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造車網(wǎng)二級(jí)技術(shù)頁面

聚醚砜材料的性能及在汽車上的應(yīng)用

2025China.cn   2009年02月11日

隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,人們對(duì)材料的要求越來越高。一些通用工程塑料已不能滿足要求,于是自六十年代后期發(fā)展了一系列綜合性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)型、耐熱型熱塑性工程塑料,聚芳砜類高聚物就是其中一種。

 

其中聚醚砜(PolyEtherSulfone)是英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司(ICI1972年開發(fā)成功的熱塑型特種工程塑料,其分子結(jié)構(gòu)式為:

 

它的分子結(jié)構(gòu)中既不含熱穩(wěn)定性較差的脂肪烴鏈節(jié),又不含剛性大的聯(lián)苯鏈節(jié),而主要由砜基、醚基和次苯基組成。砜基附予耐熱性;醚基使聚合物鏈節(jié)在熔融狀態(tài)時(shí)具有良好的流動(dòng)性,易于成型加工;在對(duì)苯撐結(jié)構(gòu)上交替連結(jié)砜基和醚基能得到非結(jié)晶性的聚合物。聚醚砜被人們譽(yù)為是第一個(gè)綜合了高熱變形溫度、高沖擊強(qiáng)度和優(yōu)良成型性的工程塑料。

 

1 聚醚砜類高聚物的性能特點(diǎn)

 

1.1 PES的耐熱等級(jí)高

 

熱變型溫度為200℃~220℃,連續(xù)使用溫度為本180℃~200℃,玻璃化溫度高達(dá)225℃。UL溫度指數(shù)為180℃。

 

1.2機(jī)械性能好,尺寸穩(wěn)定

 

PES為結(jié)晶性樹脂,具有在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的機(jī)械性能的特點(diǎn),其模量在—10℃到200℃幾乎不變,特別在100℃以上,它比任一種熱塑型樹脂都好。聚醚砜的耐蠕變性也極為突出,在180℃以下溫度范圍內(nèi),其抗蠕變性是熱塑型樹脂中最優(yōu)異的一種。特別是其玻璃纖維增強(qiáng)牌號(hào)樹脂有時(shí)比熱固型樹脂還好。它尺寸穩(wěn)定性好,線膨脹系數(shù)小,溫度依賴性小,耐沖擊,具有與聚碳酸脂相同的耐沖擊性。

 

1.3耐化學(xué)藥品性

 

它耐汽油、機(jī)油、潤(rùn)滑油等油類,氟利昂等清洗劑。它的耐溶劑干裂性是非晶樹脂中最好的,除丙酮、氯仿等極性溶劑外,能耐大部分溶劑。

 

1.4耐熱水、耐水解性

 

可耐150℃~160℃熱水或蒸汽,在高溫下仍具有較好的耐酸和堿性能。

 

1.5阻燃性

 

無須添加任何阻燃劑就有優(yōu)異的難燃性,自熄性可達(dá)V O級(jí)(UL94,0.46mm)。此外,其燃燒時(shí)發(fā)煙量非常低,僅次于聚醚醚酮而居第二位(采用美國(guó)NBS規(guī)定方法)。

 

1.6 易于加工成型

 

不僅可以擠出成型、注射、模壓、吹塑、吸塑和制成發(fā)泡體,還可以進(jìn)行鍍膜、超聲波融接、機(jī)械加工、溶劑黏結(jié)涂敷等二次加工。

 

1.7電性能優(yōu)異

 

PES的介電常數(shù)在20℃,60Hz106Hz時(shí),均保持在3.5左右;介電損耗在60Hz,20℃到150℃時(shí),保持在0.001左右。即使在200℃的高溫下也具有1013Ω.cm這樣高。

 

2 聚醚砜類聚合物應(yīng)用領(lǐng)域

 

聚醚砜的這些性能特點(diǎn)決定了它擁有的多種性能。適用于制造高強(qiáng)度、低蠕變性、高尺寸穩(wěn)定性、能在較高溫度下使用的制品,廣泛應(yīng)用于電子電器、機(jī)械設(shè)備、交通運(yùn)輸、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域:

 

2.1電器電子領(lǐng)域

 

因?yàn)樗哂袃?yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、耐熱、阻燃、可耐焊錫、耐各種清洗劑,可鑲嵌金屬件、與環(huán)氧樹脂黏結(jié)性好等,故可作H級(jí)絕緣材料用。主要制品有:線圈骨架、電位計(jì)的外部底座、吹風(fēng)器零件、印刷電路板、按鈕式開關(guān)、可控硅的絕緣體、電動(dòng)工具馬達(dá)的絕緣體、打印機(jī)、送風(fēng)機(jī)、繼電器等的線圈骨架、DIP開關(guān),各類插接件。

 

2.2機(jī)械領(lǐng)域

 

