请各位谈谈自己接触到的高新材料

hanjixian · 发表于 2007-4-2 10:31:28

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请各位谈谈自己在工作中接触到的高新材料有哪些，性能如何？成型工艺怎样？什么价位？
我先说一个：PEEK

Victrex 是 PEEK™ 聚合物的独家制造商，该聚合物为由氧-1、4-亚苯基-氧-1、4-亚苯基-羟基-1、4-亚苯基组成的重复单元，如图 1 所示。
图 1 商标名称为 PEEK™ 的聚芳醚酮重复单元

此线性芳香族聚合物为半结晶结构，被公认为是目前可用的性能最好的热塑材料。其主要物理性能概括如下：

PEEK™ 聚合物和化合物的玻璃化转变温度通常为 143°C (289°F)，熔点为 343°C (649°F)。独立测试表明，PEEK™ 聚合物的热变形温度高达 315°C (599°F)（ISO R75，填充有玻璃纤维），“连续工作温度”为 260°C (500°F) (UL 746B)。

PEEKTM 聚合物具有优良的抗摩擦和耐磨损性能，这些性能在专门设计的摩擦等级为 450FC30 和 150FC30 时最佳。在很大的压力、速度、温度和接触面粗糙度范围内，这些材料都表现出极好的耐磨损性能。

即使在高温下，PEEK™ 聚合物也能够很好地抵抗大多数的化学环境。在通常环境中，唯一能够溶解 PEEKTM 聚合物的是浓硫酸。

PEEK™ 聚合物非常稳定，在 0.057 英寸厚度下无需阻燃添加剂即可达到 V-0 等级。该材料的成分和固有纯度使得其在火灾环境下只产生非常少量的烟尘和毒气。

PEEK™ 聚合物和化合物可以抵御水或高压蒸汽产生的化学破坏。这些材料制成的构件在高温和高压下可在水环境中连续工作而仍保持良好的机械性能。

在很宽的频率和温度范围内，PEEK™ 聚合物都可保持其电气性能不变。

PEEKTM 聚合物材料成分纯净，只有极少量的可分离离子，且除气特性优良。

易于加工是 PEEKTM 聚合物最重要的特性之一。大型的复杂构件可使用多种传统的热塑加工设备直接成形。注射成型零件无需进行任何后续热处理。因此，无需再进行退火或传统的机械加工，即可很容易地批量生产出着实高性能的设备。

国外生产的PEEK价位在1000-1500元/公斤,国内则在500元/公斤左右.

[ 本帖最后由 hanjixian 于 2007-4-2 13:45 编辑 ]

