阻燃性工程塑料主要類別
發(fā)布時(shí)間：2014-11-04
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隨著高分子合成以及加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程塑料已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在多種應(yīng)用場(chǎng)合，塑料的阻燃性對(duì)材料的應(yīng)用來(lái)說是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，而一些塑料添加劑，如含鹵阻燃劑由于有可能對(duì)環(huán)境和人類健康具有潛在的危害，因此為解決這一矛盾，一些工程塑料的用戶放棄了應(yīng)用這些塑料添加劑，轉(zhuǎn)而選用那些本身就具有阻燃性能的工程塑料。
具有阻燃性的聚合物通常也具有其他一些優(yōu)良性能，例如強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性和耐磨性等等，但是這些材料通常比那些不具備阻燃性的材料更昂貴，
然而在要求高性能以及高阻燃性的應(yīng)用場(chǎng)合就需要這些樹脂來(lái)大顯身手了。這些聚合物主要包括：聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚硫醚(PPS)、聚砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)和液晶聚合物(LCP)。其他一些聚合物諸如：PVC、改性聚醚(PPO)等具有一定的阻燃性。
PEEK
PEEK是一種線性芳香型半結(jié)晶聚合物，使用溫度為260℃。PEEK的阻燃性經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室的UL94檢測(cè)，該測(cè)試包括了垂直燃燒速率的測(cè)試和自熄時(shí)間的測(cè)試。據(jù)PEEK供應(yīng)商威克斯公司提供的資料表明，一個(gè)未添加任何助劑的1.45mm的樣條其燃燒速率為V-0級(jí)，這是高的阻燃級(jí)別。在燃燒過程中，煙以及有毒氣體的排放量都極低。另外，PEEK對(duì)于化學(xué)品、熱水和熱蒸汽都有極高的耐受性。PEEK能夠通過傳統(tǒng)的技術(shù)如注射成型、擠出和壓縮成型等進(jìn)行加工。
PEEK通常與其他聚合物共混并添加玻纖或碳纖維等，一般應(yīng)用在汽車、飛機(jī)、醫(yī)藥、電子、化學(xué)工業(yè)上。目前，有很多汽車部件采用PEEK樹脂來(lái)制造，例如：齒輪、軸承等。在化學(xué)流程工業(yè)中，許多泵和閥都是用PEEK制造的，油井設(shè)備、半導(dǎo)體也經(jīng)常見到PEEK樹脂的身影。
PEI
PEI是一種無(wú)定型聚合物，連續(xù)使用溫度達(dá)到180℃，對(duì)于烴類、含鹵溶劑、水以及汽車液體具有很強(qiáng)的耐受性，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為217℃。據(jù)PEI供應(yīng)商GE公司提供的數(shù)據(jù)，0.25mm的樣條火焰燃燒速率經(jīng)UL 94檢測(cè)為V-0級(jí)，并具有較低的煙排放量，能夠耐受多種化學(xué)物質(zhì)，具有較高的強(qiáng)度、模量以及高溫抗蠕變性。PEI樹脂有非增強(qiáng)級(jí)別和增強(qiáng)級(jí)別兩種。典型的填料有碳纖維、玻璃纖維和某些礦物質(zhì)。