利用其高溫抗蠕變性(150℃),尺寸穩(wěn)定性、耐油性、韌性好等優(yōu)點(diǎn),在一般樹脂不能滿足使用要求的地方得到了廣為利用。主要制品有:各類機(jī)器的杠桿、柄、支架等,X-射線裝置的觀察玻璃、鏈鋸、農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽化器等絕緣體、活塞環(huán)、耐熱滾輪、齒輪、復(fù)印機(jī)零件、照相機(jī)零件、復(fù)印機(jī)零部件、工業(yè)用吹風(fēng)機(jī)罩、汽車空調(diào)的零部件、電弧焊槍的手柄、齒輪、各種物質(zhì)分析組件。利用其在160℃的熱水或蒸氣條件下還能保持優(yōu)異的抗蠕變、剛性和尺寸穩(wěn)定性,應(yīng)用于熱水、蒸汽用閥門、防腐蝕電極的絕緣體、溫度傳感器的組件、泵的泵體和葉輪、散熱器閥門、超濾裝置用零部件。

 

2.3交通運(yùn)輸

 

主要在汽車、飛機(jī)等運(yùn)輸行業(yè)利用其在-100℃~180℃廣闊溫度范圍內(nèi)的剛性和尺寸穩(wěn)定性,高溫抗蠕變性,耐汽油、柴油、各類機(jī)油等特長(zhǎng)。主要制品有:各種軸承保持架、制動(dòng)軸的軸瓦、點(diǎn)火器的噪音消除器、發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪、汽化器的線圈骨架、霧燈反光鏡、止推環(huán)以及飛機(jī)熱空氣導(dǎo)管和窗框等。使用工程塑料制造軸承保持架和金屬相比,具有重量輕、噪音小的優(yōu)點(diǎn),采用PES使用溫度可達(dá)180℃,產(chǎn)品的精度高、耐油性好,還具有耐磨及容易裝配等優(yōu)點(diǎn)。

 

2.4醫(yī)療、食品領(lǐng)域

 

醫(yī)療器械通常要求材料透明,強(qiáng)度高和能夠經(jīng)受各種消毒殺菌處理,包括煮沸消毒以及用蒸汽、環(huán)氧乙烷氣體、γ射線、紫外線殺菌等。PES能較好地滿足上述要求,所以廣泛用于制備各種醫(yī)療器械,如接觸透鏡殺菌容器、防毒面具零件、牙科用反射鏡支架、人工呼吸器、血壓檢查管、外科容器和注射器等。由于PES的無毒性、衛(wèi)生性,在食品工業(yè)中用于各種閥門和管路。

 

2.5其它領(lǐng)域:

 

照明方面:電影機(jī)的反射鏡、聚光燈的反射鏡、頻閃觀測(cè)器的反射鏡、手術(shù)照明用的反射鏡、霧燈的反射鏡、指示燈罩。

涂層方面:由于它有與鐵、鉛等金屬的附著力好,涂層表面硬度高等優(yōu)點(diǎn),因此,可作為化工防腐、不粘涂具等的涂料用。

制成品方面:它既可以用擠出法制成不同厚度的薄膜作H級(jí)絕緣用,又可擠成片材、棒材、管材,也可用溶液法制成超過濾膜或反滲透膜用等。

 

3 聚醚砜類高聚物的合成

 

聚醚砜(PES)可由4--4-羥基二苯砜鈉鹽的自縮聚、 4-二苯醚磺酰氯的自縮聚、雙酚S 和二氯二苯砜的共縮聚以及二磺酰氯和聯(lián)苯醚共縮聚等方法制備。

 

ICI公司的PES年產(chǎn)量為千噸以上,商品名稱為Victrex,主要品級(jí)有通用品級(jí)4100G4800G,玻璃纖維增強(qiáng)品級(jí)4101GL30等。此外,德國(guó)的巴斯夫(BASF)公司、美國(guó)的聯(lián)合碳化物公司(UCC)以及日本的住友化學(xué)工業(yè)公司也有PES類產(chǎn)品生產(chǎn)。

 

聚醚砜類高聚物有多種合成路線,值得一提的是吉林大學(xué)的雙酚鉀鹽脫鹽法。該方法是在多種合成路線中比較優(yōu)秀的,并已投產(chǎn)生產(chǎn)。

 

4 聚醚砜類高聚物在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

 

利用聚醚砜的耐磨、耐負(fù)載、耐化學(xué)性制成的止推環(huán)。

 

用于空調(diào)壓縮系統(tǒng)的密封條 利用聚醚砜耐化學(xué)性、可塑性、可替換金屬性生產(chǎn)的濾網(wǎng)

 

利用聚醚砜的耐化學(xué)性、耐磨性、 利用聚醚砜的耐化學(xué)性、抗形變性、耐熱性、不產(chǎn)生碎屑的特點(diǎn)制成的 熱穩(wěn)定性、可塑性生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器傳動(dòng)密封環(huán)。在ABS剎車系統(tǒng)中使用的零件 齒輪傳動(dòng)裝置

 

5 結(jié)語

 

由于聚醚砜是具有多種優(yōu)異性能的特種高分子材料,因此可在汽車領(lǐng)域更大范圍的代替金屬制成零件。但是較高的價(jià)格是限制它使用的一個(gè)重要因素。另外,由于聚醚砜制成的零件一般使用在發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤等技術(shù)含量較高的部位,國(guó)內(nèi)零部件企業(yè)目前很少使用聚醚砜這種材料。但是,隨著汽車輕量化的發(fā)展和聚醚砜等特種工程塑料生產(chǎn)成本的降低,它們?cè)谄囆袠I(yè)的應(yīng)用前景會(huì)越來越大。

 

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