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史上最全面各种类塑胶原料物性应用知识8
氯化PVC
氯化聚氯乙烯是聚氯乙烯树脂后氯化得到的一种独特聚合物。
化学与性质
PVC分子上再增加一些氯以后,产物CPVC树脂的玻璃化温度(Tg)将提高至239至275°F温度范围内;载荷下热变形温度,根据其配方的不同,也将从PVC物料的约158°F提高到180至219°F的温度范围内。也就是说,所额外增加的氯,改善了硬PVC的阻燃性、生烟性,提高了抗张强度和模量,而保留了它原有的良好性能:突出的尺寸稳定性,优良的耐化学特性以及良好的介电性能。
CPVC混配料塑料仍然保持较高氯含量树脂的高热畸变温度特性,其物料混配工艺与PVC混配相类似,但更复杂、更困难。
混配料可应用传统的挤塑、压延、注塑等加工管材、型材、片材等热塑性成型方法。挤塑加工包括用双螺杆挤塑机加工粉末状物料和用单螺杆挤塑机加工粒状物料。
用一种合适的溶剂溶解CPVC树脂,可制得一种很有用的粘接剂。一些加工者还可用其溶液成功地制得CPVC流延薄膜。
加工
虽然CPVC是以PVC为基质制得的聚合物,且和PVC共有某些性能,但是,它也是一种有其自身特性的聚合物,这一点对于其加工特别重要。例如,CPVC聚合物熔融温度范围从400°F直至最高达到 450°F。挤塑加工需要采用镀铬或不锈钢的模头。挤塑模头必须是良好流线型,以保证能长时间地加工运转。平板模头不能获得满意的挤塑运转时间。为了很好地控制管材和异型材的挤塑尺寸,最好采用真空定型技术。挤塑设备需配备至少 40马力的螺杆传动装置。有几种螺杆设计可适于挤塑加工各种配方好的混配料。
注塑加工需要采用有合适导出长度的低压缩螺杆。管件用物料需要采用尖梢式塑化螺杆。而低粘度,高产出物料需要采用卸掉滑动止过环的加工螺杆,不能采用球形止逆螺杆。注塑模具应该采用不锈钢材料,至少也应采用镀铬或镀镍材料。
应用
由于固有的耐化学特性、高度的刚性、固有的抗燃性、优良的抗张强度、耐室内光、耐气候特性以及合适的密度,使CPVC材料具有广泛的应用市场。
传统上,CPVC材料常用于制造冷。热水输送管材、管件以及工业化学液体的传送管道、管件、阀门等。最新技术的发展使之可以挤塑成型窗玻璃镶装压条、冷却塔板、汽车内用制品、废弃物处理器具以及各种室外深色应用物品。一些定制注塑品级可见于办公机械外壳、长途通讯设备用品以及一些仪器部件。一项最新发展是消防系统管材、管件特用的CPVC 物料。
CPVC最早(大约1960年)用于制造居家用冷、热水输送管及管件。其管材热损耗低、不挂水滴、无水垢聚积,在180°F温度与 100磅/英寸2压力下可持续应用,并经美国国家环境卫生基金会可饮用水认证,因而,促使数百万居住小区采用CPVC管材。CPVC物料制成的水龙头配件及阀门用于饮用水系统中,也具有同样优点。
建筑上的其他应用还包括窗玻璃深色镶装压条、天窗框架,这是因为CPVC有较高耐热性,可耐受深色导致的聚积热。
CPVC耐化学特性使之能应用于传送工业液体,尤其是造纸、制浆过程中的高温液体以及电镀、电化学操作中的酸。碱液体。许多电镀工业管线中都采用CPVC贮罐、管材及过滤元件。甚至还有包括管道、管件、阀门、滤料板和过滤设备、泵等全都用CPVC制造的完整系统。
家用电器制造厂商还发现,CPVC良好的排水性、固有的抗燃性(达到UL标准94-SVA)、耐皂液、耐漂性,对于直接安装在洗碗机、洗衣机内电动机上的水泵来说,都符合要求。
