(九)2008-2009年世界塑料工业进展

2010-06-04

    4.3 聚芳醚酮(PAEK)

    PAEK的需求量依然强劲,设计者和开发者努力探索具有平衡性能和高性能的PAEK挑战各工业领域的新的竞争,带来创新的解决方案,可降低系统成本或减轻质量,增加舒适性、安全性和耐用性。

    Victrex是全球最大的PAEK生产和销售商,1993年从ICI购买了PAEK聚合物业务,ICI1981年便推出了两种线型PAEK——聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮(PEK)。近年来EvonikSolvay也相继推出了PAEK产品,Oxford推出了聚醚酮酮(PEKK)——该类聚合物的衍生物。PAEK1993年面市以来,由于其不同的用途使需求量稳步上升,从6t/a增加到2007年的超过2500t/a20079月,Victrex授权英国另一家生产厂生产PAEK,使其产能从2800t/a增加到4250t/aSolva)在美国仍然是在试验厂生产PAEK20084月在印度的Panoli投产了一座500t/a的生产装置;Evonik在中国有一家1000t/a的生产装置。

    环境友好的Vicote粉末涂料于2006年推出,提供一系列粉体涂料和水分散的液体涂料,随后2007年又推出了Aptiv薄膜。Vicote包括两个系列产品:Vicote700系列粉末涂料适合静电喷涂和热喷涂,粒子尺寸范围在10-50μmVicote800系列液体涂料适合更薄的涂层以及复杂形状工件。Aptiv薄膜是采用Victrex在现代技术水平的挤出系统中生产,供应的薄膜宽度可达到1.5m以上,厚度范围在6-750μm,具有无定形或半结晶形态,未增强或旷物填充级别。T系列合金基于VictrexPEEKCelazolePBI(聚苯并咪唑),于2006年推出,是润滑性改进的产品系列。2007年推出了90HMF2090HMF40两种碳纤维增强级别,具有好的流动性和高的机械性能,拉伸强度可达350MPa,拉伸模量45GPa,且耐疲劳强度大大改进。Victrex还提供具有更高熔点和玻璃化转变温度的PEEK-HT,其机械性能更好(特别在玻璃化转变温度以上)。PEEK的应用实例如:电动座椅的止推垫圈、波音777用的轮毂盖、USB棒、海上油气探测管、高尔夫球模涂层等。

    火焰喷涂PEEK 一种成本较低的火焰喷涂工艺将适用于将VICOTE涂料喷涂于各种金属及陶瓷基材上,这种涂层强韧、持久、耐高温并耐化学腐蚀,将拓展PEEK的用途。过去,热喷涂仅局限于金属合金、金属陶瓷和一些低性能聚合物,热喷涂在基材上形成一层保护涂层,但所有这些涂层有很大的性能限制。Victrex公司与美国AlamoSupply公司密切合作,后者设计的PG550通用火焰喷涂体系具有独特的喷枪嘴,可喷涂聚合物形成连续涂层。当VICOTE粉末涂料经过枪体,会被加热到一定温度,在该湿度下粉末涂料熔解并被高速喷涂于基材表面,如同飞溅一般,这些飞溅的点相互交迭并纵横基材表面,最后形成一层强韧、持久、耐高温涂层。VICOTE涂料的晶状结构使其在高温下具有优异的耐磨性、抗侵蚀性、耐刮伤性和耐腐蚀性。

    三种新型PEEK树脂来自Solvay先进聚合物公司的Ket-aSpirePEEKAvaSpire改性PEEK树脂达到了IS010993生物适应性标准,应用于在极端条件下的医用装置和仪器领域,可用于身体保健领域如整形外科、医学设备、外科手术和牙科以及药物输送系统等领域。EOS北美公司与Victrex美国公司联合开发的PEEK材料,可用于EOS的快速成型和新的添加制造用的激光烧结设备中。

