1、五大工程塑料原料介绍五大工程塑料 主要指聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚酰胺(尼龙, Polyamide, PA)、聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM 聚甲醛)、改性聚苯醚(Poly Phenylene Oxide, 变性 PPE)、聚酯(PET,PBT)。 工程塑料之 PA 简介聚酰胺(PA)俗称尼龙,PA 具有良好的机械性能、 耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性和自润滑性,容易加工、摩擦系数低,特别适宜于玻璃纤维和其他材料填充增强改性等。由于其具有优异的性能,因此在世界各国,PA 的生产能力与产量都占工程塑料的第一位。广泛应用于汽
2、车、电子电器、包装、机械、日用消费品等众多领域。 生产现状 PA 作为工程塑料使用已有近 50 年的历史了,其发展历程大致可以分为两个主要阶段,一是20 世纪 70 年代以前,以开发新品种为主,开发的品种主要有PA6、PA66、PA610、PA11、PA12、PA1010、PA612、芳香酰胺等;70 年代至今,以改性为主,同时也开发出一些新的小品种,如 PA46、PA6T、PA9T、MXD-6 等。在世界范围内 PA 的需求量一直居工程塑料之首,由于多种改性 PA 的开发与应用,使得 PA 工业一直充满勃勃生机,生产与消费快速稳步增加,2001 年世界 PA 的生产能力约为 220 万 t/
3、a,其中美国占 31%,欧洲占 45%,亚洲占 24%,产量约为 196 万 t。品种以 PA6、PA66 为主,二者约占 PA 工程塑料总量的 90%左右,世界范围内 PA6 与PA66 的比例约为 3:2。由于各国或地区 PA 的发展历程不同,PA6 与 PA66 比例也有所区别,在欧洲PA6 与 PA66 比为 5:4, 美国 PA6 与 PA66 之比为 4:6 ,而日本则以 PA6 为主,约占总产量的 60%以上。PA 生产与消费主要集中在西方发达国家与地区,主要生产厂家与生产能力为,杜邦公司,生产能力 50万 t/a;巴斯夫公司 25.5 万 t/a;罗地亚公司, 21 万 t/a
4、;GE/霍尼维尔公司,20 万 t/a;Allied Signal 公司,15 万 t/a;陶氏化学公司,13 万 t/a;UBE 公司,8 万 t/a;DSM 公司,7.5 万 t/a;拜耳公司,6.5 万 t/a等,另外日本有众多生产公司如东丽公司、旭化成公司等。 目前 PA 工业生产呈现出以下几大特点,一是工程塑料与许多石油化工产品,全球范围不断进行兼并、重组,向集中化、规模化、专业化、高技术含量化方向发展;二是尽管近年来全球市场对 PA 的需求增加速度放缓,但是许多主要生产商仍在追加投资,以占领更多的市场,尤其是快速发展的亚洲市场;三是PA 的生产主要集中在杜邦、巴斯夫、GE 塑料、罗
5、地亚、陶氏化学等几家大公司,这几大公司生产能力占据全球总生产能力的近 70%,这些公司将主宰和左右世界 PA 工业的命运与发展前途。 聚己内酰胺(PA6) 分子式: NH(CH2)5 COn 介绍:聚己内酰胺(PA6)又称聚酰胺 6、尼龙 6。 PA6 为乳白色或微黄色透明到不透明角质状结晶性聚合物,可自由着色, 韧性、耐磨性、自润滑性好、刚性小、耐低温,耐细菌、能慢燃,离火慢熄,有滴落、起泡现象,成型加工性极好:可注塑、吹塑、浇塑、喷涂、粉末成型、机加工、焊接、粘接。 PA6 是吸水率最高的 PA,尺寸稳定性差,并影响电性能(击穿电压)。 PA6 最高使用温度可达 180, 加抗冲改性剂后会
6、降至 160,用 15%-50%玻纤增强,可提高至 199,无机填充 PA 能提高其热变形温度。 聚己二酰己二胺(PA66) 分子式:NH(CH2)6NHCO(CH2)4COn 介绍:聚己二酰己二胺又称聚酰胺 66(PA66)或尼龙 66, 由己二酸和己二胺通过缩聚反应制得。 尼龙 66 为半透明或不透明的乳白色结晶聚合物, 受紫外光照射会发紫白色或蓝白色光,机械强度较高,耐应力开裂性好,是耐磨性最好的 PA, 自润滑性优良,仅次于聚四氟乙烯和聚甲醛,耐热性也较好,属自熄性材料, 化学稳定性好,尤其耐油性极佳,但易溶于苯酚,甲酸等极性溶剂,加碳黑可提高耐候性;吸水性大,因而尺寸稳定性差,成型加
