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史上最全面各種類塑膠原料物性應(yīng)用知識9
聚醚砜
聚醚砜是一種耐高溫、無定形熱塑性工程塑料，它是從1983年開始上市的具有長期熱穩(wěn)定性和許多芳族砜的典型性質(zhì)。它可以在許多方面取代金屬、玻 璃以及陶瓷等材料。
性能
在聚醚砜的許多用途中，最主要的是它能在長期的高溫條件下使用。ASTM D? 648熱變形溫度可達 400°F。
它可以在-148?392°F范圍內(nèi)保持很好的韌性和延展性。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是 428°F。在 60?106Hi的頻率范圍內(nèi)和在高溫的條件下，其電性能保持不變。
在室溫條件下，其機械性能與其它砜類聚合物相似。它是一種堅硬的材料，彎曲模量為 2757MPa，拉伸沖擊強度為160 ft．-lb／sq．inch。機械性能的穩(wěn)定性可以保持到將近熱變形的溫度。聚醚砜比其它無定形熱塑性塑料具有更好的抗環(huán)境應(yīng)力龜裂性能。侵蝕性最強的是酯、酮和烴類。有一定侵蝕性的是醇、芳烴。
聚醚砜具有水解穩(wěn)定性并且耐通常使用的酸、堿。不加阻燃劑仍具有很好的阻燃性。它由美國食品藥物管理局（FDA）認可可在食品行業(yè)中一次或多次使用。
聚醚砜硯的混合料可以為透明的，也可以是不透明的。它有多種玻璃纖維補強品級。其它的填充物例如礦物質(zhì)和玻璃微球也可以被采用。
加工
聚醚砜可以在一般的注塑成型和擠出成型設(shè)備上進行加工。聚醚砜具有相當高的熔融加工溫度范圍（最高為610?750°F），這與它高的熱變形溫度（400°F）有關(guān)。
在熔融加工前，必須將其干燥到含水量小于 0．04％。這一過程可在一個空氣循環(huán)烘箱或料斗干燥器內(nèi)完成，300 °F干燥4 h或350°F干燥2．5 h.為了生產(chǎn)低內(nèi)應(yīng)力、高性能的聚醚砜制品，注塑模具溫度需要達到300?350°F。模內(nèi)流動性好，當熔體溫度為 725°F時，0．08 in厚度的模內(nèi)流動距離為 19 in。
應(yīng)用
由于聚醚砜具有很好的熱穩(wěn)定性，所以它非常適合于電子、電器方面的應(yīng)用。它可以通過高溫焊接裝置進行加工。其應(yīng)用包括：集成電路板、連接器、燈罩。保險絲盒和汽車部件。
利用其阻燃性，可生產(chǎn)運輸工具的部件如熱成型殼體和先進的復合材料。用二氯甲烷溶液制取復合材料的預(yù)浸料是一條很可行的路線。
在加工業(yè)中，聚醚砜現(xiàn)可以代替許多金屬和玻璃制品。包括管材、流量計和視鏡等。
聚醚砜也可用與聚砜的相似電鍍工藝。
聚砜
聚砜（PSO）是一種透明、耐高溫。極穩(wěn)定的高性能熱塑性工程塑料。它具有無定形性、低燃燒性、冒煙性小，在將近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度374 °F時仍保持很好的介電性能。
這些性質(zhì)主要是由聚砜的分子結(jié)構(gòu)中二芳砜基團決定的。這種基團有從苯環(huán)上吸電子的趨勢。砜基團的對位氧原子共振并且產(chǎn)生抗氧化性。高共振也使鍵有所增強，使基團形成平面結(jié)構(gòu)。因此在高溫條件下，該聚合物具有很好的熱穩(wěn)定性和剛度。醚鍵使分子鏈具有柔曲性，所以具有很好的沖擊強度。
