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聚苯酯树脂

.概述

  英文名:(polyphenyl ester)

  又称聚对羟苯甲酰(poly-p-oxybenzoyl;POB)、聚对羟基苯甲酸苯酯(poly-p-hydroxybenzoate;PHB )、聚氧苯甲酰(polyoxybenzoyl;POB)、氧苯甲酰聚酯(oxybenzoyl polyester;OBP)

  分子主链含对氧苯甲酰重复结构单元的聚合物,材料表观呈浅黄到褐黄色结晶性粉末。

 

  聚苯酯从分子结构看是直链状的线型分子,但结晶度很高(大于90%),使它难以熔融流动,因而具有热固性塑料的成型特性。

  聚苯酯与金属的性能十分接近,在目前所有塑料中,聚苯酯的导热系数和在空气中的热稳定性最高,在高温下还呈现与金属相似的非黏性流动。

  作为新型特种工程塑料的聚苯酯自1971年由美国金刚砂公司(Carborulom)正式工业化生产以来,全球仅还有日本住友化学公司(与金刚砂公司合股)、晨光化工研究院2家企业建立了一定生产能力的实验工厂,使聚苯酯树脂生产技术长期掌握在极少数企业手中,聚苯酯树脂的供应的处于市场垄断之下。

  浙江省皮革塑料检测研究所依托30多年的专业研究及加工经验,与相关科研机构紧密合作,成功合成出与国内外同类产品相媲美的聚苯酯树脂。这对打破聚苯酯技术及市场垄断、降低使用成本、促进该材料的推广应用等方面都有积极的作用。

  . 聚苯酯的特殊性能

  聚苯酯是一种高结晶性(结晶度大于90%)不溶不熔的线型高聚物,有许多优异的综合性能:

  1.优异的电气性能:体积电阻率1.2×1017Ω·m,介电常数3.5,介电损耗角正切3.5×10-3,介电强度26MV/m;

  2.极高的耐热性:它在空气中的热分解温度高达530,在空气中热稳定性极高,400lh热失重仅为1%,可在320下长期使用,400下短期使用,它与聚四氟乙烯的共混物合金制品热变形温度达300(PTFE约为120),可在250下长期使用;其模压样品的性能为:常温下弯曲强度50MPa,在30O30Oh后还达35MPa,压缩强度>100Mpa;

   优良的耐溶剂性和耐腐蚀性:不溶于所有脂肪和芳香类溶剂,能耐室温下各种酸、碱,但易受热酸、热碱侵蚀;

  3.优异的力学性能及耐磨、自润滑性:布氏硬度31Mpa、压缩强度106Mpa、弯曲强度52Mpa(300151h老化后仍达40 Mpa)、无缺口冲击强度1.47 KJ/m2,摩擦系数为0.20.3,动摩擦系数为0.160.32,可在不给油的情况下长期工作,有极好的耐压缩蠕变性能。它与聚四氟乙烯的共混物合金,其极限PV值达2500Kpa.m/s,其性能远超当今最好的注油润滑多孔青铜轴承(PTFE/POB合金制品性能见表1),其在空气中和水中的磨耗率仅为玻纤填充PTFE1/41/600;

  4.优异的导热性能:聚苯酯是目前塑料中热导率最高的(231.12W/K.M),较一般塑料高3--5;

  5.耐辐射性能好: 107 Gy60 Co辐照后,其弯曲强度基本不变;

  6.较低的热膨胀系数为31*10-6(1/K),使其制品具有较好的尺寸稳定性能。

1 PTFE/POB合金制品性能

           指标值

 

测试项目

聚苯酯含量1540Wt%(根据需要可加入玻纤、硅微粉、石墨、炭黑、碳纤、二硫化钼、铜粉等材料进一步改性)

密度(g/cm3

1.822.15

拉伸强度(MPa

12--18

断裂伸长率(%

80--210

邵氏硬度(邵D

60--65

压缩强度(25%变形 Mpa

25--45

弯曲强度(MPa

18--22

压缩蠕变(14MPa,24Hr.

2.54.2

压缩永久变形(25℃,14MPa,24Hr.

2.44.0

摩擦系数(P=2.09Kg V=1.55m/s

0.120.3

磨痕宽度(干磨 mm

5.06.0

热膨胀系数(1/℃)

1.31.6*10-4

成型收缩率(%

1.52.0

 

  因此,聚苯酯是所有高分子材料中热稳定性、热容性、自润滑性、硬度、电绝缘性、耐磨耗性等综合性能最好的品种.