7、工性好,可用于注塑、挤出、吹塑、喷涂、浇铸成型、 机械加工、焊接、粘接。 聚癸二酰己二胺 分子式: NH(CH2)6NHCO(CH2)8COn 介绍:聚癸二酰己二胺(PA610)又称聚酰胺 610 或尼龙 610,PA610 是半透明、乳白色结晶型热塑性聚合物,性能介于 PA6 和 PA66 之间,但相对密度小,具有较好的机械强度和韧性;吸水性小,因而尺寸稳定性好;耐强碱,比 PA6 和 PA66 更耐弱酸,耐有机溶剂,但也溶于酚类和甲酸中;属自熄性材料。聚十一内酰胺(PA11) 分子式:NH(CH2)10COn 介绍:聚十一内酰胺(PA11)又称尼龙 11,为白色、半透明结晶型聚合物,相对密
8、度小,熔点低,吸水性低,尺寸稳定性好,柔性好,耐曲折,低温冲击性好,成型温度范围宽,成纤性亦好,染色性差,可添加石墨、二硫化钼、玻璃纤维增强改性。可采用一般热塑性塑料成型工艺,可烧结成型、流延成膜、金属表面静电粉末涂覆和火焰喷涂,亦可使其发泡制建材。 透明尼龙的主要品种为:聚对苯二甲酰三甲基己二胺 介绍:聚对苯二甲酰三甲基己二胺又名透明尼龙。性能,成型方法、用途与 PA6 相同,是无定型聚合物,透光率达 85%-95%;吸水率低,尺寸稳定性好,热膨胀系数、收缩率小;化学稳定性和耐老化性好;耐稀酸、稀碱、氯代和氟代烃,无臭、无毒、电绝缘性好;属自熄性材料,氧指数为 26.8。 高抗冲尼龙 介绍:
9、高抗冲尼龙又名增韧尼龙,以尼龙 66 或尼龙 6 为基体,通过与接枝韧性聚合物共混的方法而制得的具有高冲击强度的尼龙,虽然强度、刚性、耐热性比母体尼龙有所下降,但冲击强度大幅提高,可提高 10 倍以上,并具有优异的耐磨性和尺寸稳定性。 单体浇铸尼龙(MCPA) 介绍:单体浇铸尼龙又称 MC 尼龙,结构式为 NH-(CH2)mn,式中 M 的值为 6-10,一般为 6,故通常称 MC 尼龙 6,MC 尼龙 6 分子量比普通尼龙 6 高一倍左右,达 3.5-7.0 万,物理机械性能优于普通尼龙,有较好的强度,刚性、韧性、耐磨性、化学稳定性;吸水率低,尺寸稳定性好;有自熄性,持续耐热可达 100。机
10、械性能受温度影响较大,随着温度的升高,机械性能明显下降。制品可机加工,焊接,粘接。可旋转成型、浇铸、模压成型,特别适宜浇铸大型制件或少批量,多品种和结构复杂的制件。 聚十二二酰己二胺 分子式:NH(CH2)6NHCO(CH2)10COn 介绍:聚十二二酰己二胺(PA612)又称聚酰胺 612 或尼龙 612, PA612 除具有一般 PA 特点外,还具有相对宽度小,吸水性低,尺寸稳定性好的优点,有较高的拉伸强度和冲击强度。 聚癸二酰癸二胺 英文名:Polydecamethylene Sebacamide 尼龙 1010 介绍:尼龙 1010 是我国在 1958 年研制的, 1959 年由上海赛
11、璐珞厂最早投产。 技术路线:尼龙 1010 是由癸二酸经缩聚制得的。将癸二酸和癸二胺以等摩尔比溶于乙醇中,在常压 75下进行中和反应,生成尼龙 1010 盐。尼龙 1010 盐的反釜中,在 240-260、1.2-2.5Mpa 下缩聚制得尼龙 1010。缩聚可分间歇法和连续法。亦可用精制的癸二胺与癸二酸的等摩尔比的水溶液直接缩聚而制得聚合物,然后经挤带、冷却、造粒而制得尼龙 1010 粒料。 性能:尼龙 1010 是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒,相对密度和吸水性比尼龙6 和尼龙 66 低,机械强度高,冲击韧性、耐磨性和自润滑性好,耐寒性比尼龙 6 好,熔体流动性好,易于成型
12、加工,但熔体温度范围较窄,高于 100时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色,且机械强度下降,熔融太时与氧接触极易引起热氧化降解。尼龙 1010 还具有较好的电气绝缘性和化学稳定性,无毒。不溶于大部分非极性溶剂,如烃、脂类、低级醇等,但溶解于强极性溶剂,如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等,耐霉菌、细菌和虫蛀。 工程塑料之 PC 简介 聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的抗冲击能力,耐蠕变和尺寸稳定性好,耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器
