1、常用非金属材料非金属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料，主要有各类高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（各种陶器、瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机非金属材料等）和各种复合材料等。本章主要介绍高分子材料、陶瓷和复合材料。工程材料仍然以金属材料为主，这大概在相当长的时间内不会改变。但近年来高分子材料、陶瓷等非金属材料的急剧发展，在材料的生产和使用方面均有重大的进展，正在越来越多地应用于各类工程中。非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是一类独立使用的材料，有时甚至是一种不可取代的材料。第一节高分子材料高分子材料又称为高聚物，通常，高聚物根据机械性能和使用状态可分为橡胶、
2、塑料、合成纤维、胶粘剂和涂料等五类。各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而象聚氨酯一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。一、塑料按照应用范围，塑料分为三种。1通用塑料通用塑料主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等六大品种。这一类塑料的特点是产量大、用途广、价格低，它们占塑料总产量的3/4以上，大多数用于日常生活用品。其中，以聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯这四大品种用途最广泛。（1）聚乙烯（PE）生产聚乙烯的原料均来自于石油或天然气，它是塑料
3、工业产量最大的品种。聚乙烯的相对密度小（0.910.97）,耐低温，电绝缘性能好，耐蚀性好。高压聚乙烯质地柔软，适于制造薄膜；低压聚乙烯质地坚硬，可作一些结构零件。聚乙烯的缺点是强度、刚度、表面硬度都低，蠕变大，热膨胀系数大，耐热性低，且容易老化。（2）聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯是最早工业生产的塑料产品之一，产量仅次于聚乙烯，广泛用于工业、农业和日用制品。聚氯乙烯耐化学腐蚀、不燃烧、成本低、加工容易；但它耐热性差冲击强度较低，还有一定的毒性。聚氯乙烯要用于制作食品和药品的包装，必须采用共聚和混合的方法改进，制成无毒聚氯乙烯产品。（3）聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯是三十年代的老产品，目前是产量仅次于
4、前两者的塑料品种。它有很好的加工性能，其薄膜具有优良的电绝缘性，常用于电器零件；它的发泡材料相对密度小（0.33），有良好的隔音、隔热、防震性能，广泛应用于仪器的包装和隔音材料。聚苯乙烯易加入各种颜料制成色彩鲜艳的制品，用来制造玩具和各种日用器皿。（4）聚丙烯（PP）聚丙烯工业化生产较晚，但因其原料易得，价格便宜，用途广泛，所以产量剧增。它的优点是相对密度小，是塑料中最轻的，而它的强度、刚度、表面硬度都比PE塑料大；它无毒，耐热性也好，是常用塑料中唯一能在水中煮沸、经受消毒温度（130）的品种。但聚丙烯的粘合性、染色性、印刷性均差，低温易脆化，易受热、光作用而变质，且易燃，收缩大。聚丙烯有优良
5、的综合性能，目前主要用于制造各种机械零件，如法兰、齿轮、接头、把手、各种化工管道、容器等，它还被广泛用于制造各种家用电器外壳和药品、食品的包装等。2工程塑料工程塑料是指能作为结构材料在机械设备和工程结构中使用的塑料。它们的机械性能较好，耐热性和耐腐蚀性也比较好，是当前大力发展的塑料品种。这类塑料主要有：聚酰胺、聚甲醛、有机玻璃、聚碳酸酯、ABS塑料、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。（1）聚酰胺（PA）聚酰胺又叫尼龙或锦纶，是最先发现能承受载荷的热塑性塑料，在机械工业中应用比较广泛。它的机械强度较高，耐磨、自润滑性好，而且耐油、耐蚀、消音、减震，大量用于制造小型零件，代替有色金属及其合金。（2）聚甲醛（