因為連接苯環(huán)的鍵具有水解穩(wěn)定性，所以聚機不易水解并且耐酸、堿溶液。
聚砜（PSO）可通過一般的熱塑性塑料加工設(shè)備進行加工，但需在高溫條件下。在注塑、擠出、熱成型前，必須對之進行干燥。
性能
聚砜耐酸、堿、鹽溶液并且耐洗滌劑、油以及醇類，甚至在有壓力高溫條件下也行。它不耐于極性溶劑如酮、鹵代烴以及芳烴。
聚砜可以在300 °F蒸汽中連續(xù)使用。在180°F水中，最大承受壓力為13．8MPa（靜態(tài)負荷）和 17 .2 MPa(間歇負荷)。為保持長期透明性和抗沖擊性不變，于180 °F水中，其最大承受壓力為3。5MP（靜態(tài)負荷）、 6。9MPa（間歇負荷）。水溫度越低，其承受壓力越高：例如在72°F時，最大承受壓力為20．7MPa靜態(tài)負荷）、24．7MPa（間歇負荷）。
在室溫20．7MPa壓力下，經(jīng)過10000 h，聚砜的蠕變（應(yīng)變）只有 1％。在210°F、2．07MPa的應(yīng)力下，經(jīng)過1年后，總應(yīng)變?nèi)缘陀?％。
在300°F長期使用后，聚砜的強度和模量增加10％，絕緣強度保持90％，抗沖擊強度保持70％。聚砜的拉伸沖擊強度可達200 ft．lb/in2。當暴露在高溫下的開始幾個月中，如300 °F會產(chǎn)生退火效應(yīng)而可降低其30％的性能值。但這些性質(zhì)在兩年測試期中保持恒定。
美國保險商協(xié)會實驗室定出聚砜可在320 °F下連續(xù)使用。由于它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為374 °F，所以它在間歇使用時可承受更高的溫度。Amoco公司Udel牌的聚砜已被美國食品和藥物管局（FDA）認可并且應(yīng)用于食品行業(yè)，一次或多次應(yīng)用。
聚砜具有很好的綜合電性能：盡管介電常數(shù)和損耗因素很低，但仍具有高介電強度和體積電阻率。并且可以在很廣的溫度和頻率（甚至微波頻率）范圍內(nèi)保持恒定不變。
聚現(xiàn)可以進行鎳和銅的化學電鍍并具有 20 lb／in的粘結(jié)強度。
品級
聚硯的注塑級、擠塑級中都有透明和不透明產(chǎn)品。還有特殊的醫(yī)用級可符合美國藥典 XIX Class VI的要求。
應(yīng)用
聚砜廣泛應(yīng)用于需要滅菌的醫(yī)用設(shè)備部件。
聚砜在食品加工設(shè)備中的應(yīng)用包括：蒸汽平鍋、咖啡濾器、制咖啡機具、擠奶機具、鉗子、刮刀片和管子。
聚砜在管道應(yīng)用中可代替金屬，包括閥門組件和管道配件。它具有耐氯氣、防腐蝕等的優(yōu)點。
聚砜可用于許多半透膜，如腎透析。反滲透和超濾等。
電子、電器應(yīng)用包括連接器、熔斷器。電池殼體、開關(guān)、電容器膜以及集成電路板。
在化學加工設(shè)備應(yīng)用中，如用于泵。濾板、塔填料和防腐管材。
商業(yè)信息
聚砜的價格純樹脂每磅從4．25美元到醫(yī)用級每磅4．93美元。
只有Amoco Performance Products公司在美國出售此產(chǎn)品。商品名為Udel。
熱塑性彈性體(TPE）