高度的耐热性、抗燃性、遇油脂也不龟裂,因而可考虑用CPVC制造汽车内装件。这些特性也使CPVC可用来制造冷凝水回流管和滴水盘。
固有的抗燃性(UL标准94?SVA可燃性),以及优良的耐化学特性、抗紫外荧光性、抗墨水污渍与良好的吸音性,使得一系列新型品牌的CPVC可用来制造诸如打印机外壳和底座等一类的办公机械部件。
还有一些低生烟性的CPVC物料,它们满足联邦航空局规范25.853款(A-1)有关飞机机舱内制品热释放值必需符合一定速率的最新要求。同时,这些物料也满足城市公共交通管理局烟火准则要求。这些低生烟性物料的挤塑制品也满足楼房内A级标准有关低烟火性能的要求。还有几种深色的耐气候的新型品牌的物料应用于农田灌溉方面。总之,氯化不仅保留了PVC原有的优良性能,而且使聚合物适用于更高的温度下,因而,常常可代替金属或其他价格更贵的工程塑料。
商业信息
CPVC聚合物由 The BF Goodrich公司特种聚合物和化学品分公司销售。1991年初的价格为:每磅1.30至1.50美元。
烯烃改性苯乙烯-丙烯腈共聚树脂
烯烃改性苯乙烯-丙烯腈共聚树脂(OSA)是具有韧性的特殊工程热塑性塑料,在室外环境下其物理性能和颜色不发生变化。可以设计制造各种品级的烯烃改性苯乙烯-丙烯腈共聚树脂,或是用作生产薄膜或是将其共挤塑在各种耐候性差、价格低的组分材料的基材表面,作为保护覆盖层。其它品级OSA可挤塑片材或型材,或注塑成型。
化学与性能
OSA是用饱和烯烃弹性体改性苯乙烯-丙烯腈共聚物,再加入紫外光吸收剂。抗氧化剂、耐气候老化颜料等而制得。它具有较高的抗冲击强度和耐热性,在户外暴晒下颜色几乎不发生变化。
OSA树脂耐烯酸、碱和盐,在许多石油馏分间歇性接触时的耐受性有限。建议不要在与低分子量芳烃、酮、酯和氯化烃有接触的应用场合使用OSA产品。
加工
OSA树脂可用于吹塑薄膜、挤塑片材或型材,也可注塑成型。其加工条件、后续校正、冷却和后成型操作必须将内应力控制在最小的程度,内应力能够影响制品的耐气候老化特性。使用长径比为24:1或更大一些的一段或二段螺杆挤出机最适宜。建议使用标准层流型模具和供料头。
在OSA覆于ABS之上的片材时共挤塑,在真空成型垂伸之后,其着色OSA层最薄部分的厚度至少应该为15mils。不同基材上的薄膜厚度,部分取决于底部基材。注塑成型件的外观再现了模具内表面的光泽平整,但户外暴晒一、二年之后,最初的高光泽成品将变成无光毛面。
在生产固态OSA树脂时,回料的掺用率可为 25%。但当 OSA作为覆盖层与不耐气候老化的基村共挤塑时,只有基材能掺用回料。
半成品部件可进行机加工、冲切、钻孔,或用经测试与OSA相容的粘合剂进行装配,可以使用于OSA的装饰技术包括热冲切、涂漆和使用相容的材料进行丝网印刷。
应用
OSA作为保护覆盖层覆于价格较低的基材之上二次加工成型的产品构件其成本/效果值较高,用于建筑、休闲用具、农业和运输以及其它领域中。
OSA和其它耐候聚合物有相容性,可与它共混以改善性能。
工程用热塑性弹性体
工程用热塑性弹性体(EngineeringTPES)是一种高强度、高性能的材料。它的弹性(弹性极限)和强度可恢复程度在硬质工程塑料和橡胶之间。它们的高弹性在如下应用中非常实用:在连续的冲击、震动、弯曲后,必须快速恢复形状??例如汽车保险杠、铰链、弹簧、卡扣、球类、减震器以及柔性传动和密封。
众所周知的工程用热塑性弹性体(ETES),具有比橡胶更高的强度(一般为2?6倍)。因此,在许多应用中,工程用热塑性弹性体可代替橡胶产品,并且节省了材料和加工时间。