6、POM）甲醛是没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，性能比尼龙好，但耐候性较差。聚甲醛按分子链化学结构不同分为均聚甲醛和共聚甲醛。聚甲醛广泛应用于汽车、机床、化工、电器仪表、农机等。（3）聚碳酸酯聚碳酸酯是新型热塑性工程塑料，品种很多，工程上常用的是芳香族聚碳酸酯，其综合性能很好，近年来发展很快，产量仅次于尼龙。聚碳酸酯的化学稳定性也很好，能抵抗日光、雨水和气温变化的影响，它的透明度高，成型收缩率小，制件尺寸精度高，广泛应用于机械、仪表、电讯、交通、航空、光学照明、医疗器械等方面。如波音747飞机上就有2500个零件用聚碳酸酯制造，其总重量达二吨。（4）ABS塑料ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯
7、乙烯三种组元所组成，三个单体量可以任意变化，制成各种品级的树脂。ABS具有三种组元的共同性能，丙烯腈使其耐化学腐蚀，有一定的表面硬度，丁二烯使其具有韧性，苯乙烯使其具有热塑性苏联的加工特性，因此ABS是具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。ABS塑料性能好，而且原料易得，价格便宜，所以在机械加工、电器制造、纺织、汽车、飞机、轮船、化工等工业中得到广泛应用。（5）聚苯醚（PPO）聚苯醛是线型、非结晶的工程塑料，具有很好的综合性能。它的最大特点是使用温度宽（190c190C）,达到热固性塑料的水平；它的耐摩擦磨损性能和电性能也很好，还具有卓越的耐水、蒸汽性能。所以聚苯醚主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴
8、承、凸轮、泵叶轮、鼓风机叶片、水泵零件、化工用管道、阀门以及外科医疗器械等。（6）聚砜（PSF）聚碉是分子链中具有硫键的透明树脂，具有良好的综合性能，它耐热性、抗蠕变性好，长期使用温度为150c174C,脆化温度为100。广泛应用于电器、机械设备、医疗器械、交通运输等。（7）聚四氟乙烯（F4）聚四氟乙烯是氟塑料中的一种，具有很好的耐高、低温，耐腐蚀等性能。聚四氟乙烯几乎不受任何化学药品的腐蚀，它的化学稳定性超过了玻璃、陶瓷、不锈钢，甚至金、铂，俗称“塑料王”。由于聚四氟乙烯的使用范围广，化学稳定性好，介电性能优良，自润滑和防粘性好，所以在国防、科研和工业中占有重要地位。（8）有机玻璃（PMMA
9、有机玻璃的化学名称是“聚甲基丙烯酸甲酯”。它是目前最好的透明材料，透光率达到92%以上，比普通玻璃好，且相对密度小（1.18），仅为玻璃的一半。有机玻璃有很好的加工性能，常用来制作飞机的座舱、弦舱，电视和雷达标图的屏幕，汽车风挡，仪器和设备的防护罩，仪表外壳，光学镜片等。有机玻璃的缺点是耐磨性差，也不耐某些有机溶剂。3特种塑料具有某些特殊性能，满足某些特殊要求的塑料。这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需要的场合，如医用塑料等。一、聚碳酸酯（Polycarbonate）,简称PC,俗称防弹胶。分类：1、脂肪族；2、脂环族；3、脂肪-芳香族；4、芳香族（双酚A型聚碳酸酯）/具工业价值/商业化品种
10、二、聚碳酸酯（PC）的特性与应用1、聚碳酸酯特性：（1）物理性能：a、非结晶性、无毒、无臭、无味、透明颗粒（粉体白色）；b、密度：1.181.20g/cm3;c、对水稳定性：80内对水稳定，80以上易水解变形；d、分子量：27万之间；e、光泽好，易于着色；f、耐化学腐蚀性，耐油性优良、耐碱性较差。（2）机械性能：a、冲击强度：是通用工程（热塑性）塑料中最好的，其数值与45%玻纤增强聚酯PET媲美；（影响冲击强度的主要因素：分子量、缺口半径、温度和添加剂）b、耐蠕变性：在热塑性工程塑料中是相当好的，甚至优于尼龙和聚甲醛。因吸水而引起的尺寸变化和冷流变形均很小。这是它尺寸稳定性优良的重要标志；c、
11、疲劳强度：抵抗周期性应力的能力较差；d、耐摩擦磨耗性：与其他的工程塑料相比，摩擦系数较大，耐磨性较差；e、应力开裂：注塑、周期性应力使用、摩擦时均易产生应力开裂隐患。（溶剂开裂：聚碳酸酯的非结晶性，分了间堆砌不够致密，芳香烃、氯代烃类有机溶剂能使其溶胀或溶解，容易引起溶剂开裂现象）（3）热性能：a、分解温度：300c以上；b、长期工作温度范围：-60120C；c、脆化温度：-100C（良好的耐寒性）。（4）电性能：a、高频绝缘性能：优良（分子极性小、吸水性低，接近电绝缘性能优良的PET）;（与温度、湿度、电场频率和制品厚度密切相关）b、介电系数：2.96;c、击穿电压：1822KV/mm;d、