 

  .技术指标

  聚苯酯外观为褐黄色或浅黄色粉末,其技术指标见下表2

  表2 聚苯酯技术指标

序号

技术指标名称

指标值

1

粒度(目数)

颗粒平均粒径

原粉150目,200—2000任意目数

(6.5--100µm任意粒径)

2

数均分子量

7000

3

相对热失重(400,1h%

2.0%

  .使用及成型方法

  聚苯酯在使用前最好在150--250下烘烤2h.,烘烤时温度不宜太高、物料不宜堆积太厚以防止聚苯酯聚热碳化。

  聚苯酯与其它工程塑料相比最大的特点是具有类似金属的性能,330—380有一结晶转变,427高温下开始呈现与金属相似的非粘性流动,其成型有以下方法:

   聚苯酯树脂与其他工程塑料共混作为塑料合金材料使用(PTFEPIPPSPEEKPAS)。目前国内聚苯酯应用最为广泛的是与聚四氟乙烯树脂共混使用(聚苯酯含量一般为15—40Wt%)。该合金既有两者的优点,又弥补了二者的不足之处。PTFE/POB合金的成型方法同聚四氟乙烯填充制品的成型方法相同冷压烧结成型(见附件);

   高压力热模压速锻成型:成型温度350--380、压力50--150MPa,保压时间根据制品壁厚5—15Min,降至150以下脱模;

   高温等离子喷涂成型:惰性气体氦、氩等通过一个电弧区形成氦或氩的高温(3000—5000)等离子,再在此等离子区快速引入聚苯酯粉末,在等离子高温、一定的压力等强大能量作用下,聚苯酯在基材表面形成密实的涂层,涂层厚度一般为0.2—0.5mm为宜;

   分散体涂覆成型:将聚苯酯粉末均匀分散于聚四氟乙烯乳液中,即得到POB/PTFE分散液。同PTFE分散液涂覆工艺一样进行涂覆成型,每次可涂覆30--40µm厚的涂层,经10030Min干燥后,再在38015Min烧结,若需多次涂覆,每多一层涂覆,烧结时间适当延长。烧结后快速冷却,以降低涂层结晶度和收缩率,增加涂层的柔韧性及附着性。

  .应用领域

  航空:聚苯酯可作为航空机载设备的传动系统用材(有长期工作中耐磨损、耐变形、耐冲击、密度小、低摩擦等优点)及飞机发动机涂层材料(比其他塑料更耐高温、耐辐射)使用;

  电子电器:可用作耐高温的各种接插件、继电器箱和底座、各种开关、线圈骨架,温度、气体、压力等的传感器,发光二极管反射罩、印刷线路板、电子封装零件、绝缘环,电子计算机,微型电极的转换开关,大型电子显示器壳体等。该产品绝缘性能良好,耐高温且高温下尺寸稳定,导热性好,可将电器零件使用过程中所生成的热量传出,避免局部过热损坏;

  机械工业广泛作为无油自润滑轴承材料:各类滑块、活塞环、耐疲劳皮碗、耐热夹具、垫圈、填料、止推环等,还可用于高温高速摩擦滑动条件下耐磨动、静密封环。广泛应用于高速、无污染、无噪音、无油润滑工作环境如医药、食品机械、纺织机械(避免了润滑油可能对产品的二次污染)。目前,聚苯酯广泛应用作空气、氮气、氩气、氧气、天然气、氟利昂等气体压缩机高温高压下工作的活塞环。聚苯酯特别适合用作水中或水汽中运行的轴承材料(如潜水泵阀行业)。耐高温耐磨损尺寸稳定的超声马达摩擦材料、高温阀门密封材料、复印机的隔热衬套和分离爪等等;

  原子能工业领域:聚苯酯具有优良的耐辐射性,可用制造原子能工业中使用的阀座、耐热耐压零件、密封制品等;

  其它工程塑料制品不能满足的高温等苛刻场合:用于制造燃料泵零件、叶轮、点火器零件、及变速箱零件、喷气发动机的轴承保持架、飞机燃料零件、高空密封材料等。

  .应用案例

  1.工业泵系列产品中长期使用聚苯酯/PTFE合金制品用作轴承材料,效果良好,产品广受市场欢迎;众城公司的聚苯酯/PTFE/碳纤复合材料广泛应用于机封,泵阀等行业,不仅满足其摩擦小、耐磨损、尺寸稳定、不包轴,还能保证其在250—310下长期使用。

  2.CNG增压机中使用聚苯酯/聚四氟乙烯/碳纤/铜粉复合材料活塞环,满足了高温高压下对活塞环抗压缩、磨损小、尺寸稳定的要求,延长了压缩机使用寿命,产品得到大量推广应用;

  3.食品机械行业大量采用30%聚苯酯填充PTFE材料用作食品机械的无油自润滑滑块材料,多年的使用表明效果良好;

  4.使用聚苯酯作为医疗设备往复皮碗,连续使用寿命达5000hr;

  5.印染还原机上使用聚苯酯/PTFE材料做无油润滑轴承,替代青铜轴承,在温度100—130水蒸气中使用三年,无明显磨损;用聚苯酯/PTFE材料制作氢氮压缩机活塞环,工作温度120—150、压力大于10Mpa,装机使用3000hr,耐磨、密封效果良好;

  6. 兰州石化职业技术学院机械工程系、 兰州理工大学机电工程学院、 兰州石化公司设备维修公司对PTFEPOB填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究试验结果表明,添加POB降低了PTFE的摩擦系数,提高了PTFE的耐磨性。近年来快速发展的POB/PTFE喷涂于金属表面再加工成金属/塑料轴承,既有了金属的刚性,又发挥了POB/PTFE复合材料的低摩擦、耐磨损的优势,大大地拓展塑料轴承的应用领域。

  .包装与运输

  1.外包装为纸桶或纸箱,内置塑料袋,每件20公斤聚苯酯(45公斤小包装组成),内附产品合格证,合格证注明生产日期、规格型号、批号、生产厂家、净含量等。

  2.本品无毒,包装运输无特别要求。

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