hanjixian · 发表于 2007-6-13 18:28:38

聚酰亚胺

一、概述    　　
聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"（protion solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
二、聚酰亚胺的性能    　　
1、全芳香聚酰亚胺按热重分析，其开始分解温度一般都在500℃左右。由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。    　　
2、聚酰亚胺可耐极低温，如在－269℃的液态氦中不会脆裂。    　　
3、聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜（Kapton）为170Mpa以上，而联苯型聚酰亚胺（Upilex S）达到400Mpa。作为工程塑料，弹性膜量通常为3－4Gpa，纤维可达到200Gpa，据理论计算，均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维。    　　
4、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合物的一个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可达80％－90％。改变结构也可以得到相当耐水解的品种，如经得起120℃，500小时水煮。    　　
5、聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10-5－3×10-5℃，广成热塑性聚酰亚胺3×10-5℃，联苯型可达10-6℃，个别品种可达10-7℃。    　　
6、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5×109rad快电子辐照后强度保持率为90％。    　　
7、聚酰亚胺具有良好的介电性能，介电常数为3.4左右，引入氟，或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，介电常数可以降到2.5左右。介电损耗为10-3，介电强度为100－300KV/mm，广成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm，体积电阻为1017Ω/cm。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。    　　
8、聚酰亚胺是自熄性聚合物，发烟率低。    　　
9、聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。    　
10、聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性实验为非溶血性，体外细胞毒性实验为无毒。
三、合成上的多种途径：    　　
聚酰亚胺品种繁多、形式多样，在合成上具有多种途径，因此可以根据各种应用目的进行选择，这种合成上的易变通性也是其他高分子所难以具备的。    　　
1、聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成，这两种单体与众多其他杂环聚合物，如聚苯并咪唑、聚苯并哑唑、聚苯并噻唑、聚喹哑啉和聚喹啉等单体比较，原料来源广，合成也较容易。二酐、二胺品种繁多，不同的组合就可以获得不同性能的聚酰亚胺。    　　
2、聚酰亚胺可以由二酐和二胺在极性溶剂，如DMF，DMAC,NMP或THE/甲醇混合溶剂中先进行低温缩聚，获得可溶的聚酰胺酸，成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺；也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液和粉末。二胺和二酐还可以在高沸点溶剂，如酚类溶剂中加热缩聚，一步获得聚酰亚胺。此外，还可以由四元酸的二元酯和二元胺反应获得聚酰亚胺；也可以由聚酰胺酸先转变为聚异酰亚胺，然后再转化为聚酰亚胺。这些方法都为加工带来方便，前者称为PMR法，可以获得低粘度、高固量溶液，在加工时有一个具有低熔体粘度的窗口，特别适用于复合材料的制造；后者则增加了溶解性，在转化的过程中不放出低分子化合物。    　　
3、只要二酐（或四酸）和二胺的纯度合格，不论采用何种缩聚方法，都很容易获得足够高的分子量，加入单元酐或单元胺还可以很容易的对分子量进行调控。    　　
4、以二酐（或四酸）和二胺缩聚，只要达到一等摩尔比，在真空中热处理，可以将固态的低分子量预聚物的分子量大幅度的提高，从而给加工和成粉带来方便。    　　
5、很容易在链端或链上引入反应基团形成活性低聚物，从而得到热固性聚酰亚胺。    　　
6、利用聚酰亚胺中的羧基，进行酯化或成盐，引入光敏基团或长链烷基得到双亲聚合物，可以得到光刻胶或用于LB膜的制备。    　　
7、一般的合成聚酰亚胺的过程不产生无机盐，对于绝缘材料的制备特别有利。    　　
8、作为单体的二酐和二胺在高真空下容易升华，因此容易利用气相沉积法在工件，特别是表面凹凸不平的器件上形成聚酰亚胺薄膜。
四、聚酰亚胺的应用：    　　
由于上述聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中，很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面，而且在每一个方面都显示了极为突出的性能。    　　1、薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。    　　
2. 涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。    　　
3. 先进复合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M，飞行时表面温度为177℃，要求使用寿命为60000h，据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为30t。    　　
4. 纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。    　　
5. 泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。    　　
6. 工程塑料：有热固性也有热塑型，热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。    　　
7. 胶粘剂：用作高温结构胶。广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。    　　
8. 分离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离，从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能，在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。    　　
9. 光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。    　　
10. 在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对a-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差（soft error）。    　　
11. 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。    　　
12. 电-光材料：用作无源或有源波导材料光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明，以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。    　　
综上所述，不难看出聚酰亚胺之所以可以从60年代、70年代出现的众多的芳杂环聚合物脱颖而出，最终成为一类重要的高分子材料的原因。
五、展望：    　　
聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识，在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。但是在发展了40年之后仍未成为更大的品种，其主要原因是，与其他聚合物比较，成本还是太高。因此，今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。    　　
1．单体的合成：聚酰亚胺的单体是二酐（四酸）和二胺。二胺的合成方法比较成熟，许多二胺也有商品供应。二酐则是比较特殊的单体，除了用作环氧树脂的固化剂外主要都是用于聚酰亚胺的合成。均苯四甲酸二酐和偏苯三酸酐可由石油炼制产品重芳烃油中提取的均四甲苯和偏三甲苯用气相和液相氧化一步得到。其它重要的二酐，如二苯酮二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐等已由各种方法合成，但成本十分昂贵，例如六氟二酐每千克达到上万元。中国科学院长春应用化学研究所开发的由邻二甲苯氯代、氧化再经异构化分离可以得到高纯度的4-氯代苯酐和3-氯代苯酐，以这二种化合物为原料可以合成一系列二酐，其降低成本的潜力很大，是一条有价值的合成路线。    　　
2. 聚合工艺：目前所使用的二步法，一步法缩聚工艺都使用高沸点的溶剂，非质子极性溶剂价格较高，还难以除尽，最后都需要高温处理。PMR法使用的是廉价的醇类溶剂。热塑性聚酰亚胺还可以用二酐和二胺直接在挤出机中聚合造粒，不再需要溶剂，可以大大提高效率。用氯代苯酐不经过二酐，直接和二胺、双酚、硫化钠或单质硫聚合得到聚酰亚胺则是最经济的合成路线。    　　
3. 加工：聚酰亚胺的应用面是如此之广，对于加工也是有多种多样的要求，例如高均匀度的成膜、纺丝、气相沉淀、亚微米级光刻、深度直墙刻蚀、大面积、大体积成型、离子注入、激光精度加工、纳米级杂化技术等等都为聚酰亚胺的应用打开广阔的天地。    　　
随着合成技术的加工技术的进一步提高和成本的大幅度降低，同时具有优越机械性能、电绝缘性能，热塑性聚酰亚胺必将在未来的材料领域中显示其更为突出的作用。而热塑性聚酰亚胺又以其良好的可加工性而更被看好。
六.结论：    　　
聚酰亚胺发展缓慢的几个重要因素：    　　
   1. 生产聚酰亚胺的原料制备：均苯四甲酸二酐的纯度不够。
　　2. 均苯四甲酸二酐的原料，即均四甲苯的产量有限。国际产量：6万吨/年，国内产量：5000吨/年。
　　3. 均苯四甲酸二酐生产成本太高，国际上约1.2-1.4吨均四甲苯生产1吨均苯四甲酸二酐，而我国目前最好的厂家约2.0-2.25吨均四甲苯生产1吨，仅常熟联邦化工有限公司达到1.6吨/吨。
　　4. 聚酰亚胺生产规模太小，难以形成产业，聚酰亚胺副反应多而且复杂。
　　5. 国内大多数企业需求意识传统，使应用面限制在一个范围，习惯性先用国外产品或见到国外产品后再在国内寻求。各企业需求来自于企业的下游客户需求，信息反馈及信息来源渠道不畅，中间环节多，正确信息走形量大。