12、耐电弧性：110s。（5）耐老化性:a、光老化：PC光老化性好（敏感于UV）;b、热氧老化：热、氧和水汽会加速PC老化（本身含杂质，会引起降解）。（6）燃烧性:a、阻燃性：PC本身是V-2级（火焰呈淡黄色、冒黑烟；氧指数仅25%,离开火源自熄）；b、阻燃改进：V-0/5V级（卤化物、三氧化二睇、氢氧化镁、磷酸和红磷）。（7）光学性能:纯净聚碳酸酯无色透明，具有良好的透光性，因其表面硬度较差，耐磨性不好，表面容易发毛而影响其透光率。2、应用1、高透明性及高冲击强度的领域：视窗、防护壳体；2、汽车制造业：汽车前灯、侧灯、尾灯、镜面、透镜、车玻璃、内外装饰件、仪表板；3、电子电器业：低压电柜的接线座
13、各种绝缘插件、绝缘套管、机床电机保护开关、空心砖外壳、仪表外壳和办公室自动化设备、光盘、聚合物光纤的芯材；4、建筑业：代替玻璃和金属，5、其它的领域。可塑（淀粉）生物全降解材料（PSM）一、可塑淀粉生物全降解材料是人类新一代生态环境材料（PolystarchMaterial），简称“PSM”1、它是由大量可再生资源：淀粉复合而成的热可塑性材料。2、工艺路线：淀粉+助剂+PP/PE共混后经双螺杆挤出造粒。二、特性与用途：1、在自然环境中，约10天后开始降解，90天后降解70%2、利用这种性质制造环境友好产品（或使用周期短的产品），例如，一次性使用的餐具和其它生活用品：刀、叉、勺、碟、碗、筷子、
14、花盆、玩具等。三、其它了解：1、该材料由湖北武汉华丽环保科技有限公司研制；2、 “PSMfe态环境新材料专利号为“01138290.2”“PSMF专用机械设备专利号为“02115416.3”3、 “PSM新材料生产的一次性生物全降解餐饮具，经国家质检中心和铁道部产品质量检验中心等多家权威机构的系统检测、各项指标均优于GB18006.1-1999的技术要求，其降解性能、使用性能、卫生指标是国内其它类似产品无法比拟的。4、全生物降解粒料及片材和部分制品已销往国内及德国、新加坡、台湾、马来西亚、香港等国家和地区，其产品的优良性能、合适的价格受到用户的普遍欢迎5、现已展开成套专用设备、生物降解材料及制
15、品的推广。聚酰亚胺（PI）一、聚酰亚胺（Polyimide），缩写为PI。1、聚酰亚胺（PI）是主链含有酰亚氨基团（一CNC）的聚合物。主要有两大类：脂肪族（实用性差、非商业化）芳香族（获得商业化的品种）芳香族聚酰亚胺分为以下几类：均苯型、单醚型、双醚酐型、聚醚酰亚胺（PEI）、聚双马来酰亚胺、降冰片烯二酸改性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺（PAI）。2、 PI物理性能：a、密度：1.361.43g/cm3;b、无毒、无臭、无味、黄白色粉末或颗粒；3、 PI的不足之处有：加工性能较差，价格太高，在耐高温塑料中是属于高价位。近两年，随着数以亿计的国有资本和民营资本的投入，使PI的发展无论是速度还是价格的
16、快速走低都很快，特别是由军品用途向民品用途方面的转变很快。纯PI很少单独使用，应用的PI多为其改性和复合品种：1、PI+长（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）纤维增强的树脂基复合材料；2、PI+短切（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）+（聚四氟乙烯、石墨、二硫化铝）；3、耐高温聚酰亚胺胶粘剂；4、耐高温电子封装材料；5、耐高温涂层或薄膜。二、聚酰亚胺（PI）特性与应用1、 PI的特性：（1） 阻燃性：PI为自身阻燃的聚合物，高温下不燃烧。（2） 机械性能（对温度的敏感性小）：a、纯PI机械性能不高，尤其冲击强度比较低；b、纤维增强后会大幅度提高：冲击强度：由27J/m增大到190J/m,增大10倍以上；拉
