[學(xué)習(xí)]塑料材料學(xué)課件第十章熱塑性聚酯

1、第十章 熱塑性聚酯,主要內(nèi)容1.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）2.聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）3.熱塑性聚酯的加工與應(yīng)用,概述,飽和的二元羧酸與飽和的二元醇縮聚得到的線型聚合物稱為熱塑性聚酯。不飽和二元羧酸(或酸酐)與二元醇縮聚所得到的聚合物稱為不飽和聚酯，其分子鏈中含有不飽和鍵，可交聯(lián)固化，是熱固性聚合物。熱塑性聚酯可以有多種，但目前投入工業(yè)生產(chǎn)且應(yīng)用較廣的有兩種，即聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。,

2、7;10.1 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）,對(duì)苯二甲酸與乙二醇的縮聚產(chǎn)物制備方法：采用直接酯化法或酯交換法兩種方法先制得對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯，再使后者縮聚得到聚合物。 直接酯化法：酯交換法：縮聚：,§10.1.2 PET的結(jié)構(gòu)與性能,一、結(jié)構(gòu)分子鏈由三部分組成：柔性的脂肪烴基、剛性的苯撐基、極性酯基。苯撐基：剛性結(jié)構(gòu)單元，阻礙分子鏈自由旋轉(zhuǎn)，可與極性酯基形成大共軛體系，增大分子鏈的剛性。極性酯基可

3、增大分子鏈之間的引力，苯撐基的間隔作用使分子鏈間引力減小。脂肪烴基：賦予分子鏈一定的柔性。PET總體上表現(xiàn)出較大的剛性，使其具有較高的玻璃化溫度和較高的熔融溫度，具有較優(yōu)異的力學(xué)性能。結(jié)晶性： 聚合物從熔體冷卻凝固時(shí)結(jié)晶速率較小，只能得到不太高的結(jié)晶度。,二、PET的性能,1．力學(xué)性能較突出的強(qiáng)韌性，未增強(qiáng)的聚合物的主要應(yīng)用形式是薄膜。2．熱性能 隨溫度提高，力學(xué)性能下降較小，在高低溫交替作用下，力學(xué)性能變化小。 3．電性

4、能 含有極性酯基，對(duì)材料電性能有不利影響，但仍具有良好的電性能。常溫下酯基處于不活動(dòng)狀態(tài)，故室溫時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)有較高值。隨溫度升高，電性能降低。 4．耐化學(xué)試劑和耐溶劑性具有酯基，強(qiáng)酸強(qiáng)堿會(huì)引起分解。該聚合物對(duì)氫氟酸、有機(jī)酸穩(wěn)定。對(duì)非極性溶劑如烴類、汽油、煤油、潤(rùn)滑油等都很穩(wěn)定，對(duì)極性溶劑在室溫下也較穩(wěn)定 。5．其它性能具有優(yōu)良的耐候性，該聚合物具有緩慢的燃燒性，必須加入阻燃劑才能防止燃燒。,§10.2 聚對(duì)苯二甲酸

5、丁二醇酯（PBT）,一、制備方法采用直接酯化法和酯交換法兩種方法。用這兩種方法都是先制得對(duì)苯二甲酸雙羥丁酯，再使后者進(jìn)行縮聚。直接酯化法：酯交換法：縮聚：,二、結(jié)構(gòu)PBT的分子鏈結(jié)構(gòu)與PET極為相似，亦是由柔性的脂肪烴基、剛性苯撐基、極性酯基組成。酯基與苯撐基相連亦組成大共軛體系，與PET所不同的是，脂肪烴基長(zhǎng)度較大，故PBT中柔性因素的影響比PET中柔性因素影響大一些，這便帶來(lái)兩個(gè)結(jié)果，其一是PBT比PET分子鏈總