[ 本帖最后由 hanjixian 于 2007-6-13 18:34 编辑 ]

summoon555 · 发表于 2007-6-13 20:21:02

质：以聚醚酮酮(PEKK)树脂为基体、以纤维(或其织物)增强的复合材料，聚醚酮酮可由不同的合成路线合成。结晶度一般为26%焰。玻璃化温度为156℃，熔融温度为338～384℃，取决于合成路线、它与聚醚醚酮与聚醚酮都属于芳酮类，都有优良的电性能、耐燃性、耐辐照性、耐溶剂性等。与聚醚醚酮相比，聚醚酮酮的耐热性较高，而力学性能略低；聚醚酮酮制品较脆，但加工中流动性较好。聚醚酮酮复合材料中常用的增强纤维是玻璃纤维与碳纤维。复合材料的主要形式是非连续长纤维增强片材模塑料和连续纤维增强预浸料。由这两种材料制得的板材性能相似。比聚醚酮复合材料的力学强度略低些。

summoon555 · 发表于 2007-6-13 20:21:41

聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）

聚醚酮醚酮酮属于聚芳醚铜类塑料中的重要品种，它是基于新型的耐高温聚合物聚芳醚酮，简称PEKEKK。PEKEKK是耐高温的结晶型热塑性工程塑料，其退火样品的断裂伸长率为18 ，断裂强度为105 M Pa，PEKEKK是德国BASF公司的产品．以对苯二甲酰氯和4，4’-二氟二苯酮合成的，属于杂环取代联苯型。