17、伸强度：由60Mpa增大至ij1200Mpa,增大20倍以上；弯曲模量：由3.8Gpa增大到80Gpa，增大20倍以上；c、高抗蠕变；d、低热膨胀系数、高尺寸稳定；e、耐磨性（VS45#钢）：1000转时的磨耗量仅为0.04g（可填充F4、二硫化电目后进一步改善）；f、具自润性。（3）优异的热性能：a、耐高温、耐低温同时具备；b、长期使用温度：-200300c（第一代）371c（第二代）426c（第三代）；c、耐辐射（4）突出的电性能：a、介电常数：通过设计可以降至2.4以下（超耐高温塑料中综合性能优良的超低介电常数材料）b、介质损耗因数：10-310-4;c、耐电弧性：128s180s；d、
18、高电绝缘；（5）环境性能（耐化学腐蚀性）：a、稳定（耐）：酸、酯、酮、醛、酚及脂肪烧、芳香煌、氯代煌等；b、不稳定：氯代联苯、氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、过氧化氢、次氯酸钠；2、聚酰亚胺（PI）应用范围耐高温聚酰亚胺超级工程塑料具有很多其他工程塑料所没有的优异性能：耐高温、耐低温、耐腐蚀、自润滑、低磨耗、力学性能优异、尺寸稳定性好、热膨胀系数小、高绝缘、低热导、不熔融、不生锈，可在很多情况下替代金属、陶瓷、聚四氟乙烯和工程塑料等，广泛应用于石油化工、矿山机械、精密机械、汽车工业、微电子设备、医疗器械等领域，具有很好的性能价格比。典型的应用包括：（1）高速高压下具有低磨擦系数、耐磨耗
19、性能的零部件；（2）优异抗蠕变或塑性变形的零部件；（3）优异自润滑或油润滑性能的零部件；（4）高温高压下的液体密封零部件；（5）高抗弯曲、拉伸和高抗冲击性能的零部件；（6）耐腐蚀、耐辐射、抗生锈的零部件；（7）长期使用温度超过300以上，短期达400450的零部件。（8）耐高温（超过260）结构胶粘剂（改性环氧树脂、改性酚醛树脂、改性有机硅胶粘剂等耐温不超过260的场合）（9）微电子封装用、应力缓冲保护涂层、多层互联结构的层间绝缘、介电薄膜、芯片表面钝化等。三、聚酰亚胺（PI）加工工艺多数PI的高性能部件（微电子封装涂层、绝缘层、介电薄膜等除外）成型比较苛刻，尤其对设备的了解液晶高分子聚合物（
20、LCP）一、液晶高分子聚合物（LiquidCrystalPolyester）,简称LCP。是80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料LCP是一类具有杰出性能的新型聚合物。LCP是包含范围很宽的一类材料：a、溶致性液晶：需要在溶液中加工；b、热致性液晶：可在熔融状态加工。最初工业化液晶聚合物是美国DuPont公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺（Kevlar?）。由于这种类型的聚合物只能在溶液中加工，不能熔融，只能用作纤维和涂料。以下内容只包括热致性LCP。LCP外观：米黄色（也有呈白色的不透明的固体粉末）；LCP密度：1.35-1.45g/cm3。液晶树脂的耐热性分类（低、中和高耐热
21、型）类型热变形温度/ASTM分类日本分类牌号举例低耐热243出型I型Xydar?-930、Zenite?6130Vectra?C130、UenoLCP?2000、TitanLCP?LG431、Novaccurate?E345G30高耐热液晶聚合物的代表性质牌号Xydar?G-930Titan?LG431Zenite?7130Zenite?6130Vectra?E130iVectra?c130相对密度1.601.631.661.671.611.62拉伸强度/MPa135139145150165159弯曲强度/MPa172170174170221214Izod缺口冲击强度/（J/m）9629916
22、0123208176热变形温度（1.82MPa）/271275289263276255二、 LCP的特性与应用1、特性a、 LCP具有自增强性：具有异常规整的纤维状结构特点，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平。如果用玻璃纤维、碳纤维等增强，更远远超过其他工程塑料。b、液晶聚合物还具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变特点，液晶材料可以忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异。c、LCP的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V-0级水平。d、 LCP具有优良