因为工程用热塑性弹性体在厚的或支撑部位上“功能上相等”于结构塑料,在薄的部位又具有弹性;所以它们可以在许多应用中作为多功能的材料。
化学
工程用热塑性弹性体的弯曲模量从34.5(大约是橡胶刚性的3倍)到1379MPa(与尼龙的刚性相似)。在化学结构上,这种树脂是聚酯结晶硬段与无定形二元醇软段的无规嵌段共聚物。变化硬段和软段的比例可制成一系列的树月旨。
机械性能
工程用热塑性弹性体的强度和刚性分别是“典型”的橡胶(硬度为邵氏A70)的2?6倍和3~100倍。一般工程用热塑性弹性体树脂的强度、刚性和弹性分别是未补强尼龙的一半、三分之一和三倍。
工程用热塑性弹性体的极限伸长率约为500%,而弹性极限为7? 25%应变(依据不同品级)。这种树脂具有较优的弯曲寿命、弹簧性质和抗蠕变性。它可以在很宽的温度范围内保持性质不变。
动力学性能。工程用热塑性弹性体的一个显著特征是具有非常好的动力学性能。经过合理设计的部件在承受反复的拉伸和压缩后,并不损失其机械性能,并且可以承受数百万次弯曲循环(甚至在-40°F的低温下)。
抗冲击强度。这种树脂即使在低温下,也具有很好的韧性。软质更富柔曲性品级的工程用热塑性弹性体,在标准实验室用悬臂梁冲击测试中不会断裂,并且可以作为聚酯、乙烯基树脂、聚丙烯酸酯和苯乙烯系塑料的抗冲击改性剂。
温度。工程用热塑性弹性体在一40~300°F温度范围内,性能很好。机械性能从低温到很高温度范围内,比其它热塑性弹性体和许多橡胶材料更为稳定。
其他性能
电性能。工程用热塑性弹性体在600伏条件下有很好的绝缘强度。例如在低压线中,仅用三分之一的绝缘包皮厚度,工程用热塑性弹性体就可以代替交联聚乙烯产品。因此,无论是在性能上还是在经济上,都是很有收益的。
燃烧性 未经改性的工程用热塑性弹性体定为UL的HB级;加过添加剂的混配级则分别定为 UL94-2和 UL V一0级。
耐化学品和抗环境影响性。工程用热塑性弹性体树脂具有高度的耐化学品和耐热性。在热的烃类环境中,高刚性品级工程用热塑性弹性体性能最佳;非常适合在热油、油脂、燃油以及液压油中使用。工程用热塑性弹性体还具有对燃料的低渗透性。工程用热塑性弹性体的耐辐射性,在核能工程用的和医用的制品(灭菌)时,具有很大的优越性。
耐候性。工程用热塑性弹性体要避免紫外线照射。防紫外线添加物和炭黑浓母料可以在成型机上通过计量共混而被加入。通过十年测试的资料显示:经过适当稳定的树脂,在各种气候条件下都能使用。
加工
工程用热塑性弹性体必须在加工前进行干燥。它们的加工很容易进行,加工条件的范围也很宽。可以使用标准注塑成型机、挤塑机、吹塑成型机、旋转成型机等。可以通过挤塑铸塑和吹塑制薄膜。由于这种树脂具有柔性,所以在顶出时必须考虑防止其压缩和变形。因此,建议使用具有大型顶杆和脱膜板、以及带有芯棒的大推力装置。
独特的加工过程包括:
1.大型倒置式模具可采用简单的钩型和搭扣设计以便模制复杂形状的制品。
2.不需特殊处理便可制成整体埋塑活动节点。
3.在同一部件上,可以有厚薄不同的截面。
4.与PVC、ABS、聚酯以及聚丙烯酸酯有共挤出和镶嵌模塑相容性。
工程用热塑性弹性体树脂在模塑时可以达到重现模具表面的A级光洁度。这样不需二次加工处理便可生产涂装的汽车部件。
应用
由于工程用热塑性弹性体同时具有机械性能、耐环境影响、容易加工以及加工的多样性,所以它可代替许多材料。包括:金属、皮革、橡胶和铸塑、反应注塑成型(RIM)聚氨酯。使用它制造的产品主要有:汽车部件、工业产品、交通用具。消费产品、通讯、商业设备以及医用制品。