    医用PEEK型材Solvay高性能聚合物公司推出一系列由ZenivaPEEK生产的型材,用于植入性医疗器材,是公司的Solviva生物材料四大聚合物材料之一。它具有PEEK的高性能,包括耐化学品、耐疲劳、高强度、高刚性和高韧性。严格的生物相容性测试表明,Zemva无明显的细胞毒性、无致敏作用、无过敏刺激症状、无急性全身毒性。

    黑色PEEK薄膜为满足客户的需求,Victrex金司推出一种黑色装饰PEEK薄膜,性能与自然色的薄膜相同。商标为APTIVPEEK薄膜由于其耐疲劳、功率响应、耐高温性能以及好的声学性能,目标市场是扬声器热声绝缘以及扬声器隔膜,同时也看好带子、标签、汽车、航空航天等市场。

    PEEK涂层使高尔夫球的制造成本降低 领先的韩国高尔夫球制造商SungHyoungPrecisionVicote涂层用于高尔夫球芯模的表面,从而延长了其寿命,从1个月延长至6个月。Vicote涂层基于VictrexPEEK,不同于传统氟聚合涂层材料,VICOTE涂料系统无需上底漆。极薄的单一涂层具有良好的耐磨性和脱模性,无需对涂层进行频繁的维护,降低了物流成本。

    PEEK替代钛用于外科头部限制器 RTP公司的碳纤维增强PEEK配混料被用于替代钛金属,制作脑部外科手术时用的头部限制器。公司在该项目上的合作伙伴是PerformancePlastics公司。其尺寸限制和手术时所加的高载荷,要求材料具有高强度质量比,另外因为需要经过消毒,因而要在高温下耐化学品。

    PEEK用于流量计 瑞士食品加工设备公司Digmesa选用VictrexPEEK注塑成型其EPI高精度流量计的机身、外壳以及叶片。该流量计被设计用于食品工业中黏性液体和油类的体积的精确测量,公司选用30%玻纤增强PEEK用作壳体,未填充PEEK用作旰片。PEEK好的耐水解和耐热蒸汽消毒性能使之成为入选的主要因素。

    PEEK可以让泵连续工作 用Victrex PEEK生产的止推轴承已在潮热环境的抽水泵中连续工作了3年,仅仅只有极小的磨损。Hiperax轴承由美国Waukesha轴承公司开发,将Vic-trex 450FC30镶嵌模塑到一种物质上,能承受8MPa的载荷,在65℃的热水中可持续运转。

    PEEK配混料用于压缩机阀板 RTP公司将碳纤维加入到PEEK树脂基体中,生产的配混料可用于Hoerbiger公司的压缩机阀板,比原来所用材料的可靠性和耐高温性能更好。低流动性、碳纤维增强的RTP2200生产的阀板机械性能高、耐冲击、耐周期疲劳,该材料大大提高了阀密封件的预期寿命。

    PEEK用于汽车喇叭 德国汽车喇叭生产商Audio技术工程公司采用Victrex Aptiv PEEK薄膜用于生产其新的P2C喇叭中的锥形隔膜。公司称P2C喇叭中AptivPEEK薄膜的三层结构,比用PP、纸或铝生产的锥形体减少了失真和回响,提供更平坦的频率响应。其性能的改进在于能调整AptivPEEK隔膜的听觉效果,隔膜通过热成型加工而成。生产过程怏,价格具有竞争力,可实现复杂的表面设计。Victrex称该薄膜还可用于大功率输出的手机喇叭,PEEK的超级耐热性让它能承受高音量的线圈温度。

    4.4 聚芳砜

    聚芳砜包括聚砜(PSU)、耐高温的聚醚砜(PES)以及聚亚苯基砜(PPSU),它们不仅具有非同寻常的刚性、高强度和好的耐水解性,而且在较宽的温度范围内都能保持这些性能,它们耐化学品性能好,而且材料透明,这些性能注定了聚芳砜比其他工程塑料有更广阔的应用范围。