23、的电绝缘性能。其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。在连续使用温度200-300，其电性能不受影响。间断使用温度可达316左右。e、 LCP具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%酸及浓度为50%碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂。2、应用a、电子电气是LCP的主要市场：电子电气的表面装配焊接技术对材料的尺寸稳定性和耐热性有很高的要求（能经受表面装配技术中使用的气相焊接和红外焊接）；b、 LCP：印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件、汽车机械零件、医疗方面；c、LCP加入高填充剂或合金（PSF/PBT/PA）：作为集
24、成电路封装材料、代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料；作光纤电缆接头护套和高强度元件；代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料。代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料（宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统）。三、 LCP的注塑工艺由于改性后的性能和用途级别相差很大，其加工工艺变数也很大，故应相应调整如下范围：1、干燥：140c140150c/5-7Hr2、注塑温度：260300410c3、模温：100100240c四、主要生产公司DuPont、Eastman、Solvay、Ticona、三菱工程塑料公司、住友、宝理塑料（为Ticona和日本大赛珞化学公司的合资公司）、东丽,此外还有上野精细化工公司和Unitika
25、公司等。五、其它了解热致性LCP具有全芳香族聚酯和共聚酯结构。它还具有密集排列的直链聚合物链结构，形成的产品具有良好的单向机械性能特点。良好高温性能（热变形温度为121355C）、良好的抗辐射性、抗水解性、耐候性、耐化学药品性、固有的阻燃性、低发烟性、高尺寸稳定性、低吸湿性、极低的线膨胀系数、高冲击强度和刚性（按相同重量比较，LCP的强度大于钢，但刚性只是钢的15%）。LCP可以耐酸、溶剂和烃类等化学品，并有较好的阻隔性。液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。拉伸强度和弯曲模量可超过10年发展起来的各种热塑性塑料。
26、采用的单体不同，制得的液晶聚酯的性能、加工性和价格也不同。选择的填料不同、填料添加量的不同也都影响它的性能。聚醚醚酮（PolyetheretherKetone，PEEK）树脂是一种新型特种工程塑料。具有可与聚酰亚胺相匹敌的特性，被称为超耐热性热塑性树脂。A、分解温度：560；B、能很好流动的温度：350c400C;一化学结构二特长PEEK是芳香族结晶型热塑性高分子材料。其熔点为334，具有下述很具魅力的特性；（1）短期耐热性：玻璃纤维或碳纤维增强后其热变形温度可以达到300以上。（2）长期耐热性：UL温度指数（RTI）为250。（3）韧性：是一种非常柔韧的树脂。（4）阻燃性：达到UL94V0级
27、1.5mm），有自熄性，燃烧时发烟量是所有树脂中最少的。（5）耐腐蚀性/耐药品性：除浓硫酸外无溶剂能侵蚀它。（6）耐热水性（可在200300c蒸汽中使用）。（7）耐疲劳及耐蠕变性（是热塑性塑料中最高的；（8）加工成型性：除可注射成型外，还可适用各种成型方法；三主要特性3.1 耐热性虽然未增强的纯树脂的热变形温度只有160，但用玻璃纤维、碳纤维增强后，热变形温度可达300以上。按长期连续使用温度的评价方法UL温度指数测定（RTI）为250。3 2机械特性PEEK在室温时的抗蠕变性能如图1，2所示。即不论有无缺口都比其它耐热性树脂高得多。时间（分）时间（分）图1蠕变破坏强度（有缺口）图2蠕变破坏