熱塑性彈性體這種材料既具有熱塑性塑料的易加工性能，又具有熱固性橡膠的性質(zhì)。因此，熱塑性彈性體可像熱塑性塑料那樣快速、有效的、經(jīng)濟性地加工橡膠制品。這種材料目前在世界上對橡膠和熱塑性樹脂工業(yè)有很大影響。
20世紀50年代，出現(xiàn)了熱塑性聚氨酯（TPU）。60年代出現(xiàn)了苯乙烯嵌段共聚物，到了70年代，又有許多熱塑性彈性體相繼問世。
全球熱塑性彈性體的使用量（1992年為 800，000 t／a）正以每年 8～9％的速度增長。預(yù)計這一增長速度可持續(xù)到90年代。到本世紀末，熱塑性彈性體將轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓漠a(chǎn)品，那時的增長速度會逐漸減慢。
熱塑性彈性體既是橡膠，又是塑料。就加工而言，它是一種塑料，而按照性質(zhì)，它又是一種橡膠。
熱塑性彈性體具有許多優(yōu)于熱固性橡膠的特點。其中包括：1．很少需要甚至不需要混煉；2．加工過程簡單；3．加工時間短；4．能耗低；5．可加工回用料；6.熱塑性彈性體制品可回用；7．可以更經(jīng)濟、更精細地控制產(chǎn)品質(zhì)量；8．密度低；9.可以使用塑料的加工方法，例如吹塑、熱成型，進行加工。
當然熱塑性彈性體在實際應(yīng)用中也有些不足。包括：1．它屬于新技術(shù)，普通橡膠加工廠對它不熟悉；2．熱塑性彈性體所需的加工設(shè)備熱固性橡膠加工廠不熟悉；3.一些熱塑性彈性體需要在加工前進行干燥；4．低硬度熱塑性彈性體能買到的不多；5．熱塑性彈性體在溫度升高時會熔化，使之不能應(yīng)用于短暫的高溫條件下；6．只有大批量生產(chǎn)，才能使熱塑性彈性體具有經(jīng)濟性。
熱塑性彈性體的型號
在商業(yè)中，熱塑性彈性體一般具有6種型號。它們是（按照價格和性能水平排列）：苯乙烯系嵌段共聚物、聚烯烴共混物（TPOS）、彈性體型合金、熱塑性聚氨酯（TPUS）、熱塑性共聚酯以及熱塑性聚酰胺。
商品熱塑性彈性體的硬度從邵氏A30至邵氏 75 D。商品牌號的數(shù)字隨著硬度增加而增大。并區(qū)隨著硬度的升高，熱塑性彈性體的類橡膠性能逐漸減弱，而塑料性能逐漸增強。熱塑性彈性體的使用溫度范圍是-95°F-340°F，并且可以在許多不同的環(huán)境下使用。因此熱塑性彈性體可以代替熱固性橡膠，用于過去只用熱固性橡膠的特殊用途中。
加工
制造加工熱塑性彈性體的主要兩種方法是擠塑和注塑成型，模塑成型用得極少。通過注塑成型來制造加工熱塑性彈性體，既快速又經(jīng)濟。用于一般熱塑性塑料的注塑成型方法和設(shè)備均適用于熱塑性彈性體。
熱塑性彈性體還可通過吹塑、熱成型以及熱焊接進行加工。而這些方法均不能應(yīng)用于熱固性橡膠制品。
應(yīng)用
熱塑性彈性體的應(yīng)用與一般的熱固性橡膠一樣廣泛而深入。不過，有一個例外是充氣輪胎，目前尚未找出合適的熱塑性彈性體。熱塑性彈性體的用途有實心輪胎、大小家用器具、建筑材料、鞋。電絕緣、板材、食物和飲料包裝以及保健用品。主要的熱塑性彈性體在后文詳述。
熱塑性彈性體（彈性）合金