PEKEKK的性质：
一．特性

PEKEKK具有高耐热性（纤维增强后其变形温度为386℃、耐热水性（可在300℃蒸汽中使用）、耐疲劳及耐蠕变性（是热塑性塑料中最高的）、耐腐蚀性（除浓硫酸及浓硝酸外无溶剂能腐蚀它）、耐辐射及阻燃性、机械强度及电绝缘性好等特点。

二．应用

PEKEKK发展的历史仅为十几年，目前开始在电子电器、机械、运输及宇航等领域受到重视与应用。在电子行业中主要应用于电线、磁导线包覆、高温接线柱、接线板及扰线印刷电路板等。短纤维增强的PEKEKK可以制作轴承保持器、凸轮、飞机操作杆等。

summoon555 · 发表于 2007-6-13 20:23:29

酮基树脂（聚醚酮类树脂）
聚芳香基醚酮一酮基树脂是一族可于高温下使用的不完全结晶性热塑性工程塑料。这类树脂也具有极优良的耐化学药品性、高强度和良好的阻燃性。虽然需要很高的熔融温度，但聚芳基醚酮仍能在标准加工设备上挤塑和注射成型。
能承受较高热应力和机械应力的这类热塑性塑料，与热稳定的热固性塑料或氟聚合物相比有很多优点。酮基树脂的连续工作温度为482T，有的品种，也允许短期在662T下使用。

化学
聚芳基醚酮（PAEK）的化学组成包含有与苯基以不同顺序结合的醚基和酮基。刚性的酮基和苯基使有较高的热稳定性，而醚基保证它在分解温度以下具有热塑性状态。
商业上能够得到的酮基树脂是聚醚酮（PEK），它具有重复排列的与苯基相结合的醚基和酮基；还有一种是聚醚醚酮（PEEK），它具有重复排列的有两个醚基和一个酮基的单体。其它一些由醚基和酮基不同组合而成的酮基树脂设计成既有高的耐热性也有好的加工性。其中一种树脂如BASF公司商标为Ultrapek的PEKEKK一聚（醚）（酮）（醚）（酮）（酮）（括号中表示不同的基因）。
基于高分子链中醚基和酮基的作用原理，PAEK的性能很明显受到分子链段流动性的影响，故其性能可由化学结构来调控。聚酮的玻璃化转变温度（Tg）和熔化温度（Tm）取决于醚基对酮基的比率。两种温度正如所预计的那样随着醚组分比例的增加而下降。例如，PEEK（醚酮比率为2）熔点为653F，Tg为289F;PEKEKK（醚酮比率为2／3）熔点为707F，Tg为350F。
合成酮基树脂有两种主要方法。第一种方法是亲核性的芳基取代反应，使用双酚和活性的氟代芳烃作为由缩聚反应生成的构造单元的单体；第二种方法是亲电性的芳基取代反应，使用芳香族碳酸二氯化物和活性的苯并芳烃作为构造单元的单体，这一取代反应可于室温在平稳反应条件下进行。