13、材、医疗保健等领域,随着改性研究的不断深入,正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。 一、生产状况 聚碳酸酯工业化合成主要是界面光气化路线,以双酚 A 为原料,使用光气、氢氧化钠和二氯甲烷为原料及反应助剂,此法工艺成熟,产品质量较高,易于规模化和连续化生产,经济性好等,长期占据着聚碳酸酯生产的主导地位。但由于该法使用的原料光气剧毒,因此近年来各大公司纷纷研究非光气法生产路线。1993 年非光气法工艺研究成功,并由 GE 塑料日本公司实现了工业化生产。主要以双酚 A 与碳酸二苯酯为原料,该工艺是一种符合环境要求的“绿色工艺”,已成为今后聚碳酸酯合成工艺的发展方向,预计未来在聚碳酸酯生产中
14、将逐渐占据主导地位。2002 年全球 PC 总生产能力约 230 万吨/年,PC 生产主要集中在美国、西欧和日本,上述三大产地生产能力约占世界总生产能力的 90%。目前世界聚碳酸酯工业发展呈现两大特点,一是生产更趋集中和垄断,德国拜耳公司、美国 GE 化学公司、道化学公司及日本帝人公司的生产能力占世界总生产能力的 80%左右,这几大公司控制着世界聚碳酸酯的生产与市场,主宰着世界聚碳酸酯的命运。二是亚洲发展迅速,近年来随着亚洲经济逐步恢复,中国、印度经济的持续稳定发展,对工程塑料的需求越来越强劲,世界着名聚碳酸酯生产商纷纷来亚洲投资建厂,据不完全统计.19972004 年建设或拟建的聚碳酸酯装置
15、 70%在亚洲。我国原有 10 余家聚碳酸酯生产企业,目前能维持生产仅有 3 家,分别为常州合成化工总厂 3000 吨/年(光气法) 、上海中联化工厂 1200 吨/年(酯交换法)、重庆长风化工厂 1000 吨/ 年(酯交换法),总产能约 5000 吨 /年,年产量不足千吨。与国外公司相比,不仅规模极小,而且技术落后,远远不能满足国内需求。但是,我国将很快形成投资热潮。目前在华投资聚碳酸酯的国际跨国公司,主要有德国拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕泾化工区 18 亿美元的第一期投资中,包括 20 万吨年聚碳酸酯及配套的 20 万吨年双酚 A 项目,将于 2005 年建成。日本帝人公司发言人宣布其
16、制造和销售树脂的子公司帝人化成将从 2005 年 4 月开始在浙江省生产聚碳酸酯树脂,投资5 亿美元,2007 年形成年产 10 万吨聚碳酸酯的生产规模。从国内方面看,中国蓝星计划 2004 年在南通或兰州建 10 万吨/年聚碳酸酯装置,中国精细化工(常州) 开发园区将建设 5000 吨/年特种聚碳酸酯。 二、市场需求 1995 年以前聚碳酸酯在国内主要用于制备纺织业用沙管,占总消耗量的 50%左右。1995 年以后逐渐转向电子电气、光盘、建筑、汽车工业等领域,需求量急剧增加。1995 年我国聚碳酸酯的消费量为 4.2 万吨,到 2002 年猛涨至 34.3 万吨,年均增长率高达 35%左右,
17、远远高于国民经济的平均增长速度和其它通用工程塑料的增长速度。由于国内产量极小,我国使用的聚碳酸酯主要从国外进口。2000、2001 和 2002 年我国 PC 净进口量分别为 23.5 万吨、21.2 万吨、34.2 万吨。 我国 PC 最大消费用户是电子电气工业,如电器仪表屏、计算机和办公设备的配件等,2002 年消耗 PC约 15 万吨;随着我国城市建设的发展,促使聚碳酸酯中空阳光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增长,2002 年国内中空阳关板消耗 PC 约 10 万吨;随着国内 CD、VCD、DVD 市场的迅速发展,光盘已成为国内聚碳酸酯需求增长最快的领域,年均增长率超过 40%,据保守估计
18、,2002 年,国内光盘生产线 150 余条,年消耗 PC 约 4 万吨左右;饮水桶及一些食品容器约消耗 PC3 万吨左右;汽车工业、复合材料、安全玻璃等行业消耗 PC 约 2 万吨。 随着我国国民经济的稳定发展,尤其是电子电气工业、汽车工业已成为我国国民经济的支柱产业,另外城市建设和西部大开发等基础项目的建设将对新型建筑材料有较大的需求。业内人士预计未来几年我国聚碳酸酯的需求年均增长率将保持在 15%左右,2005 年我国聚碳酸酯的需求量将达到 45 万吨左右。 鉴于我国未来聚碳酸酯市场需求潜力巨大,国内许多单位通过各种途径寻求国外先进技术,近年来,除德国拜耳公司和上海氯碱股份公司合资建设
19、5 万吨/年 PC 项目较为明确外,美国 GE 与燕山石化合资项目,常州合成化工厂、海南洋浦开发区、蚌埠建设投资公司准备招商引资建设聚碳酸酯的计划,至今尚无大的进展。即使上海 PC 项目如期建成,也远远不能满足国内巨大市场需求。 由于 PC 优越的综合性能日益受到重视,许多生产商对 PC 前景过于乐观,尤其是 19972002 年间全球生产能力急剧增长,国外权威机构预计未来几年内全球的 Pc 将出现一定产能过剩,价格将有所下降,这对于主要依赖进口的我国无疑是件好事。 三、应用发展 尽管 PC 具有许多优异性能,然而由于 PC 分子链的高刚性和大的空间阻位使其 具有较高的熔体粘度,因此加工困难,
