ABS+尼龍 AK10 AK12G20 AK15 塑料,以長期使用溫度分類,可分為通用塑料、工程塑料和高溫塑料。其中高溫塑料又被稱為耐熱塑料、高性能塑料、特種工程塑料等。
通用塑料,是在低于100 oC的溫度范圍內長期使用的塑料。五大通用塑料包括聚乙烯(Polyethylene, PE)、聚丙烯(Polypropylene, PP)、聚乙烯(Polystyrene, PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)和丙烯腈-丁二烯-乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymer, ABS)。它們具有較低的機械性能,但適用范圍廣,加工性能優(yōu)異,廣泛應用于包裝、家電及建筑等行業(yè)。
工程塑料,是在100 oC至150 oC的溫度范圍內長期使用的塑料。五大工程塑料包括聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚甲醛(Polyoxymethylene, POM)、聚酯(Polybutylene Terephthalate, PBT)、聚酰胺(Polyamide, PA)和聚醚(Polyphenylene Oxide, PPO)。它們具有良好的機械性能、耐化學性和耐磨性,通過添加改性劑,可優(yōu)化材料,易于加工的工程塑料被廣泛的用于汽車、電子及機械等行業(yè)。
高溫塑料,是可以在高于150 oC的溫度長期使用的塑料。它們具有許多在高工作溫度下才能體現(xiàn)的優(yōu)異性能,包括良好的機械性能和卓越的耐化學性,還包括抗輻射、阻燃和良好的電氣性能。通過改性,可以提高材料的尺寸穩(wěn)定性和剛性,同時改善摩擦性能和調整導電性。在軍事、航空、航天、汽車及石油和天氣等行業(yè),替換傳統(tǒng)金屬和陶瓷的過程中,高溫塑料不斷有新的、挑戰(zhàn)性的應用,成為發(fā)展快的塑料產品之一。
ABS+尼龍 AK10 AK12G20 AK15
產品
定屬記號
用途
性能特點
EXCELLOY AK10
ABS+尼龍
耐化學品性能,良好
EXCELLOY AK12G20
ABS+尼龍
EXCELLOY AK15
ABS+尼龍
耐化學品性能,良好; 高抗撞擊性
EXCELLOY CK10
PC+ABS
EXCELLOY CK10G10
PC+ABS
EXCELLOY CK10G20
PC+ABS
EXCELLOY CK10G30
PC+ABS
EXCELLOY CK10P
PC+ABS
EXCELLOY CK50
PC+ABS
耐熱性,高
EXCELLOY CK55
PC+ABS
耐熱性,高; 高剛性
EXCELLOY CKF10
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY CKF51
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY CKF51G10
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY CKF51G20
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY CKF51G30
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY CW10
AES+PC
耐候性,良好
EXCELLOY CW50
AES+PC
耐候性,良好
EXCELLOY CZ400
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY CZ500
PC+ABS
阻燃性
EXCELLOY DX220
ABS
減震
EXCELLOY EK10
ABS
導電性; 抗靜電性
EXCELLOY EK13C8
ABS
導電性; 抗靜電性
EXCELLOY EK50
ABS
導電性; 抗靜電性
EXCELLOY EK81
ABS
導電性; 抗靜電性
EXCELLOY EKF54
ABS
導電性; 抗靜電性; 阻燃性
EXCELLOY EKF55
ABS
導電性; 抗靜電性
EXCELLOY MX851
ABS
耐候性,良好; 良好的著色性
EXCELLOY SX220
ABS
低摩擦系數(shù)
EXCELLOY SX240
ABS
低摩擦系數(shù)
EXCELLOY SX620
ABS
低摩擦系數(shù)
EXCELLOY SX640
ABS
低摩擦系數(shù)
EXCELLOY SXF321
ABS
低摩擦系數(shù); 阻燃性
EXCELLOY SXJ220
ABS
導電性; 抗靜電性
EXCELLOY TK10
ABS+PBT
耐化學品性能,良好; 耐熱性,中等
EXCELLOY TK12G20
ABS+PBT
EXCELLOY TK15
ABS+PBT
耐化學品性能,良好; 高抗撞擊性
EXCELLOY TK30
ABS+PBT
流動性高; 耐化學品性能,良好
EXCELLOY WX152
ABS
1. 工程塑料到高溫塑料的橋梁——PPA, PARA
芳香族聚酰胺包括半芳香聚酰胺(Polyphthalamide, PPA)和全芳香聚酰胺(Polyarylamide, PARA),通過在脂肪族PA分子主鏈中引入含有環(huán)的半芳香或全芳香酰胺鏈段,提升常規(guī)PA的機械性能、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性等。
PPA的主要供應商有BASF、DuPont、DSM、EMS、Evonik、Kuraray、Mitsui、SABIC和Solvay,常見的有PA4T、PA6T、PA9T、PA10T及其他PPA。表1,以DuPont的Zytel®為例,展示和對照PA6, PA66及PPA的性能,其中PPA為PA6T/XT(己二胺+甲基戊二胺+對二甲酸)。