熱塑性彈體型（彈性）合金具有許多優(yōu)越的性能。一種產(chǎn)品，既有熱固性橡膠的性能，也具有熱塑性樹脂的性能，它們可以代替橡膠，主要是由于它們在加工上的優(yōu)越性?？梢圆唤?jīng)硫化，這樣提高了產(chǎn)率、減少了邊腳料并使對混煉的依賴性降至最低。要使熱塑性彈性體能與橡膠競爭，它要有低硬度、空間柔曲性和負荷變形、完全恢復形狀等性能。對柔性塑料的性能要求與熱固性橡膠完全不同，為了滿足這些應(yīng)用的需要，合金必須要具有剛性（彎曲模量）、沖擊韌度以及拉伸強度等特點。它們之所以能代替柔性塑料，是由于其具有更優(yōu)越的性能如低溫柔曲性、抗蠕變性、彈性恢復以及很好的摩擦系數(shù)。
作為第一種熱塑性彈性體合金??熱塑性硫化橡膠（TPVS），是1981年問世的。這種材料是橡膠和塑料的混合物，其中橡膠部分被高度硫化。作為商業(yè)產(chǎn)品的有乙丙橡膠或丁睛橡膠與聚丙烯（PP）的混合物，其中硫化橡膠完全被分散。經(jīng)高效硫化共混后這種混合物與其它簡單的聚合物共混物（其中橡膠相未硫化，只預(yù)交聯(lián)或只有部分流化）是大不相同的。熱塑性硫化橡膠的性能也可在制造時將完全硫化的橡膠（如EPDM）完全分散在PP連續(xù)相中而大大增強。
還報導過一些可硫化共混的橡膠，如天然橡膠與結(jié)晶性或半結(jié)晶性熱塑性塑料的雙組份共混體系的例子。
單相體系的可熔融加工的彈性體合金，是在1985年問世的。這種新型材料（MPR）是一種合成彈性體，它兼具有橡膠和塑料的性質(zhì)，可用塑料加工設(shè)備進行加工，也可用改進過的橡膠加工設(shè)備進行加工。
這些材料有專利的乙烯共聚物和氯化聚烯烴合金，其中乙烯聚合物已原位交聯(lián)。加入增塑劑和填充物可增加柔曲性和補強。
可熔融加工橡膠在化學性質(zhì)上可設(shè)計成最具有橡膠性的。如同熱固性橡膠，含有可熔融加工橡膠聚合物結(jié)構(gòu)具有很低的結(jié)晶度、低彎曲模量、非常好的拉伸變形，應(yīng)力一應(yīng)變曲線與氯丁橡膠和丁腈橡膠非常相似。
最近，注塑成型品級的產(chǎn)品有了很大發(fā)展，提高了流動性和注塑成型能力。對于這些中等粘度聚合物的加工范圍，也比最初的品級大大加寬。這些材料的粘度既有剪切依賴性又有溫度依賴性，允許這些產(chǎn)品在注塑成型過程中在形狀、尺寸、厚度上有所變化。制品具有較低的收縮性、更好的清晰度以及優(yōu)越的外觀。
性能
市面出售的彈性合金在硬度上可達到邵氏A54一邵氏D50。產(chǎn)品等級有一般用途的擠塑和注塑成型級、阻燃級、FDA規(guī)格級以及醫(yī)用級。極限拉伸強度從7．6～27．6MPa，彎曲模量可從5．5（MPR）到345MPa（TPVS）。
通常， EPDM／PP的 TPVS以其物理、機械的綜合性能而聞名。一些柔軟級別比重低、硬度范圍寬、抗壓縮永久變形好以及熱變化性好。熱塑性硫化橡膠的各種 NBR／PP品級是很好的了胎橡膠替代品。它們具有很好的耐油料、耐燃油性。丁基橡膠與PP的熱塑性硫化橡膠具有低的透水性、透氣性，并且象可熔融加工橡膠一樣能吸收能量。
一些可熔融加工性橡膠制品具有非常好的美學性能，并且有橡膠柔軟性、裝飾性以及手感。可熔融加工的橡膠制品也有硫化橡膠的性能，具有不尋常的耐熱、耐油、耐化學品以及很好的耐候性?？扇廴诩庸は鹉z可用作PVC的改性，并且可與某些熱塑性塑料一起加工，以制成復合材料和擠塑型材。
加工