20、易开裂,耐溶剂性和耐磨损性较差,因此对 PC 改性研究成为 PC 应用研究最重要的课题,目前聚合物合金化成为 PC 改性重要途径,国外已有大量性能优良 PC 合金投入市场,国内开发研究起步较晚。 随着 PC 合金材料的研究不断进展,PC 的应用范围不断扩大,以下简要介绍一些国内 PC 极具开发前景的应用领域。 宽波透光的光学器械,作为一种透明性能良好的工程塑料,PC 作为光盘基材在全球大量使用, 不仅可以制备 CD、VCD、DVD 光盘,还可以适用于高密度记录光盘的基材,尤其是 PC 与苯乙烯接枝生成的共聚物具有极佳的应用效果。PC 片材特别适宜于制作眼镜镜片,在 PC 分子链中引入硅氧基团,
21、可以提高其硬度及耐擦伤性。PC 作为高折射率塑料,用于制作耐高温光学纤维的芯材,若在 PC 分子链中的 CH 链为 CF 链所取代,则可以对可见光的吸收减少,能有效降低传递途中的信号损失。另外 PC 良好透光性,在透明窗材高层建筑幕墙、机场和体育场馆透明建筑材料等方面应用非常普遍和具有潜力,今后重点是提高表面硬度和抗静电性。 阻燃环保的通信电器,由于 PC 良好电绝缘性能,广泛应用于通信电信设备领域, 目前 PC 已经大量替代原有的酚醛塑料,今后重点开发阻燃 PC 用于通信电器领域中,因此无污染阻燃 PC 材料成为开发重点,溴系阻燃剂由于毒性在减少使用,而无卤环保磷系阻燃剂会明显降低 PC 的
22、热变形温度和冲击强度,因此比较适宜的是有机硅系阻剂。另外随着通信电器轻量小型化对 PC 材料提出更高要求,目前PC ABS 合金就特别适宜在通信电器及航空航天工业中应用。 表面金属化的汽车部件,PC 表面金属化后具有良好的金属光泽及高强度,广泛应用于各种汽车零部件中,但是电镀过程中会降低它的冲击韧性,因此采用弹性体与 PC 共混改性,所合弹性体分散了致开裂应力,虽经电镀也不会降低其冲击韧性,因此电镀级 PC 树脂非常具有开发前景。另外表面金属化的 PC还可以作为电磁波的屏蔽材料,应用于计算机中。 低残留有害物的食品容器,工业合成 PC 是双酚义型,由于合成时有微量未反应的单体双酚 A 残留在树
23、脂中,在作为饮用水桶和食品容器时,易被溶出而影响人们身体健康,因此要开发卫生级的 PC 树脂,用作饮水桶和其他食品容器的生产与使用,国内应用前景非常看好。 防开裂脆化的医疗器械,PC 具有诸多优异性能,目前已应用于医疗器械中,由于其耐化学品性较差,在化学药品存在下易引起内应力开裂,如 PC 在人工透析器、人工肺等医疗器械中应用要解决高温消毒导致裂纹的老化现象,若克服这些缺点,PC 在医疗器械中应用可迅速扩大。 工程塑料之 PPO 简介 苯醚(PPO)是世界五大通用工程塑料之一。它具有优异的物理与力学、耐热、绝缘等性能,但由于PPO 流动性较差,通常与其它塑料共混改性形成工程塑料合金使用(简称
24、MPPO),是目前工程塑料领域最典型与用量最大的工程塑料合金。MPPO 具有优良的综合性能和成型加工性能,因而在电子电气及家用电器、办公自动化机械、汽车等输送机械、建材、航空及军事等领域具有广泛的用途,成为开发国家的核心材料之一。与其它四种通用工程塑料相比,中国 PPO 及 MPPO 与世界开发国家的技术水平与产业化差距最大。 PPO 工程塑料的市场一般以单体、PPO 树脂与 MPPO 三种型态出现,通常由 MPPO 最常出现。在五大通用工程塑料中,MPPO 工程塑料规模与产量比 PBT 略低,居第 5 位。近 3 年来,随着经济的复苏及MPPO 新市场机会的出现,特别是电子信息用壳体材料及高
25、性能印制电路板用交联 PP 合金的强劲市场需求,导致世界三大 PPO 生产公司(GE、日本三菱瓦斯化学、旭化成)纷纷扩大其生产规模。到 2002 年,世界 2, 6-二甲基苯酚单体生产能力达 25 万吨年以上,PPO 树脂的总产量达到 23.6 万吨;MPPO 的总生产能力达到 46.5 万吨,实际产量约为 40 万吨左右,产值约为 13 亿美元。从规模、产量与市场来看,GE 公司一直占主导地位,约占全世界的 80。 PPO 及 MPPO 工程塑料在国外虽已进入成熟而稳定的发展阶段,但今后几年内,全球 MPPO 的需求量将仍然会以 7 10的年平均增加速度发展。未来十年,中国 MPPO 将进入