6、體上剛性要小些，會(huì)使材料玻璃化溫度、熔融溫度都會(huì)低些，其二是從熔體冷卻到凝固狀態(tài)時(shí)，結(jié)晶速率要大些，因此聚合物所可能達(dá)到的結(jié)晶度會(huì)高一些。,三、性能1．力學(xué)性能摩擦因數(shù)較低，磨耗性較小。未增強(qiáng)的PBT的力學(xué)性能無(wú)明顯的優(yōu)越性，玻璃纖維增強(qiáng)效果超過(guò)許多工程塑料。 2．熱性能 玻纖增強(qiáng)后只是明顯改善了PBT的短時(shí)耐熱性。3．電性能PBT分子鏈中含有極性酯基，但酯基對(duì)電性能的不利影響比對(duì)PET的影響稍小些，表現(xiàn)出良好的電性能。

7、 4．耐化學(xué)試劑和耐溶劑性PBT對(duì)脂肪烴類、醇類、醚類、大部分酯類、弱酸、弱堿、鹽類都具有穩(wěn)定性，但可在芳烴、醋酸、醋酸乙酯中溶脹，在二氯乙烷中溶脹更明顯。PBT對(duì)一般的有機(jī)溶劑都具有很好的耐溶劑應(yīng)力開(kāi)裂性。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和苯酚等可以使PBT破壞。 5．其它性能 良好的耐老化性 緩慢燃燒性,§10.3 熱塑性聚酯的加工與應(yīng)用,一、加工工藝特性 （1）PET和PBT吸水性都較小，但

8、兩種聚合物在熔融狀態(tài)的溫度下都容易產(chǎn)生水解引起性能下降，成型加工前必須進(jìn)行干燥。（2）PET和PBT都是半結(jié)晶型聚合物，都具有較明顯的熔程，熔體粘度較低。（3）PET和PBT熔體都具有較明顯的假塑性體特征，粘度對(duì)剪切速率有較明顯的依賴關(guān)系，溫度改變對(duì)兩種聚合物熔體粘度影響都較小。（4）兩種聚合物都有較大的收縮率及其波動(dòng)范圍。,§10.3 熱塑性聚酯的加工與應(yīng)用,二、加工方法 PET和PBT均可采用注塑和擠出成型，此外

9、，PET也用來(lái)中空吹塑。 1．注塑成型2．?dāng)D出成型PET的擠出成型主要用于制備雙軸拉伸薄膜，成型時(shí)采用擠出機(jī)，拉伸輥筒、牽引機(jī)及卷取裝置等。先在擠出機(jī)中將聚合物熔融并擠出成薄片，再在高于玻璃化溫度的條件下先縱向拉伸，再對(duì)已部分結(jié)晶的薄膜橫向拉伸。 PBT可以擠出成型薄膜和片材。 3．中空吹塑中空吹塑僅用于PET，制備聚酯瓶。,圖1,圖2,三、應(yīng)用未增強(qiáng)的PET和PBT主要是以薄膜形式使用，用來(lái)作為電機(jī)、變壓器、印刷電路、

10、電線電纜的包纏絕緣膜。未增強(qiáng)的PET也用來(lái)制備小型中空容器(聚酯瓶)用作飲料瓶或其它包裝容器，如油瓶、酒瓶、二氧化碳瓶。薄膜還可用于制備復(fù)合膜。增強(qiáng)的PET和PBT可用來(lái)制備電子器件的結(jié)構(gòu)件，例如開(kāi)關(guān)零件，繞線架、連接件、電機(jī)罩、蓋、空調(diào)機(jī)葉片等。增強(qiáng)PET和PBT也可用來(lái)制備汽車零件，如配電盤、點(diǎn)火線圈架、閥件等。增強(qiáng)PET和PBT大量用于制備機(jī)械零件，如增強(qiáng)PET用于制備齒輪，凸輪、葉片、泵殼等。增強(qiáng)PBT用于制備計(jì)算機(jī)罩、水銀燈殼