TITLE: 工程塑料發展概述 AUTHOR: QUENCY DATE: 02/01/2013 03:44:19 AM CATEGORY: 設計理論 STATUS: publish ---- BODY:
[概念]
工程塑料是指一類可以作為結構材料，在較寬的溫度範圍內承受機械應力，在較為苛刻的化學物理環境中使用的高性能的高分子材料。換言之，一般指能承受一定的外力作用，並有良好的機械性能和尺寸穩定性，在高、低溫下仍能保持其優良性能，可以作為工程結構件的塑料。其相對於通用塑料有更強的環境承受性和適應性。
[分類]
根據性能和應用範圍，一般可分為通用工程塑料和特種工程塑料。按照使用溫度分，一般使用溫度在150℃以下為通用工程塑料(一般為100℃―150℃)，超過150℃為特種工程塑料，特種工程塑料又分為150―250℃類(含通用工程塑料的複合物在內)和250℃以上類。使用溫度越高，則價格也隨之提高。
按用途分類，工程塑料的用途大致分為：一是有強度，耐藥品性，耐磨耗性等要求的功能部件；另一種是有收縮率、尺寸精度、外觀等要求的機械零件。一般講：前者為結晶性工程塑料，後者為非結晶性工程塑料。實際應用時往往要求具有兩者兼備的性能。採用玻璃纖維(GF)或碳纖維(CF)增強的工程塑料更適合這種要求。
通用性工程塑料主要包括聚醯胺(尼龍，Polyamide，PA)、聚縮醛/聚甲醛(Polyacetal，Polyoxymethylene，POM)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚(芳基)酯(PET，PBT)、改性聚苯醚(Polyphenylene Oxide，改性PPE/PPO)，以及超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、甲基戊烯聚合物(TPX)、乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)等。
有些通用塑料經改性使其升級或工程化後，性能接近於通用工程塑料，如改性聚丙烯(modified PP)、改性苯乙烯系列聚合物（ABS、SAN等）和超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)，可以稱為準工程塑料。
特種工程塑料中非交聯型有聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等，交聯型有聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯聚酰亞胺、耐熱環氧樹脂等；特種工程塑料工業化的主要品種有聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳酯(U-polymer，PAR)、聚苯硫醚((Polyphenylene Sulfide，PPS)、聚碸(PSF)、聚醚碸(PES)、聚醚醚酮(PEEK)等。
較特殊者還有強度弱、耐熱、耐藥品性優的氟素塑膠，耐熱性優的硅溶融化合物、低吸濕性尼龍PA6T、PA9T、聚雙馬來酰亞胺(Polybismaleimide, BMI)、改性蜜胺塑膠、BT樹脂（Bismaleimide Triazine, BT Resin）、液晶塑膠（LCP）等。
[性能]
與通用塑料相比，工程塑料具有優異的機械性能、耐磨性、耐熱性、耐化學性、電性能和尺寸穩定性等。工程塑料比金屬材料輕；易成型加工，成型能耗少；可以代替某些金屬做結構材料使用，成為當今世界塑料工業發展中增長速度最快的材料。因為化學構造不同，故耐藥品性、摩擦特性、電、機械性能等也有若干差異。並且由於成型性不同，有適用於任何成型方式者，亦有只能以某種成型方式加工者，造成應用上的受限。可採用通常的塑料加工方法加工成各種製品，還可通過增韌技術、嵌段共聚或幾種聚合物混煉等方法製成高分子共混物，以改進性能，使其抗衝擊強度接近金屬。熱固性型的工程塑膠，其耐衝擊性較差，因此大多添加玻璃纖維。工程塑膠除了聚碳酸酯(PC)等耐衝擊性大者外，通常具有延伸率小、硬、脆的性質，但若添加20～30%的玻璃纖維，則可有所改善。
工程塑料其特性主要有：①密度小，1.0―2.0，一般為鋼鐵的1/6，銅的1/9～1/5，鋁的1/2，減輕重量效果大；②比強度高，用玻璃纖維增強的工程塑料，其抗張強度與質量之比達1700～4000，而鋼材僅為1600左右；抗衝擊、抗疲勞性能優良；耐磨，具自潤滑性，可減低摩擦系數；③耐熱性和尺寸穩定性高；隔熱件優良，導熱係數約為鐵的百分之一，銅的千分之二以下；④電絕緣性優良；⑤化學穩定性好，對酸、鹼以及一般有機溶劑均有良好耐腐蝕性；⑥可以自由著色；⑦加工性好，生產效率高；⑧容易與玻璃纖維及各種填料復合；⑨可降低成本、節約資源和能源。
[市場]
工程塑料與通用塑料相比，機械性能高，耐熱性好，附加值高，價格相當於通用樹脂的3～4倍，但市場容量小。世界五大通用熱塑性工程塑料只占塑料總產量的2.7%。世界範圍內，五大通用工程塑料中需求量最大的是PA，向下依次是PC、POM、PBT/PET和MPPO；中國PC的消費量要大於PA。但近年來由於相關產業的發展和工程塑料優異性能的不可代替性，其已成為發展最快的塑料品種，並有著越來越大的市場份額和應用領域。
[應用、意義]
由於工程塑料具有優異性能，也更加符合節能環保潮流，近年來工程塑料已被廣泛應用於電子電氣、汽車、建築、辦公設備、機械、航空航天等行業，以塑代鋼、以塑代木已成為國際流行趨勢。例如工程塑料中汽車、電子電氣方面的應用占一半以上，而通用塑料的主要用途是擠出成型(51%)和非工業性製品(21%)。工程塑料已成為當今世界塑料工業中增長速度最快的領域，其發展不僅對國家支柱產業和現代高新技術產業起著支撐作用，同時也推動傳統產業改造和產品結構的調整。
國外市場走向
國外市場需求轉好。美國工程塑料市場將快速復蘇，Freedonia預測，未來5年美國市場工程塑料需求增速，將達到年均3.5%的水平，到2010年其需求量將達247萬t。而2000～2005年美國市場工程塑料的需求年均增速僅為0.8%。其增速拐點的出現，主要受益於電力和電子市場（工程塑料最大的終端用戶）的復蘇。同時大機動車市場每輛車中工程塑料用量的增加，也刺激了工程塑料需求的復蘇。Freedonia稱，聚碳酸酯的需求將以年均4.2%的速度增長，其需求量將從2005年的42萬t增至2010年的52萬t。該市場主要將受到商業機械、醫療產品、天窗及玻璃窗領域需求量增長的刺激。而ABS和聚甲醛的需求增速則較為緩慢，不過一些需求量基數較小的工程塑料的需求增速則較快，這些工程塑料包括聚苯硫醚、聚酰亞胺和聚砜等。
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