26、市场需求高速增加阶段,企业将会获得重大发展机遇。首先,中国稳定的政治与良好的投资环境将进一步吸引开发国家与地区电子电气等零件制造向中国大陆继续大量转移与采购,国内家用与商用电器规模的扩大,以及电子信息终端产品的快速增长,必将带动 MPPO 新材料的大量消费。其次,在未来 5 年内,汽车计划从 2000 年 197 万辆增加到 2005 年 312 万辆,进而成为世界汽车大国的发展速度,将全面启动 MPPO 新材料的应用市场;此外在其它机械、纺织、建材、国防军事等领域也将有较大的增长空间。预计“十五“期间,MPPO 将以20以上的速度继续增长;2005 年 MPPO 国内消费量将达到 3.5 万
27、4 万吨,2010 年及 2015 年将分别达到 8 万吨和 12 万吨,从而达到开发国家目前的消费水平。 工程塑料之 PBT 简介 聚对苯二甲酸二丁酯(Polybutylene terephathalate 简称 PBT),系以对苯二甲酸二甲酯( DMT)与1,4-丁二醇(1,4-Butanediol )聚合而成的一种结晶性热可塑性工程塑料。由于 PBT 树脂的CH2 链增长,使得分子链易于挠曲,所以玻璃转移温度比 PET 低,而结晶速度增快,其化学结构式如下: PBT 在 1970 年代初期由美国 Celanese 公司研究成功,并以 Celanex 商品名上市,随后世界知名厂商德国 BA
28、SF、Bayer、美国 GE、Ticona ,日本 Toray、三菱化学,台湾新光合纤、长春人造树脂、南亚塑料等公司先后投入生产行列,全球生产厂商共计三十余家。PBT 又可称为热塑性聚酯塑料,为适用于不同加工业者使用,一般多少会加入添加剂,或与其它塑料掺混,随着添加物比例不同,可制造不同规格的产品,目前岛内规格有百余种,故 PBT 是一种量少、规格多的产品。由于 PBT 具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好,广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等,而PBT 产品又与 PPE、PC、POM、 PA 等共称为五大泛用工程塑料。 PBT 是全球发展历史最短的泛用工程塑料
29、,但是在岛内却是最早投产的工程塑料,由于制程技术之层次不高,容易掌握投入,最早于 1987 年由新光合纤公司开始生产销售,并以 PET/PBT 首度并产,1989年长春石化公司开始生产销售,而南亚公司于 1990 年九月开始生产销售。目前在 PBT 树酯之 OEM 厂商指定用料之情况甚少。因此进口依存度已逐年递减,且有 80%是以加玻纤方式掺混使用,因此用量有急速上升之趋势,其加玻纤之比例自 10%至 50%均有,以 30%居多,由于价格导向,正副料之比例约为各半使用,在掺配料方面仍以新光、长春、南亚三大厂商为主,少数为纯料供应,或是厂商进口原料,自行掺配混练玻纤,近年来;直接由外国进口 PB
30、T-FRTP 之情形已在 10%以下。虽然岛内 PBT 树脂之产能已足够供应岛内市场,由于 PBT 之 FRTP 多用于电子及电气零件,其品质要求较为严格,等级分类更复杂。PBT 下游应用的关系产业有包括汽车、电子/电器、机械业,岛内 PBT 主要用途做为电子电器零件,如连接器、绕线轴、继电器、开关、端子等,此项应用比率高达 70%,汽车工业占 12%,其它包括日光灯零件、溜冰鞋等日用品占 18%,与国外应用比较相差不一,此乃因岛内信息电子产业蓬勃发展的带动,促使岛内 PBT 的应用比重偏重于信息电子产业的零件上。其用途分布如图-1 所示。 (1)连接器连接器是信号间的桥梁,是传递电子讯号及电
31、源连接所不可或缺组件,PBT 均衡的物性与价格正符合连接器的需要。PBT 通常添加 30%玻璃纤维掺混作为连接器, 2002 年岛内连接器的产值高达新台币 800 亿元左右,估计耗用 PBT 的量达 13,500 公吨左右,预估 2003 年将有 10%左右的需求成长。目前岛内连接器使用之塑料PBT 占 40%,其次是 PPS 占 25%,LCP 将近 15%,其它占 20%(包括 Nylon66,Nylon46 等)。PBT因机械性质、耐溶剂性、成形加工性佳且价格低而广泛被采用。PBT 因焊钖耐热性差的问题,使其无法使用在 SMT 型连接器上。 (2)散热风扇 PBT 的第二大用途是使用在散
