
工程塑料是指一类可以作为结构材料,在较宽的温度范围内承受机械应力,在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。工程塑料发展于上世纪50年代,具有优良的综合性能,主要表现为刚性大,蠕变小,机械强度高,耐热性好,电绝缘性好,可在较苛刻的化学、物理环境中长久使用,可部分替代金属作为工程结构材料使用,在材料领域中占据非常重要的地位。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业,随着材料技术及设计工艺的提升,工程塑料替代金属材料应用日益增多,以塑代钢、以塑代木已成为国际发展趋势。

1、质量轻、相对密度小
工程塑料的种类国内通用的是聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、热塑料性聚酯、改性聚苯醚等五大工程塑料。
(聚酰胺,俗名:尼龙)由于它独特的低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能而赢得人们的重视,加之其加工简便、效率高、比重轻(只有金属的1/7)、可以加工成各种制品来代替金属,广泛用于汽车及交通运输业。典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件,大约每辆汽车消耗尼龙制品达3.6~4千克。聚酰胺在汽车工业的消费比例最大,其次是电子电气。

(PC)既具有类似有色金属的强度,同时又兼备延展性及强韧性,它的冲击强度极高,用铁锤敲击不能被破坏,能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又极好,并可施以任何着色。由于聚碳酸酯的上述优良性能,已被广泛用于各种安全灯罩、信号灯,体育馆、体育场的透明防护板,采光玻璃,高层建筑玻璃,汽车反射镜、挡风玻璃板,飞机座舱玻璃,摩托车驾驶安全帽。用量最大的市场是计算机、办公设备、汽车、替代玻璃和片材,CD和DVD光盘是最有潜力的市场之一。

聚甲醛(POM)是一种性能优良的工程塑料,在国外有“ 超钢”之称。pom具有类似金属的硬度、强度和钢性,在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的耐化学品性。pom以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一些传统上被金属所占领的市场,如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件,自问世以来,pom已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,pom也表现出较好的增长态势。

(PBT)是一种热塑性聚酯,非增强型的PBT与其它热塑性工程塑料相比,加工性能和电性能较好。PBT玻璃化温度低,模具温度在50℃时即可迅速结晶,加工周期短。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)被广泛应用于电子、电气和汽车工业中。由于PBT的高绝缘性及耐温性可用作电视机的回扫变压器、汽车分电盘和点火线圈、办公设备壳体和底座、各种汽车外装部件、空调机风扇、电子炉灶底座、办公设备壳件。

聚苯醚化学式简称PPO,由2,6-二取代基苯酚经氧化偶联聚合而成的热塑性树脂,一般呈土黄色粉末状。常用的是由2,6-二甲基苯酚合成的聚苯醚,具有优 良的综合性能,最大的特点是在长期负荷下,具有优良的尺寸稳定性和突出的电绝缘性,使用温度范围广,可 聚苯醚在-127~121℃范围内长期使用。具有优良的耐水、耐蒸汽性能,制品具较高的拉伸强度和抗冲强度,抗蠕变性也好。此外,有较好的耐磨性和电性能。主要用于代替不锈钢制造外科医疗器械。在机电工业中可制作齿轮、鼓风机叶片、管道、阀门、螺钉及其他紧固件和连接件等,还用于制作电子、电气工业中的零部件,如线圈骨架及印刷电路板等。
1、汽车领域:工程塑料在汽车领域的应用亦日益增多,主要用于保险杠、翼子板、燃油箱、仪表板等内饰、车身板、车门、车灯罩、燃油管、散热器以及发动机相关零部件等。
一些玻璃化温度较高的塑料,为了制取室温下的软质制品和改善加工时的熔融流动性能,就需要加入一定量的增塑剂。这些小分子量的油状的增塑剂与高聚物有良好的相溶性,它们分布在高分子链之间,降低了它们分子间的作用力,从而在一定温度和压力下容易使分子链运动,达到加工成型的目的。因此,增塑剂有降低塑料玻璃化温度及最低成型温度的作用。通常玻璃化温度的降低值与增塑剂的体积分量成正比。


减缓塑料燃烧性能的助剂称阻燃剂,根据阻燃机理的不同可分为四种类型:
发泡剂是一类受热时会分解放出气体的有机化合物,这些气体留在塑料基材中便成为有许多细微泡沫结构的泡沫塑料。作为一种良好的发泡剂应具备下列条件:短时间内放出气体,放气速度可以调节,分解放出的气体应是CO₂、N₂之类的惰性气体,在塑料中容易分散和分解,分解温度适当,分解时发热量不大,分解反应是不可逆的,发泡剂无毒等。发泡剂中应用最广的是偶氮二甲酰胺。

偶联剂是指能改善填料与高分子材料之间界面特性的一类物质。通常偶联剂的分子结构中存在两种官能团:一种可与高分子基体发生化学反应或有较好的相容性;另一种可与无机填料形成化学键。如;硅烷偶联剂,通式可写为RSiX3(R是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性官能团,如乙烯基、氯丙基、环氧基、甲基丙烯酰基、胺基和巯基等;X为能够水解的烷氧基,如甲氧基、乙氧基等)。增强剂或填料用偶联剂处理后,可使其表面获得一种化学改性,而在分散的无机相和连续的聚合物之间形成一种桥键,成为一种复合材料,提高增强剂或填料的作用,有机硅烷是最为广泛使用的偶联剂,而有机钛酸酯是一种更高效的偶联剂。

交联剂主要用在高分子材料(橡胶与热固性树脂)中。因为高分子材料的分子结构是线性结构,没交联时强度低,易拉断,且没有弹性,交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键,使线型分子相互连在一起,形成网状结构,这样提高橡胶的强度和弹性,橡胶中用的交联剂主要是硫磺,另外要加促进剂。一般的交联剂多指有机过氧化物,如聚乙烯的交联剂可使用过氧化二异丙苯。

成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,通过改变树脂的结晶行为,加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化,达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。

在许多塑料中,增强材料和填料占有相当的比重,尤其是增强塑料和钙塑材料。主要目的是:为了提高塑料制品的强度和刚性,一般加入各种纤维材料或无机物。最常用的增强材料有:玻璃纤维、石棉、石英、炭黑、硅酸盐、碳酸钙、金属氧化物等。

着色剂是不能溶于普通溶剂化学物质,故要获得理想的着色性能,需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。无机颜料热稳定性、光稳定性优良,价格低,但着色力相对差,相对密度大;有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小,缺点为耐热性、耐候性和遮盖力等性质不如无机颜料。着色剂主要包括色母粒和荧光增白剂。