28、强度（无缺口）4 3各种物性随温度的变化其弯曲模量随温度的变化如图3所示。虽然在其玻璃化转变温度（143）附近有所下降，但直至其熔点附近（300）仍保持有足够的弹性模量。其抗拉强度随增强情况不同有所变化，从图4中可知，直到高温领域都还保持一定强度。图3弯曲摸量与温度的关系图4拉伸强度与温度的关系另外其在250的老化试验结果如图5所示。它表明不仅一般树脂无法比，就是比公认的长期耐热性好白PPS也要稳定。图5老化过程中弯曲程度的变化5 4耐冲击性它是耐热树脂中韧性最好的一种与其它树脂的比较如图6。图6几种耐热树脂的冲击强度（无缺口）6 5阻燃性PEEK有自熄性，不加任何阻燃剂用UL标准测定分别达到
29、94V1（厚度为0.3mm），94V0（厚度为1.5mm）94V5（厚度为3.2mm）。另外燃烧时的发烟量也非常少。按美国NBS试验的结果如图7所示。7 6耐药品性PEEK只溶解于浓硫酸，有良好的耐化学药品性，特别是在高温下耐酸碱性方面比聚酰亚胺好得多。部分化学药品对PEEK的影响情况如表1所示。表1PEEK的耐药品性（500Kg/cm2应力下）药品名影响程度药品名影响程度盐酸A丙酮B硝酸A甲乙酮A浓硫酸C环己烷A88%磷酸A甲苯A50NaOHA三氯乙烯A50KOHA三氯乙烷A氨A氯仿A二氯乙烷A醋酸乙酯A甲醇A汽油A注：A无影响；B多少有影响；C溶解8 7耐水解性PEEK的吸水率很小，23的
30、饱和吸水率只有0.5%。而且耐热水性好，可以在300的加压热水或蒸气中使用。在200以上的热水中可以连续使用。图8为在100的热水中浸泡后的抗拉强度试验，结果表明即使连续浸泡200天其强度也几乎没有明显变化。图9是在130热水中浸泡11天后其弯曲模量保持率与其它树脂的比较，结果表明纯PEEK树脂的保持率在90%以上，远高于其他树脂。图8100热水浸泡后拉伸强度的变化图9130热水浸泡11天后弯曲强度保持率9 8耐磨性具有相当于聚酰亚胺的良好耐磨性，其具体数值如表2所示。表2PEEK的耐磨性（Taber磨擦）样品对磨材质磨耗量纯PEEK树月旨H10wheel2.710-4纯PEEK树脂S17wh
31、eel9.710-410 9耐疲劳性在所有树脂中具有最好的耐疲劳性，图10是与其它树脂的对比。图10耐疲劳性比较（无缺口23）11 10耐辐照性耐丫辐照的能力很强，超过了通用树脂中耐辐照性最好的聚苯乙烯。可以做成丫辐照剂量达1100Mrad时仍能保持良好的绝缘能力的高性能电线。12 11耐剥离性PEEK的耐剥离性很好，因此可制成包覆很薄的电线或电磁线，并可在苛刻条件下使用。剥离试验的结果如表3所示。表3机械剥离温度（）负荷（Kg）2010515041342913 12电性能PEEK具有良好的电绝缘性能，并可保持到很高的温度范围。其介电损耗在高频情况下也很小。其介电损耗的频率依赖性和温度依赖性及
32、体积电阻的温度依赖性分别如图11，12，13所示。图11介电损耗与频率的关系图12介电耗损与温度的关系图13体积电阻与温度的关系四加工工艺PEEK虽然是超耐热性树脂，但由于它具有高温（350400C）流动性好和热分解温度很高的（560c）的特点，因此可以采用注射成型，挤出成型、模压成型、吹塑成型、熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂等多种方法成型加工。作为二次加工可以采用真空成型、压延、拉伸、超声波焊接、粘接、复合、机械加工等加工手段。下面简单介绍一下，常用的PEEK注射成型和挤出成型的一般加工工艺条件。14 1注射成型14.1.1 设备PEEK可用通常的螺杆式或柱塞式注射成型机加工成型，注射成型机应
33、满足下述基本条件：料筒温度可升到400；料筒内应该没有形成熔融料死角的地方；由于熔融粘度不会自动流淌，所以喷嘴不需要加断流阀（shutoffvalve）。14.1.2 模具温度由于PEEK是结晶性树脂，因此使其充分结晶可以提高其性能。一般模温在160以上时，就可以充分结晶，即使不热处理也能得到很好的成型品，如果因为模具结果所限模温无法提高时，可在200以上热处理一小时，也能使结晶完全，从而使机械强度和耐药品性等提高。14.1.3 预备干燥虽然PEEK的吸水率很低，饱和吸水率只有0.5%，但是要在高温下成型，所以加工成型之前有必要在150干燥3小时以上。PEEK的标准注射成型条件如表4所示。表4