32、热风扇,散热风扇是置于机器内长时间旋转以帮助散热,对塑料物性要求有耐热、难燃、绝缘性及机械强度,PBT 通常以加纤 30%的形式应用作为散热风扇之外框及扇叶,目前岛内生产的散热风扇约 6 成应用于计算机外设设备,其次是通讯设备、事务机器、如射出机等工作母机。岛内射出成型技术佳,模具、冲床维修等外围产业配合良好,使台湾散热风扇具国际竞争力,外销比例占五成,不论内外销皆用于电子信息产业。 (3)绕线轴(bobbin)PBT 的第三用途是作为变压器、继电器内的绕线轴,一般以 PBT 加纤 30%射出成形。绕线轴要求的物性包括绝缘性、耐热性、耐焊钖性、流动性、强度等,适用材料有酚醛树脂、PBT、PA6
33、 、PET。酚醛树脂的性质都不错,但其成型性不及 PBT,因此尺寸小,形状复杂的产品都采用 PBT 树脂,虽 PBT 焊钖耐热性差,但其环保意识较高的欧美日等国,有增加采用可回收 PBT 之趋势。目前岛内绕线轴材料方面:酚醛树脂使用量占 65%,PBT 占 20%,其它如 Nylon6、GF-PET、PPS 占 15%。 (4)汽车产业在汽车产业所消费 PBT 量约 2,200 公吨,其中一半的 PBT 是与 PC 形成 PBT/PC 合胶,可作为汽车保险杆,岛内所生产之 PBT/PC 保险杆是 100%外销欧美供维修市场使用,在汽车轻量化及可回收的潮流下,走向 PP 保险杆为主流,欧美 PB
34、T/PC 汽车保险杆已成负成长,使得岛内订单逐年下降。此外 PBT 亦可用于车窗马达外壳,机车马达零件,汽车传动器齿轮盒等,预估在汽车产业之应用年成长率约 2%。 (5)其它 PBT 其它用途,如加 15%玻璃纤维应用作为省电灯泡底座的内座及外壳,以 PBT/PC 合胶作为溜冰鞋鞋底,其它如继电器外壳、插座、开关、调谐器外壳。 台湾 PBT 工程塑料在台湾市场应用已有 20 年历史,在与国外比较之下,约落后 5 年。相较 Nylon 在国外历史有 55 年之久,而进入台湾市场有 25 年,在与国外比较之下 PBT 在岛内之应用显得稍微落后。PBT 副牌料的价格相对偏低并有广大的议价空间,在台湾
35、岛内市场交易相当普遍。岛内三家正规 PBT 生产厂商受到副牌料市场的影响,多年来经营相当艰困,必需朝采用连续式制程来设法降低成本,表-1 为各公司的产能。最近几年各厂扩大产能的速度相当快。 表-2 为历年台湾进出口 PBT 的数量及金额,2001年进出口量皆大幅衰退,2002 年虽然仅累计至 11 月,已经显示大幅成长的局面,预估受到岛内连接器产值成长及大市场发展乐观的鼓励,2003 年的进出口量将有 10%以上的成长空间。从出口地区而言,2002年香港及大陆即占出口量的 72%,预估 2003 年这个比率将更多;从进口地区而言,2002 年日本货即占有 62%,并且皆属较高单价的产品,为副排
36、料所难以取代。详细数字如表-3 及表-4 所示。 最近原油及石化原料价格上涨的幅度相当大,在目前景气复苏疲弱的市况下,PBT 的生产厂商通常会自行吸收增加的成本,以避免调涨价格使市场更难打开。但是,日本的 WinTech 公司已经宣布,生产成本的增加促使该公司决定从 4 月起调整 PBT 各种规格的产品价格,内销每公斤涨 25 日圆,外销每公吨涨25 美元。日本工程塑料的产销秩序较上轨道,PBT 副牌料并不猖獗,前述价格调涨并不会受到太大的阻力。 Ticona 在亚洲、美国、欧洲都有 PBT 的生产据点,DSM 在荷兰 Emmen 则有 3 万公吨的 PBT 生产工厂,两家公司皆看好全球 PB
37、T 市场 (预估年平均成长率 7%),决定在欧洲(以荷兰 Emmen 最有可能) 设立一座年产能为 6 万公吨的工厂。 Ticona 及 DSM 认为透过合作将可降低生产成本,并将全球行销网作整合以提高市场占有率。 2002 年底在东京举行的国际橡塑料大展(IPF 2002)中,日本大成 Plas 公司发表一项令业者侧目的技术,该公司已开发出铝合金与 PBT 的共同成型技术,铝合金表面经过特殊处理产生微细的凹凸表面,PBT 则渗入凹洞内与铝合金表面形成紧密的结合,最有趣的特征是除了 PBT 以外任何其它塑料都无法与铝合金紧密结合。这种材料具有遮蔽电磁波及轻量化的功能,预料在两年内将在行动电话、
38、PDA、笔记型计算机等携带式电子产品发展出实际的用途 。 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯,英文名 polyethylene terephthalate(简称 PET),大量用作纤维,而工程塑料树脂可分为非工程塑料级和工程塑料级两大类,非工程塑料级主要用于瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等。PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达 120 ,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET 有酯键,在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分
