绝缘材料用。主要制品有：线圈骨架、电位计的外部底座、吹风器零件、印刷电路板、按钮式开关、可控硅的绝缘体、电动工具马达的绝缘体、打印机、送风机、继电器等的线圈骨架、DIP开关，各类插接件。,36,(2)机械领域 利用其高温抗蠕变性（150），尺寸稳定性、耐油性、韧性好等优点，在一般树脂不能满足使用要求的地方得到了广为利用。主要制品有：各类机器的杠杆、柄、支架等，X-射线装置的观察玻璃、链锯、农机发动机和汽化器等绝缘体、活塞环、耐热滚轮、齿轮、复印机零件、照相机零件、复印机零部件、工业用吹风机罩
15、、汽车空调的零部件、电弧焊枪的手柄、齿轮、各种物质分析组件。利用其在160的热水或蒸气条件下还能保持优异的抗蠕变、刚性和尺寸稳定性，应用于热水、蒸汽用阀门、防腐蚀电极的绝缘体、温度传感器的组件、泵的泵体和叶轮、散热器阀门、超滤装置用零部件。,37,(3)交通运输 主要在汽车、飞机等运输行业利用其在-100180广阔温度范围内的刚性和尺寸稳定性，高温抗蠕变性，耐汽油、柴油、各类机油等特长。主要制品有：各种轴承保持架、制动轴的轴瓦、点火器的噪音消除器、发动机齿轮、汽化器的线圈骨架、雾灯反光镜、止推环以及飞机热空气导管和窗框等。使用工程塑料制造轴承保持架和金属相比，具有重量轻、噪音小的优点，采用PE
16、S使用温度可达180，产品的精度高、耐油性好，还具有耐磨及容易装配等优点。 (4) 医疗、食品领域 医疗器械通常要求材料透明，强度高和能够经受各种消毒杀菌处理，包括煮沸消毒以及用蒸汽、环氧乙烷气体、射线、紫外线杀菌等。PES能较好地满足上述要求，所以广泛用于制备各种医疗器械，如接触透镜杀菌容器、防毒面具零件、牙科用反射镜支架、人工呼吸器、血压检查管、外科容器和注射器等。由于PES的无毒性、卫生性，在食品工业中用于各种阀门和管路。,38,5) 汽车领域： 利用聚醚砜的耐磨、耐负载、耐化学性制成的止推环。用于空调压缩系统的密封条 利用聚醚砜耐化学性、可塑性、可替换金属性生产的滤网利用聚醚砜的耐化学
17、性、耐磨性、 利用聚醚砜的耐化学性、抗形变性、耐热性、不产生碎屑的特点制成的 热稳定性、可塑性生产的发动机控制器传动密封环。在ABS刹车系统中使用的零件 齿轮传动装置 (6) 其它领域： 照明方面：电影机的反射镜、聚光灯的反射镜、频闪观测器的反射镜、手术照明用的反射镜、雾灯的反射镜、指示灯罩。 涂层方面：由于它有与铁、铅等金属的附着力好，涂层表面硬度高等优点，因此，可作为化工防腐、不粘涂具等的涂料用。 制成品方面：它既可以用挤出法制成不同厚度的薄膜作H级绝缘用，又可挤成片材、棒材、管材，也可用溶液法制成超过滤膜或反渗透膜用等。,39,聚芳砜的应用,主要以C级绝缘材料应用于电子、电器行业；还可以与PTFE粉末或石墨粉混合后制备高温高负荷下的轴承。,