在汽車零部件的制造中，PEI可以代替金屬制造風(fēng)門、傳感器、空氣調(diào)節(jié)器、點(diǎn)火系統(tǒng)零部件以及傳動(dòng)系統(tǒng)配件。PEI的阻燃性以及低發(fā)煙量和低有毒氣體排放也使這種材料應(yīng)用在航空航天器上，例如氣體和燃料閥門、方向盤、內(nèi)裝飾表面、食品托盤等。采用PEI材料制造的電子照明部件如連接器、反射鏡也是為了發(fā)揮該聚合物阻燃性的優(yōu)勢(shì)。
PEI可以采用標(biāo)準(zhǔn)的注射成型加工方法進(jìn)行加工，所制得的部件壁厚可以達(dá)到0.25mm。在加工之前，PEI應(yīng)在140℃~150℃下干燥數(shù)小時(shí)。
PPS
PPS是一種半結(jié)晶聚合物，其分子結(jié)構(gòu)是由硫原子和環(huán)交替連接而成，這種結(jié)構(gòu)賦予了PPS樹脂更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。PPS樹脂的使用溫度為200℃，在燃燒過程中有焦化的趨勢(shì)，這有利于阻止火焰的蔓延。
1.5mm厚的PPS樣條的阻燃級(jí)別為UL 94 V-0級(jí)。大多數(shù)PPS樹脂通過添加玻纖和礦物填料制成部件。PPS具有很高的模量、抗蠕變性以及耐化學(xué)品性，能夠進(jìn)行精密成型制造公差要求較高的部件。
利用PPS的阻燃性及高熱阻性能，在汽車工業(yè)中，PPS通常制造引擎內(nèi)部零部件、剎車系統(tǒng)部件、需要耐受高溫的電子系統(tǒng)部件。在工業(yè)設(shè)備中，PPS通常用在高溫和有化學(xué)品腐蝕的使用環(huán)境中。也有一些要求較高的電子設(shè)備外殼使用PPS來(lái)制造，例如PPS經(jīng)常用在連接器和插座中。另外，一些辦公設(shè)備、光學(xué)器件以及一些日常用品也經(jīng)常用到PPS來(lái)代替金屬和熱固性塑料。
含硫樹脂
PPSU和PES是一類含有硫元素的阻燃材料。除了阻燃性的優(yōu)點(diǎn)以外，PPSU具有不同尋常的抗水解性、高熱變形溫度、極強(qiáng)的抗環(huán)境應(yīng)力開裂性能以及良好的電絕緣性能。一般PPSU用在醫(yī)療設(shè)備、食品托盤、手術(shù)器械以及航天器的某些零部件上。
PES的熱變形溫度達(dá)到204℃，并且具有良好的耐化學(xué)品性。盡管沒有PPSU那樣強(qiáng)韌，然而PES卻也沒有PPUS那樣昂貴。典型的商品級(jí)PES其0.8mm樣條的阻燃級(jí)別為UL94 V－0級(jí)。通常PES應(yīng)用在汽車熔斷器、膜、電力設(shè)備、靜電耗散設(shè)備、炊具、光反射器等部件上。PES的透明性在很多方面都具有更突出的優(yōu)勢(shì)。
PVDF
除了具有阻燃性，PVDF還具有極強(qiáng)的剛性、抗磨性、抗腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的耐候性。在149℃時(shí)，PVDF仍然能夠保持機(jī)械性能。PVDF能夠制成型材、片材、管材以及膜等，一般用在化學(xué)儲(chǔ)藏和加工設(shè)備、流體處理、半導(dǎo)體設(shè)備上。汽車、建筑、電子等領(lǐng)域也經(jīng)常會(huì)用到PVDF材料。
LCP
LCP是一種半結(jié)晶聚酯樹脂，其剛性棒狀分子按熔體流動(dòng)方向排列。LCP具有很高的剛性，在高溫下仍然具有良好的尺寸穩(wěn)定性、抗蠕變性和低的熱膨脹系數(shù)。商業(yè)級(jí)別的LCP樹脂的阻燃級(jí)別為UL94 V-0級(jí)，熱變形溫度為300℃，伸長(zhǎng)率為2.5%，并具有良好的耐化學(xué)品性和很高的電介質(zhì)強(qiáng)度。
LCP可以用在電子連接器、熔斷器支架、耐高溫線軸、泵件等。微波爐、炊具、移動(dòng)電話、點(diǎn)火系統(tǒng)零部件、化工設(shè)備、醫(yī)療器械、辦公設(shè)備、飛機(jī)零部件等也經(jīng)常會(huì)用到LCP樹脂。