39、解,耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢,成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性,以玻璃纤维增强效果明显,提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进结晶速度慢的弊病,可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET 阻燃性和自熄性。为改进 PET 性能,PET 可与PC、弹性体、PBT、PS 类、ABS、PA 形成合金。 PET(增强 PET)主要采取注射成型法加工,其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和焊接、封接、机加工、真空镀膜等二次加工方法。成型前须充分干燥。 主要应用为电子电器方面有:电气插
40、座、电子连接器、电饭煲把手、电视偏向轭,端子台,断电器外壳、开关、马达风扇外壳、仪表机械零件、点钞机零件、电熨斗、电磁灶烤炉的配件;汽车工业中的流量控制阀、化油器盖、车窗控制器、脚踏变速器、配电盘罩;机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳、排水管接头、拉链、钟表零件、喷雾器部件。 聚甲醛 POM 分子式;均聚甲醛: CH2On; 共聚甲醛:-CH2On-CH2O-CH2-CH2m- (nm) 介绍:聚甲醛又名聚氧化次甲基,英文名 polyoxymethylene(简称 POM)。分子结构规整和结晶性使其物理机械性能十分优异,有金属塑料之称。 POM 为
41、乳白色不透明结晶性线性热塑性树脂,具有良好的综合性能和着色性,具有较高的弹性模量,很高的刚性和硬度,比强度和比刚性接近于金属;拉伸强度,弯曲强度,耐蠕变性和耐疲劳性优异,耐反复冲击,去载回复性优;摩擦系数小,耐磨耗,尺寸稳定性好,表面光泽好,有较高的粘弹性,电绝缘性优,且不受温度影响;耐绝缘性好且不受湿度影响;耐化学药品性优:除了强酸、酚类和有机卤化物外,对其他化学品稳定,耐油;机械性能受温度影响小,具有较高的热变形温度。缺点是阻燃性较差,遇火徐徐燃烧,氧指数小,即使添加阻燃剂也得不到满意的要求,另外耐候性不理想,室外应用要添加稳定剂。 均聚甲醛结晶度高,机械强度、刚性、热变形温度等比共聚甲醛
42、好,共聚甲醛熔点低,热稳定性,耐化学腐蚀性,流动特性,加工性均优于均聚甲醛,新开发的产品为超高流动(快速成型),耐冲击和降低模具沉积牌号,也有无机填充,增强牌号。 POM 吸水率大于 0.2%,成型前应预干燥,POM 熔融温度与分解温度相近,成型性较差,可进行注塑、挤出、吹塑、滚塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、电镀、机加工、注塑是最重要的加工方法,成型收缩率大,模具温度宜高些,或进行退火处理,或加入增强材料(如无碱玻璃纤维)。 POM 强度高,质轻,常用来代替铜、锌、锡、铅等有色金属, 广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器和建材等部门。 POM 被广泛用于制造各种滑动、转
43、动机械零件,做各种齿轮、杠杆、滑轮、链轮,特别适宜做轴承,热水阀门、精密计量阀、输送机的链环和辊子、流量计、汽车内外部把手、曲柄等车窗转动机械,油泵轴承座和叶轮燃气开关阀、电子开关零件、紧固体、接线柱镜面罩、电风扇零件、加热板、仪表钮 ;录音录像带的轴承 ;各种管道和农业喷灌系统以及阀门、喷头、水龙头、洗浴盆零件;开关键盘、按钮、音像带卷轴;温控定时器;动力工具,庭园整理工具零件;另外可作为冲浪板、帆船及各种雪撬零件,手表微型齿轮、体育用设备的框架辅件和背包用各种环扣、紧固件、打火机、拉链、扣环;医疗器械中的心脏起博器;人造心脏瓣膜、顶椎、假肢等。 丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯共聚物 ABSABS
