工程塑料及其应用

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ᛛᐸᵨ1第2章工程塑料及其应用(EngineeringPlasticsandTheirApplications)2ᛛ 工程塑料(Engineeringplastics)是二十世纪50年代以后，随着电子电器、汽车、航天、通讯及国防工业等高技术产业的发展，在以泛用塑料为基础之下，崛起的新类型的高分子材料。工程塑料一般而言是指【在较宽的温度范围和较长期的使用时间，能够保持优良性能，并能承受机械应力做为结构材料使用的一种塑料】。因此，工程塑料不仅可以代替金属作为结构性的材料，随着高科技产业的发展，工程塑料的发展将成为未来不可缺少的高分子材料。工程塑料的分类工

2、程塑料的分类如同其它的高分子材料一样，有很多种方法，例如耐热特性、化学组成、结晶特性、应用领域或是特殊用途；但是最常用的是以耐热性作为分类，简单叙述如下:
依耐热性分类，一般以长期使用温度(以美国UL相对温度指数(RTI)表示):RTI在100℃～150℃以上，称为泛用工程塑料。RTI在150℃以上称为高性能工程塑料或称超级工程塑料。另外也有人以热变形温度(HDT)来分类。
依化学组成分类，工程塑料可以分类为聚酰胺类(俗称尼龙):为目前使用数量最多、种类最多的工程塑料材料。常用的尼龙材料有—尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙11、尼龙12、尼龙6T、尼龙9T、尼龙6

3、10等超过二十几种尼龙。聚酯类:聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、液晶聚合物(LCP)、聚苯酯(PHB)、聚芳酯(PAR)。聚醚类:聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。
ᛛᐸᵨ3芳香族杂环聚合物:聚酰亚胺(PI)、聚醚亚胺(PEI)、聚苯骈咪唑(PBI)等。含氟聚合物:聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等。
就聚合物的型态，工程塑料可分为半结晶性(semi-crystalline)和非结晶或称无定型(Am

4、orphous)两大类。半结晶型:聚酰胺(PA,Nylon)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、氟树脂、对称性聚苯乙烯(sPS)等非晶性:聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)、聚砜类(PSU)、聚芳酯(PAR)最后以下面三角形的图说明，泛用塑料、泛用工程塑料与高性能工程塑料的分类。4ᛛ PEEKLCPPIPA6TPESPA9TPEIPA46PPSPARPSUHDT=150࠷PCTsPSHDT=250࠷PTFEPETPA66PCm-PPOPOMPBTPA6HDT=100࠷ABSHD

5、T=150࠷PVCPSSANPPPMMAPE






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AmorphousSemi-Crystalline
ᛛᐸᵨ5工程塑料发展的历史工程塑料做为塑料工业的重要分支在于30年代高分子理论中的高分子结构与性能关系研究开始。最先提出来的是美国杜邦公司的卡洛斯(W.H.Carothers)于1931年发明尼龙66，堪称为二十世纪百大科学发明之ㄧ。自尼龙66开发来之后，许多的工程塑料陆续被研究及商业化。自从尼龙66开发出来后，杜邦公司于1959年商业化聚缩醛(POM)，由于其高刚性、高硬度与机械强度，使得其逐渐取代金属，因此常被人称为塑料钢。1958年

6、德国拜耳公司发展了聚酸酯(PC)进一步扩展结构性材料的应用，加强了工程塑料的市场展有率。1964年美国奇异公司发展了聚苯醚，热性质与电气性质相当优异，但是加工性不佳，后了添加了耐冲击苯乙烯之后，成功了开拓该原料的市场，也开启了工程塑料共混改质(alloy)的应用。1970年美国赛拉尼斯公司发展聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，成为五大泛用工程塑料最后发展成功但是却是成长率最快的工程塑料材料。聚酰胺类(PA6、PA66)、聚热塑酯类(PBT、PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)和聚甲醛(POM)等五大类工程塑料因为其使用量大且应用面非常广，因此被称为五大泛用工程塑料。

7、1964年美国杜邦公司成功开发出聚亚酰胺(PI)为迄今耐热性最佳的高分子材料，PI的出现更推动了高性能工程塑料的发展。之后发展出聚砜类树脂(PSU)、聚苯硫醚(PPS)等耐高温材料。1980年英国卜内门公司开发成功融点336℃的聚醚醚酮(PEEK)进而开辟了聚醚酮类系列的高性能树脂新领域。另外自1976年柯达公司发表p-羟基安息香酸改性的液晶性聚酯后开启了液晶聚酯的研发，在半结晶与非晶性塑料之外另外有液晶行为的高分子材料，由于其特殊的自我补强、特殊配向行为与耐高温特性，在航天与电子电器用途用量越来越高。以下列出主要工程塑料工业化的年代与首