在涂装的汽车外部部件方面,开拓了新的市场。包括:仪表板、保险杠外皮、以及贴面包覆层等。其主要原因是工程用热塑性弹性体的价格低廉、表面性能好以及优越的耐用性等。
另一种新的趋势是“可注塑成型的皮革”。最初替代皮革是在制鞋业。工程用热塑性弹性体可注塑成与皮革的质地、纹理相当的制品,并且具有便于缝纫和粘接的高撕裂强度。
商业信息
工程用热塑性弹性体正在迅速增长,随着设计师和制造厂商对这些树脂的认识更加熟悉而继续增长。商品的工程用热塑性弹性体包括 Du Pont公司的 Hytrel Polymers ZytelFN柔性尼龙合金和用于汽车部件的Bexloy V;Eastman Chemical公司的 Ecdel; Hoechst Celanese公司的Riteflex以及GE Plastics公司的Lomod等等。
苯乙烯-马来酸酐共聚物
苯乙烯-马来酸酐无规共聚物是通过采用生产聚苯乙烯(PS)的技术制造出来的。它在重要的汽车内结构部件应用方面,作为最具有经济性的产品而被采用;同时,在工、商业中,也得到了广泛的使用。而新的应用正逐渐被开发,有微波炉食品盒、以长玻璃纤维为基础材料的结构部件以及与苯乙烯-马来酸酐共聚物的共混物。
化学与性能
最简单形式的透明的苯乙烯-马来酸酐共聚物(S?MA)是通过苯乙烯单体与少量的马来酸酐单体反应制得的,见图一1。马来酸酐单体无规地接到PS主链上,增加了玻璃化转变和热变形温度。一般苯乙烯-马来酸酐共聚物产品的热变形温度都超过260°F。在注塑成型时,即使温度超过550°F时,这种聚合物的性能仍然相当稳定。
在反应阶段,橡胶段接校在聚合物上,可以使之具有很好的韧性。在许多工程应用中,为了满足韧度要求,这一过程是至关重要的。
在许多应用中,需要通过玻璃纤维补强来增加苯乙烯-马来酸酐共聚物的强度和硬度。在通过化学方法处理的玻璃纤维表面和高极性的马来酸酐组分之间,化学偶合可以很容易进行并且耐久。这种良好的粘合可以通过电子显微镜观察其复合材料的断口,而得到充分的证实。这种粘合性可以使其强度、模量、韧性(甚至长期暴露在恶劣环境下)保持长期不变。性能稳定化的产品,在温度超过235°F、经过2000hr后,其主要的强度和韧性几乎没有损失。由苯乙烯-马来酸酐共聚物制成的汽车外部构件,在汽车使用寿命期内,充分保证了乘客的安全性。这一点是至关重要的。
品种和性能
实际上,只有一个厂向世界供应苯乙烯-马来酸酐共聚物。可以买到的其它的苯乙烯共聚物和三元共聚物有苯乙烯-丙烯睛共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物以及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸团三元共聚物。这种聚合物冲击性的改善一般可通过与接枝ABS聚合物混合来获得。其它苯乙烯聚合物品种在市场有售的包括:与甲基丙烯酸或许多不同的酰亚胺共聚,有时也有与丙烯睛共聚制成的产品。
为了满足许多应用领域制结构件的需要,玻璃纤维补强对苯乙烯-马来酸酐共聚物树脂的机械性能的影响非常重要。不同品级的产品具有不同的强度、耐热性和韧性。目前,大多数补强玻璃纤维含量为 20%(重量),其范围可在5? 40%之间。通常获得玻璃补强的方法是混合熔融树脂颗粒和玻璃纤维。刚刚问世的新型增强热塑性塑料(玻璃纤维含量超过 50%),使这些树脂更具有制作结构件的优越性。