加工熱塑性硫化橡膠的設(shè)備必須能夠熔化、塑化以及熔融樹脂的混合，因此必須具有足夠的溫度和剪切力以獲得均勻的熔化溫度（至少350～370°F）。采用生產(chǎn)那些如PE，PP，PVC等的通用設(shè)備，便可獲得很好的效果。它們的L／D比為20：1，或者更大（最好至少為24：1）。漸變螺桿的壓縮比為3．0：1～3．5：1。機筒溫度要達到350～400 °F。在加工前，進行熱空氣干燥是很必要的，尤其是對熱塑性硫化橡膠。
彈性合金在一般的往復螺桿機上，便可以注塑成型。它們注塑成型的周期短，脫模容易，并且可以生產(chǎn)出很好的外觀和形狀的制品。它們可以用標準注塑或在擠塑吹塑成型設(shè)備上擠塑吹塑成型、也可壓延，或是后成型以及熱焊接。這些材料也可用化學或物理性發(fā)泡劑發(fā)泡。
如果可以控制足夠的溫度（320～350 °F）、剪切力以及合適的粘度，現(xiàn)代的橡膠和塑料加工設(shè)備均可適用于可熔融加工的橡膠。因此，許多現(xiàn)代的橡膠擠出機、一些螺桿注料式橡膠注塑成型機以及一些橡膠壓延機都可以稍加改造用來加工可熔融加工的橡膠。一些塑料壓延機、往復式螺桿注塑成型機以及一些擠出機不會有過高的剪切熱，可以很容易地被采用。無論是用什么方法改造可熔融加工橡膠的生產(chǎn)設(shè)備，都可以保持原來生產(chǎn)塑料和橡膠的能力。
具有適當流動特性的可熔融加工的橡膠產(chǎn)品可以通過下列方法加工：擠塑。注塑成型、吹塑、壓延、以及熱成型。并且，注塑成型已經(jīng)被簡化；加寬了低粘度可熔融的橡膠的加工范圍，并且使加工所需的特殊要求降至最低。
應(yīng)用
可熔融加工的橡膠主要用于制作擠塑、模塑成型、吹塑以及壓延的制品。這些產(chǎn)品可以用可熔融加工橡膠直接制成，也可由PVC與可熔融加工橡膠共混物制成。
可熔融加工的橡膠與選用的PVC一類熱塑性塑料共同加工，可以得到預(yù)期的模塑復合材料和具有剛性和彎曲性的熱塑性組份的共擠出型材。
迄今大多數(shù)被使用的可熔融加工的橡膠產(chǎn)品大都是擠塑制品。包括：建筑物和汽車窗密封條、制冷器軟管外套管。電纜包皮、門密封墊以及膠乳芯棒?？扇廴诩庸は鹉z的擠塑一吹塑產(chǎn)品也可以用于生產(chǎn)回旋狀汽車胎墊。
用可熔融加工橡膠模塑的各種形狀的“橡膠”制品最多。模塑成型有一大片市場領(lǐng)域，它可以滿足許多不同的需求。預(yù)計新的模塑成型產(chǎn)品將很快被廣泛采用。這種模塑成型產(chǎn)品包括：支柱接頭。液下閥門墊片、計算機插頭墊（用于電纜口的密封）、用于測試儀器的精密A型圖、用于減震的摩托車氣缸墊、用于緩沖和封接的模塑墊圈、汽車刮水器刮片、以及盲柄和門扶手組件。
熱塑性硫化橡膠在汽車部件，如軟管外套管、密封墊、回旋狀胎墊、門窗密封等的應(yīng)用中，非常重要。由于有很好的電性能，所以它被廣泛應(yīng)用于電子、電器工業(yè)中的電纜、電線包皮。在許多建筑和結(jié)構(gòu)用途中可用作膨脹接頭和密封件。特殊品級的熱塑性硫化橡膠產(chǎn)品可接觸食品。飲料、藥物以及活體組織。熱塑性硫化橡膠在醫(yī)學方面的應(yīng)用包括注射器、藥瓶塞、床單以及給料泵的膜等。
商業(yè)信息
DU Pont公司提供牌號為 Alcryn的可熔融加工的橡膠原料以及新的易成型品級產(chǎn)品。Monsanto公司提供牌號為Santoprene橡膠和Geolast彈性體的熱塑性硫化橡膠。
熱塑性彈性體彈性合金的價格中等，1990年10月1日價格每磅1．61～2．20美元之間。特殊用途品級產(chǎn)品的價格會高些。