44、 树脂是一种共混物,是丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯共聚物,英文名 Acrylonitrile-butadiene-styrene (简称 ABS),这三者的一般比例为 20:30:50(熔点为 175)。只要改变其三者的比例、聚合方法、颗粒的尺寸,便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种,如增加丁二烯的组份,则其冲击强度会得到提高,但是硬度和流动性就会降低,强度和耐热性亦变差。 ABS 是一种综合性能十分良好的树脂,无毒,微黄色,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度,热变形温度比 PA、PVC 高,尺寸稳定性好,收缩率在 0.4%-0.8%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0
45、.4%,而且绝少出现塑化后收缩。 ABS 具有良好的成型加工性,制品表面光洁度高,且具有良好的涂装性和染色性,可电镀成多种色泽。 ABS 尚具有良好的配混性,可与多种树脂配混成合金(共混物) ,如PC/ABS、 ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS 等,使之具有新的性能和新的应用领域, ABS 若与 PMMA 掺混可制成透明 ABS,透光率可达 80%。 ABS 虽未列入五大通用工程塑料( 因其 HDT=80左右,未大于 100) ,但是它的使用量远远超过五大类通用工程塑料中任何一种。1998 年全世界的消费量已达到 342.7 万吨,1998 年我国的消费量达到 114
46、 万吨,占全球总消费量的 33%,ABS 综合性能优于一般通用塑料,所以一般把 ABS 称作亚工程塑料。 一、ABS 的应用领域 由于 ABS 具有综合的良好性能以及良好的成型加工性,所以在广泛的应用领域中都有它的足迹,简要介绍下如: 1、汽车工业 汽车工业中有众多零件是用 ABS 或 ABS 合金制造的,如上海的桑塔纳轿车,每辆车用 ABS11kg,位列汽车中所用塑料第三。在其它车辆中,ABS 的使用量也颇惊人。2000 年我国就汽车用 ABS 的量就达到 3.5万吨,预测到 2010 年,此值将达到 6 万吨,轿车中主要零部件使用 ABS 的如仪表板用 PC/ABS 作骨架,表面再复以 P
47、VC/ABS 制成的薄膜。此外,车内装饰件大量使用了 ABS,如手套箱、杂物箱总成是用耐热ABS 制成,门槛上下饰件、水箱面罩用 ABS 制成,另外还有许多零件采用 ABS 为原料。 2、办公室机器 办公室设备机器需要有漂亮的外观,有良好的手感,如电话机外壳、存储器外壳以及计算机、传真机、复印机中都大量使用了 ABS 制作的零件。 3、家用电器 由于 ABS 有高的光泽和易成型性,成型后低的收缩率,所以在家电和小家电中更有着广泛的市场,如电视机,有些厂家大屏幕电视机的前后壳体使用阻燃 ABS 制成,家用传真机、音响、VCD 中也大量选用ABS 为原料,电风扇、空调、冷气机、吸尘器中也使用了很多
48、 ABS 制作的零件,厨房用具也大量使用了ABS 制作的零件。 4、玩具 许多漂亮的玩具、组合式的智力开发玩具也可使用 ABS 来制作,此外通讯、广播事业中也有 ABS 的市场。 二、ABS 的成型工艺1、干燥 ABS 是吸水的塑料,于室温下,24 小时可吸收 0.2%-0.35%水分,虽然这种水分不至于对机械性能产生重大影响,但注塑时若湿度超过 0.2%,塑料表面质量会受大的影响,所以对 ABS 进行成型加工时,一定要预先干燥,而且干燥后的水分含量应小于 0.2%。 2、模具温度: 模温一般控制在 60-90,但最好为 60,玻纤增强制品取上限。 3、注射压力: 注射压力一般控制在 1500
49、bar,而在保压阶段可在 750bar 左右。 4、喷嘴、流道、浇口 由于 ABS 粘度较 PS 高,所以用较大的圆形或梯形浇口和流道,适用的冷流道模具的流道,直径应为6-8mm,或同等的梯形流道。半圆形流道并不适用。 ABS 适用于多种模具,包括热流道、无流道等,如采用热流道模具,流道直径可介于 12-15mm,浇口可采用针状,薄膜形,潜水形和扇形。模具应设置排气孔,避免物料的烧焦。 5、注射速度、注射压力、背压 一般 ABS 制品采用高速及多级注射,但是对于阻燃品级,要慢速注射,以避免注射料的分解,耐热ABS 也要快速注射( 可减少内部应力) ,注射压力在 1500bar 左右,保压时可低些。 背压控制越低越好,常用的表压为 5ba