    聚芳砜的持久使用温度超过200℃,该无定形材料对应于半结晶的高温塑料如LCPPPSPEEKPSUPES(耐化学品、耐水解和耐热性更好)以及PPSU(韧性更好)在温度变化时的性能保持性非常好,甚至好于更耐热的PEEK。除了汽车和电子电气用途外,PSU还广泛用于高专业化的创新产品中,如I&C、燃料电池、高性能膜的生产。

    该无定形耐热材料最典型的用途是油控活塞,BASF推出的Ultrason KR4113 PES适合该用途,因为碳纤维增强赋予其尺寸稳定性,决定性因素是材料加入10%的石墨和PTFE后,具有突出的摩擦性能。碳纤维增强PES(包括30%纤维增强的Ultrason E2010 C6)的潜力很大,在某些用途高于200℃的温度下,其热膨胀性能甚至可与金属竞争。

    聚芳砜不像其他材料具有掠夺性,其用途是创新领域,因而发展迅速。PSUPESPPSU以及PEI总共占有耐高温塑料市场的15%,其中PEI占这部分的1/3。全球无走形耐高温热塑性塑料的需求量约为5t/a,到2020年预计会超过10t/aBASF是其中最大的供应商,另外还有SolvaySumito-moSabicBASF公司2007年已将其位于德国路德维希港的Ultrason的产能翻番至1.2t/a

    汽车前灯反射器仍然是PSU在汽车领域的主要应用。广泛应用的卤素灯产生大量热,使用的材料需要耐热;而且前灯的通风设备不能够快速地移走热能。测试的反射器温度通常从180-200℃,除了软化温度高之外,材料需要具有非常高的尺寸稳定性。BASFUltrason E2010 Q26 PES用于该用途已有一段时间,2006Solvay公司又推出了可直接金属化的PES用于此用途,RadelLTG-3000设计可耐205的高温,熔体流动速率高。由于对几何形状的高要求,如果没有PESPEI很难实现转弯炫和高度个性化白天行驶灯的新创意。易流动的PSUSolvayUdelLTG-2000,也开始在低温领域与PCPC/PEI合金竞争。无定形耐高温热塑性材料直接与热固性材料相竞争。尽管PES价格较高,但近年增长较快,其优点是具有设计的自由度、能减轻质量。尽管PES的增速不及前几年,但在汽车领域仍有5%-100%的增速,远远超过汽车行业本身的增长。

    黑色塑料在前大灯中应用仍然很广泛,但由于其热平衡不佳,因而不太有利。BASF新的黑色PES Ultrason E2010MRblackHM与传统级别相比,由于使用透红外线颜料,发热低很多。

    颜料着色是去除无定形耐高温热塑性塑料浅金色的方法之一,不透明外观也能达到同样的效果。过去通常都使用颜料,但颜料在聚合物基体中是异质粒子,会影响表面质量。BASF最近推出了Ultrason E2010 MRHP——一种PES共混物,不借助颜料便达到不透明的效果。同时具有低密度、降低的吸水率,流动性提高10%-20%,改进了溶胀性能,解决了注塑中的问题如流痕的形成。

    聚芳砜在电子电气、家庭和食品用具、滤膜和航空领域都有广泛的应用:如Ultrason E2010 HC在轻质、薄璧、可弯曲的显示器应用中有乐观的未来市场;在微波餐具领域,PSU耐高温煮沸的动物油脂,对水解不敏感,韧性也非常好;PES在不粘层PTFE和厨具钢之间可起到偶联剂的作用;可灭菌的聚芳砜在微孔膜和超滤膜空心纤维束用途中有增长的势头;一种用Ultrason材料制造的透明设计水壶,因为材料的热导率低,不需要把手,从而获得了产品设计大奖。

    PES用于消防员头盔 BASFUIUason E2010 HC PES上市以来,第一个应用是要求非常严格的消防队员头盔。克罗地亚安全设备制造商PAB采用HC(高透明)级别PES用作消防员头盔的护目镜。该用途需要耐250℃高温30min不被损坏,耐1000高温10s

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