34、PEEK的标准注射成型条件项目纯树脂30%玻璃纤维增强30%碳纤维增强料筒温度（）根部中间喷嘴330360350380350380350380370400370400350380370400370400模具温度（C）130170140180140180注射压力（Kg/cm2）螺杆背压（Kg/cm2）保持压100014005010050070012001600501006008001200160050100600800注射速度螺杆转数（rpm）循环周期（秒）中速高速5030中速高速5030中速高速503042挤出成型PEEK可以采用挤出成型工艺加工成薄膜、电线包皮、单丝、棒材、薄板等。表5列出了
35、PEEK薄膜的挤出成型条件。表5PEEK的标准挤出成型条件项目条件挤出机螺杆30,L/D=24,C.R.=3料筒温度（）喂料压缩部机头350370380模具温度（）定型辊温度（）38030螺杆转数（rmp）线速度（m/min）吐出量（Kg/cm2）30105PEEK的标准物性数据（数据中心）五用途5.1复合材料近些年来引人注目的是热塑性树脂基复合材料，其中发展最快的是由ICI公司推出的PEEK复合材料（商品名APC2）。5.1.1制造方法APC2是将碳纤维的长纤维用PEEK熔融预浸制得，由于碳纤维与基体PEEK的相容性好，可以制得粘结性很好的复合材料，孔隙率只有0.1%。表6是其材料的机械性能
36、表6APC2的标准机械性能项目单位数值（铺层方向0）拉伸强度拉伸模量断裂伸长弯曲强度弯曲模量MpaGpa%MpaGpa21301341.451880121（铺层方向90）拉伸强度拉伸模量断裂伸长弯曲强度弯曲模量铺层方向MpaGpa%MpaGpa808.91.01378.9（铺层方向45）拉伸强度拉伸模量断裂伸长MpaGpa%30019.217.2比环氧树脂复合材料易加工成型后不需养生有良好的耐冲击性，损伤容限大有优良的抗蠕变性和耐疲劳性有良好的耐热性有优良的耐热湿循环性损伤处易修补5.1.3制品的规格ICI上市的最通常单向预浸物（CF含量68%2）和由这种预浸的按各种角度（45/90/45/
37、0）铺层后压制成的薄板的规格如表7所示。表7典型的APC2制品的规格1单向预浸物（CF含量68%2)标准宽度140mm216mm标准厚度0.125mm标准重量213g/m2标准长50m2薄板（45/90/45/0）标准尺寸405m丽405mm700mmx700mm标准厚度1mm（预浸物8层）2mm（预浸物16层）3mm（预浸物24层）4mm（预浸物32层）5mm（预浸物40层）5.1.4用途利用上述特点虽然可有多种多样应用领域，但目前主要用在航空和军工产业领域。5.2 挤出成型制品5.2.1 电磁线利用PEEK具有包覆加工性好（可熔融挤出，而不用溶剂）；燃烧时发烟量低且产生腐蚀性气体少；耐剥离
38、性好；耐磨耗性好；耐辐照性强；可自由着色等特点，已经用作电缆、电线的绝缘或保护层。广泛应用于原子能、飞机、船舶、油、气井，电磁线、光导纤维等领域。5.2.2 薄膜利用其比聚酰亚胺吸湿性小，高温时耐碱、耐酸和耐高频性好、耐焊锡、耐辐照等特点，用作H级以及C级绝缘材料，广泛用于电机、发电机、变压器、电容器等的绝缘薄膜，可绕性印刷线路板，载波带（carriertape），复合材料（用PEEK与碳纤维、玻璃纤维层覆），耐热耐药品的环型带等。5.2.3 纤维利用PEEK单丝比聚酯和尼龙纤维有更好的耐蒸气、耐药品、耐磨耗、抗蠕变、韧性好等特点，应用于制纸机械的干燥帆布、耐热沪布、球拍的网线、复合材料（与碳
39、纤维、玻璃纤维等混织或混编）、耐热耐药品纺织带等。5.3 注射成型制品5.3.1 耐磨材料发挥其耐磨性、耐药品性、韧性好和可在250使用等特点用于制造轴承保持架、金属轴承的护衬、离合器零件、动力闸的真空零件、汽油发动机的零件、滑轮加载器（turbochanger）叶片、复印机零件、悬置轴瓦、活塞裙、发动机推杆等。5.3.2 电器、电子制品发挥其耐焊锡性（热变形温度300以上）、阻燃、UL温度指数250、韧性好等特点，用于制造镶嵌插头，高可靠性接插件，电缆插头，接线盒，配线的引出头，极板的笼型线圈（Waferbasket），电池外壳，IC的封装等。5.3.3 热水设备发挥其能耐300的加压水或蒸