性能
PAEK与大多数其他工程塑料相比具有较高的强度和刚性。UltrapekPEKEKK的拉伸强度一般为107MPa，弹性模量为4020MPa，弯曲强度为130MPa。
这些材料在很宽的温度范围内具有韧性和抗冲击性。PEKEKK的平均冲击强度为：缺口悬臂梁式冲击强度为1.8ft.－fo/in，切口简支梁式冲击强度为3.3 ft.－lb./sq.inch。它们也有很高的疲劳强度--PEKEKK于58MPa的循环应力下可承受10的7次方以上的循环。
PAEK的摩擦系数和磨损率很低，并且具有极好的热氧化稳定性。一般来说，连续使用温度可超过480F（即长期暴露于这样高的温度下仍能保留50％的强度和刚性）。
酮基树脂的特点是在高温下仍能保持良好的机械性能。PEKEKK的剪切模量到Tg=347F时几乎仍保持不变，然后在很窄的温度间隔内逐渐下降到一个新的平直状态，直到达到熔点707F时，其值仅有微量变化。对于PEKK来说，模量在289F左右开始下降，新的平直状态在熔点653F处结束。玻璃纤维和碳纤维等填充物可提高剪切模量。
线性膨胀系数较低，PEKEKK在73-180F时数值约为2.0*10^(-5)in／in／F。这种树脂在厚度为 1/32英寸时也有极好的阻燃性和很低的火焰蔓延性（由美国保险商协会实验室评定的V-0）。
PAEK具有良好的介电性能，特别是有高的体积电阻率和高的表面电阻率和良好的介电强度，它还对许多有机及无机化学品具有非常好的稳定性，仅仅能够被浓缩的、无水的或强氧化性的酸所分解。普通溶剂即使在高温下也不会破坏PAEK。即使在热水中也具有很好的抗水解性。
象大多数由芳烃骨架组成的塑料一样，PAEK会受紫外线（UV）照射的影响，但在较宽的温度范围内却有极强的Y-射线和X-射线能力。

加工
作为聚合物加工的一个重要性质，PAEK的流动行为与其他不完全结晶的热塑性塑料相比基本上没有什么不同。其转变温度比其它热塑性工程塑料高，考虑到这一点，可适当地加热加工机器和模具。可用的加工方法有注塑成型、挤塑、旋转成型和粉末涂饰。
传统的注塑成型机器可用于加工PAEK材料。推荐使用长径比（L／D）为18—20的三段螺杆挤塑机可取得较好的结果。PAEK的熔化温度随树脂类型而变化。PEK的熔化温度范围是735～805F，PEEK为715～750F。对PEK推荐模具温度为355—420F，而对PEEK推荐为355—375F（高限温度是对于那些在高温下使用的零件）。PEKEKK注塑温度为752—806F，模具温度为356～410F。
PAEK可挤塑成片、铸膜和加工用的块坯，用于导线涂层。使用三段，长径比为22—30的螺杆挤塑机可得到较好的结果。PEKEKK的熔化温度为750一805F；挤出这类材料的加料部分温度应高一些。例如对PEKEKK为800F。
PAEK零件可采用粘结剂连结和焊接技术进行装配。粘结剂可以是环氧树脂、氰基丙烯酸酯、聚氨酯或有机硅酮。可使用的焊接技术有加热的工具750-1000F， 10-90秒）；滚焊，热空气（840—930F）和超声波。

应用
PAEK用于那些要求高耐热性、高耐化学药品性、高强度和硬度、低燃性和低发烟性的应用领域。典型的应用领域包括：
电子：导线绝缘、电缆耦合器、联结器和半导体晶片载体。
器械：把手、机壳和炊具元件。
医学：假肢和仪器。
汽车：轴承座圈、摩擦轴承和活塞元件。
其它：飞机内部壁板、座椅壳、热交换器元件、油井密封、泵壳和转子。高精密仪器部件和单丝。

商业信息
PAEK商业化品级有普通品级、玻纤增强级或碳纤维增强级以及矿物填充级。普通级树脂价格范围为25－35美元／磅。
主要供应商为BASF（Ultrapek PEKEKK）和Victrex Ltd.（VictrexPEEK）。

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聚醚酮酮树脂复合材料;poly(ether-ketone-ketone)composite;PEKK composite

聚醚酮醚酮酮

酮基树脂（聚醚酮类树脂）

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