没有补强的苯乙烯-马来酸酐共聚物树脂可以有不同的透明性、抗冲击性和耐热性。冲击性改善后的产品具有韧性和不透明性。所有树脂都可与提高耐热、耐候性的稳定剂进一步混合,并且可以在许多应用中,着成不同的颜色。这种树脂是颗粒形的,适于注塑成型、挤塑、泡沫挤塑、结构泡沫成型、并且可以作为溶剂型填缝组分中的粘料。这些产品的高熔体流动对于复杂部件有快速的成型周期,是非常理想的。
加工方法与性能
注塑成型。苯乙烯-马来酸酐共聚树脂的高熔体流动性和快速定型特点使之可以进行快速注塑成型。这样提高了成型产品的产率,从而大大降低了成本。
苯乙烯-马来酸酐共聚物树脂具有非常好的流变特性,这可使之很容易进行注塑成型和挤塑成型。升高熔融温度从440到550°F,可以提高平均流动速率达 66%。
苯乙烯-马来酸酐共聚物通常在往复式螺杆注塑成型机上进行加工,螺杆的渐变压缩比为20:1?25:1。典型的螺杆L/D比为15:1?24:1。用于AB巳PS、PC的一般用途的螺杆都可以使用。排气式和计量式螺杆注塑成型也是非常有效的。
使用回用料,可以大大降低成本。在大多数应用中,回用料用量高达 25%时对成型加工制件的性质不会受到损失。
挤塑。苯乙烯-马来酸酐共聚树脂通常可用加工HDPS、PS、ABS树脂的单螺杆或双螺杆挤出片材的生产线上进行加工。苯乙烯-马来酸酐共聚物也可与不同的聚合物进行共挤塑。其制品可应用于许多高温包装中。在某些情况下,通过马来酸酐官能基的亲合力而自行粘合。
泡沫板材的成型可以运用直接注塑发泡成型技术,在一般的串联挤塑机上进行。发泡剂被注射到主挤塑机的计量段。一般用于挤PS泡沫的螺杆可适用。
应用
从仪器板到顶板衬里,从底面和顶部的托架到工具箱门和装饰件,苯乙烯-马来酸酐共聚物树脂为汽车设计师认定可以作为内部构件。高档的热性能、很好的硬度和尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度等优越性能,在汽车应用中,充分地保证了乘客的安全(无论是在高速或低速、高温或低温行驶条件下的碰撞)。
美国汽车制造厂常用的柔性的仪表垫板,是使用了单块结构、4~8lb重的成型基板制的。目前,北美苯乙烯-马来酸酐闯共聚树脂仪表垫板的市场占有率可达40%。
由于苯乙烯-马来酸酐共聚物树脂具有耐高温性、很好的硬度以及尺寸稳定性,所以它符合许多工、商业材料的标准。
另外,由于苯乙烯-马来酸酐共聚树脂具有耐磨性、高光泽度、容易成型以及很好的装饰性,所以其制品不仅耐用,而且美观、成本低。其应用包括:医院食品用托盘、微波炉托盘、空调栅格以及安全的洗碗机滚筒。
商业信息
苯乙烯-马来酸酐共聚物的工业化生产已达15年,产量超过5千万磅,并且正以每年 15~ 20%的速度递增。它广泛应用于汽车行业。
苯乙烯-马来酸酐共聚物的两种嵌段物??苯乙烯和马来酸团,都是价廉的化学品。聚合加工可有效地生产出经济的基础聚合物。
也有苯乙烯-马来酸酐共聚物的特殊品级。包括:着色的稳定化处理过的。几种重要的苯乙烯共聚物产品在市场中与苯乙烯-马来酸酐研共聚物有类似用途。
苯乙烯为主链共聚物具有独特的性能。在苯乙烯-马来酸酐共聚树脂与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐三元共聚树脂中马来酸酐增加了苯乙烯系共聚树脂的耐热性。
ARCO化学公司是美国唯一提供苯乙烯-马来酸酐共聚树脂产品的厂商,商品名为Dylark Resin。
Monsanto化学公司提供与ABS树脂并用的一系列三元共聚物,商品名为cadon .
聚醚砜
聚醚砜是一种耐高温、无定形热塑性工程塑料,它是从1983年开始上市的具有长期热稳定性和许多芳族砜的典型性质。它可以在许多方面取代金属、玻 璃以及陶瓷等材料。