40、汽而且在200以上可长期使用的特点，用于制造热水、化学泵的泵体和叶轮及其它零件，蒸气阀门，O型圈，采油用接插件，锅炉及PH计的护套等。5.3.4 其它PEEK还可以用于制造原子能发电站用接插件和阀门零件、滑轮叶片、显微镜灯的罩、马达周围导线支架、火箭用电池槽、螺栓、螺母、实验室用镊子等。5.4 粉末喷涂制品PEEK可用静电喷涂或流化床法喷涂制成金属等表面的耐热、耐腐蚀涂层。5.5 其它加工成型制品可用旋转成型制造大型成品，用吹塑成型法可做成核废料的容器，还可以把PEEK薄膜与金属热压粘接制成高温粘结力很好的复合材料。六、主要生产公司国外主要生产公司；1、英国ICI（PEEK原粉生产商）；2、德
41、国Degussa（PEEK原粉生产商）；3、英国VictrexPLC4、日本住友（VictrexPLC与三井的合资公司）共混公司；5、美国LNP（已被GE收购，LNP已加入到GE的全球共混物行业）8、荷兰DSM9、美国RTP公司国内主要生产公司：吉林大学特种工程塑料（PEEK原粉生产商）；了解聚苯硫醚（PPS）一、聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide,），全称为聚亚苯基硫醚，简称PPS。1、PPS结构对称：分子主链由苯环和硫原子交替排列，苯环赋予PPS以刚性，硫醒键又赋予PPS以柔顺性。2、纯PPS物理性能：a、无毒、无臭、无味、黄白色咖啡色粉末或颗粒（燃烧有咖啡香味）；b、密度
42、1.361.43g/cm3;c、吸水率极小（对水稳定性）：在水中24h的吸水率仅为0.01%;d、分子量：815万之间；e、高结晶度、性硬而脆、韧性差、中粘度不稳定；3、PPS的不足之处有：价格太高，在耐高温塑料是属于低价位，但比通用工程塑料高许多。近两年，随着数以亿计的国有资本和民营资本的投入，使PPS的发展无论是速度还是价格的快速走低都很快，预计它将成为第六大工程塑料。纯PPS因性能脆而很少单独使用，应用的PPS多为其改性品种：1、40%玻璃纤维增强PPS（R-4）；2、无机填充PPS（R-8）；3、碳纤维增强PPS（G-6）。二、聚苯硫醚的特性与应用1） PPS的特性：（1）阻燃性：P
43、PS为自身阻燃的聚合物（V-0/5V），其氧指数高达44%，在塑料中属高阻燃材料。（纯PVC的为47%、PSF为30%、PA为29%、MPPO为28%、PC为25%）2） ）机械性能（对温度的敏感性小）：a、纯PPS机械性能不高，尤其冲击强度比较低；b、玻璃纤维增强后会大幅度提高：冲击强度：由27J/m增大到76J/m,增大3倍；拉伸强度：由60Mpa增大到137Mpa,增大一倍；弯曲模量：由3.8Gpa增大到12.6Gpa,增大5倍；c、PPS的刚性很高，在工程塑料中少见；d、PPS在负载下的耐蠕变性好，硬度高；e、耐磨性（VS45#钢）：1000转时的磨耗量仅为0.04g（可填充F4、二硫
44、化电目后进一步改善）；f、具自润性。（3）优异的热性能：a、热变形温度（短期耐温）：265c（耐热性与PI相当，仅次于F4塑料）；b、长期使用温度：200-240C；（4）突出的电性能：a、介电常数：3.5-4.0（较大的频率、较大的温度范围内变化不大）；b、介质损耗因数：10-310-4;c、耐电弧性：128s180s（可与热固性塑料媲美）。（5）环境性能（低于200时几乎不溶于任何溶剂）：耐化学腐蚀性：（仅次于聚四氟乙烯F4）；a、稳定（耐）：酸、酯、酮、醛、酚及脂肪烧、芳香煌、氯代煌等；b、不稳定：氯代联苯、氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、过氧化氢、次氯酸钠；2、应用范围（1）汽
45、车工业：代替金属制作排气筒、循环阀、水泵叶轮、气动信号调解器；（PPS用于汽车工业占45%左右，主要是汽车功能件）（2）电子电器：a、发电机和发动机：电刷、电刷托架、启动器线圈、屏蔽罩及叶轮等；b、电视机：高压外壳及插座、接线柱及端子板；c、电子工业：变压器、阻流圈、继电器的骨架和壳体、集成电路载体；d、高频领域：H级绕线架、微调电容器；e、高温元件：电热支架（PTC）、隔栅（高温出风口）；（PPS用电子电器工业可占30%，适于环境温度高于200的高温电器元件）（3）机械工业：壳体、结构件、耐磨件、密封材料、泵体、阀门、轴承、轴承支架、活塞环及齿轮三、聚笨硫醒（PPS）注塑工艺1、干燥：130-1502、干燥时间：3-4小时（PPS的吸湿性虽然很低，仍建议在注射前进行预先干燥，以改善制品的表面性能）3、注塑温度：290-3204、模温：130-1
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