乙烯-丙烯酸乙酯（EEA）
乙烯-丙烯酸乙酯（EEA）樹脂是聚烯烴中韌性及柔度最大的一族。它們的范圍包括從類橡膠的，適合作熱熔粘合劑的低熔點產(chǎn)品，到類聚乙烯的，具有非同尋常的韌度和柔度的產(chǎn)品。這類樹脂都是乙烯和丙烯酸乙酯的無規(guī)共聚物，通常結(jié)構(gòu)為
丙烯酸乙酯部分為共聚物提供柔度和極性，通常占聚合物的15?30％（wt）含量。與乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）相比，同為乙烯共聚物，EEA有更高的熱穩(wěn)定性，并屬于非腐蝕性降解產(chǎn)品，因而能適應(yīng)的加工條件范圍更寬。
加工廠和再制廠常常把EEA與烯烴類聚合物或工程聚合物摻合在一起，以便生產(chǎn)出把兩種樹脂的優(yōu)點結(jié)合起來的產(chǎn)品。
化學與性能
EEA樹脂是在專門改裝過的高壓聚乙烯反應(yīng)器中由自由基聚合法生產(chǎn)的。當丙烯酸乙酯的含量增加時，共聚物將變得更堅韌、更柔軟、更有彈性。高丙烯酸乙酯含量樹脂的極性，增加表面吸收油墨的能力并具有粘合性質(zhì)。
與其它聚烯烴如LDPE相比較，EEA的基本使用性能有：對應(yīng)力斷裂、沖擊、和彎曲疲勞有較強的抵抗力；較高的摩擦系數(shù)；較好的低溫性能以及更低的熔點。當丙烯酸乙酯（EA）含量升高時，共聚物的上限使用溫度稍有下降，透明度降低。
市場上的EEA通常是未加改性的片狀樹脂，但也有含大量填料的專用混合料，如阻燃混合料和用作線纜涂層的半導體材料。
加工
加工EEA共聚物可采用為具有相似熔融指數(shù)的LDPE設(shè)計的標準的擠塑。吹塑和注塑設(shè)備。典型的擠壓熔融溫度為320°F；注塑法的溫度范圍為280?400°F，具體數(shù)值需根據(jù)熔融指數(shù)和丙烯酸乙酯的含量而定。EEA共聚物加工時無論采用擠壓法、吹塑法或者注塑法加工，通常均無須使用助劑。
用途
典型用途包括：聚合物改性、熱熔性粘合劑和密封劑、撓性軟管和普通管子，層壓片材、多層薄膜、注塑和擠壓零件以及電線和電纜混合料。
EEA共聚物能與所有的烯烴聚合物相容，如：VLDPE、LDPE。LLDPE、HDPE和聚丙烯等。EEA與其它聚烯烴混配在一起，一般用來生產(chǎn)一種模量能達到專門要求的，又保留了所想要的EEA特性的產(chǎn)品。高模量聚合物如聚下難、酰胺和聚酯，添加了EEA共聚物后，抗沖擊性能顯著提高。EEA共聚物也用來生產(chǎn)熱熔性粘合劑類產(chǎn)品，比乙烯共聚物有更寬的使用溫度范圍。EEA熱熔性粘合劑有一些獨特的綜合性能，包括：很高的剪切破壞溫度和低溫韌度；以及對非極性基質(zhì)有優(yōu)良的粘合力。在薄膜應(yīng)用領(lǐng)域，EEA共聚物被用作多層薄膜的連結(jié)層，并用于和其它聚合物混配以改進低溫韌度和抗應(yīng)力斷裂性能。EEA共聚物對填料有很高的容納量，以EEA和炭黑為原料的半導體薄膜及管材被制成微型芯片的包裝材料、甘油炸藥袋，以及多種醫(yī)院方面的防靜電用途。FDA規(guī)定，接觸食品的EEA共聚物中EA含量不能超過 8％，然而，較高 EA含量的共聚物可以與其它烯烴聚合物摻合，從而使混合料中的 EA含量低于 8％，滿足 FDA的規(guī)定。而同時，混合料還必須滿足FDA中177?1520條款對聚烯烴浸取物的限制。