PARA的主要供應商有DuPont、Kolon、Solvay、Teijin和Tayho等,其的是DuPont的Nomex(聚間二甲酰間二)和Kevlar(全對位聚芳酰胺)。Nomex主要產品形態(tài)是紙(絕緣紙)、片材和纖維;無熔點,370 oC以上開始分解;介電強度高,可承受短期40 kV/mm的電壓;力學韌性好(1.5 mm厚的絕緣紙,拉伸強度1800 N/cm,斷裂伸長率8.0%);在220 oC可長期使用十年以上;耐化學腐蝕、耐輻照和耐燃;主要用于電氣絕緣(如變壓器)和阻燃等。 Kevlar主要產品形態(tài)是纖維和片材;無熔點,427 oC以上開始分解;高強度、高模量和韌性(纖維的拉伸強度3.6 GPa,拉伸模量130 GPa,斷裂伸長率3%);長期使用溫度180 oC;主要作為強纖維和增強材料,用于軍事、航空和航天等結構部件。
表1. DuPont的Zytel®的PA6,PA66及PPA產品性能。
性能 | PA6 | PA66 | PA6T/XT | |||
7301
未增強 |
73G35
35%玻纖 |
101
未增強 |
70G35
35%玻纖 |
8200
未增強 |
51G35
35%玻纖 |
|
熔點,oC | 221 | 221 | 263 | 262 | 300 | 300 |
熱變形溫度(1.8 MPa), oC | 55 | 208 | 70 | 250 | 125 | 264 |
拉伸強度,MPa | 80 | 190 | 82 | 200 | 69 | 220 |
拉伸模量,GPa | 2.9 | 11 | 3.1 | 11 | 2.2 | 12.1 |
吸水率,% | 9.5 | 5.8 | 8.5 | 5.5 | 6.3 | 4.5 |
收縮率(水平), % | — | 0.2 | 1.4 | 0.4 | 0.8 | 0.2 |
2. 以塑代鋼的典范——PPS, PAEK, PI
聚硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)是分子主鏈中帶有硫鍵的熱塑性、半結晶樹脂。PPS的主要供應商有Celanese、DIC、 Kureha、Polyplastics、Solvay、Toray、Tosoh和Zhejiang NHU等。PPS可在180至220 oC溫度范圍內長期使用,吸水率極低,尺寸穩(wěn)定性好,通過改性后,作為結構材料,廣泛用于電子、電氣、汽車等行業(yè)。表2,以Celanese的Fortron®為例,展示PPS的性能。
表2. Celanese的Fortron®的PPS產品性能。
性能 |
0203
未增強 |
1120L4
20%玻纖 |
1140L4
40%玻纖 |
熔點,oC | 280 | 280 | 280 |
熱變形溫度(1.8 MPa), oC | 120 | 255 | 270 |
拉伸強度,MPa | 33 | 120 | 195 |
拉伸模量,GPa | 4.2 | — | 14.7 |
吸水率, % | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
聚芳醚酮(Polyaryletherketon, PAEK)是半結晶、熱塑性塑料,主要包括聚醚酮(Polyetherketone, PEK)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone, PEEK)、聚醚酮酮(Polyetherketoneketone, PEKK)等。PAEK各品種間的區(qū)別是化學組成、醚酮的順序和比例,玻璃化轉變溫度從143到175 oC,熔點從338到375 oC。PAEK分子結構中含有環(huán),具有良好的機械性能、電絕緣性和耐化學腐蝕性;醚鍵又使其具有柔性,可以用熱塑性塑料的加工方式進行成型加工。PAEK的主要供應商有AKRO-PLASTIC, Celanese, Evonik, Solvay和Victrex等。表3,以Victrex的PEEK為例,展示PEEK的性能。值得一提的是,PEEK在3D打印線材和粉體方面發(fā)展很快,Lehvoss, Indmatec, Solid Concepts等供應商可提供相關的材料。
表3. Victrex的PEEK產品性能。
性能 |
90G
未增強 |
90GL30
30%玻纖 |
90CA30
30%碳纖 |
熔點,oC | 343 | 343 | 343 |
熱變形溫度(1.8 MPa), oC | 156 | 335 | 342 |
拉伸強度,MPa | 110 | 190 | 260 |
拉伸模量,GPa | 3.7 | 12 | 24 |
收縮率(水平), % | 1.0 | 0.3 | 0.1 |
聚酰亞胺(Polyimide, PI)是主鏈上含有酰亞胺(-CO-NH-CO-)的聚合物,包括脂肪族、半芳香族和芳香族PI三種,無定形為主,有熱塑和熱固性。PI無明顯熔點,耐高溫達 400 oC ,高絕緣性能;廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域。PI的主要產品形態(tài)是薄膜、纖維、泡沫及樹脂。PI薄膜的主要供應商有3E Etese, Arakawa, DuPont, Kaneka, Mitsui, Taimide等。DuPont的Kapton®的Type 100 HN PI薄膜在23oC和200 oC下的拉伸強度分別為231 MPa和139 MPa,拉伸模量分別為2.5 GPa和2.9 GPa。表4,以Mitsui的Aurum®為例,展示可用于注塑加工的PI樹脂的性能。