·首页  ·联系我们  ·English
 
 
聚醚砜PES在涂料中的应用
聚醚砜PES在涂料中的应用
 
一.        聚醚砜PES简介
1、发展史
     随着高新技术领域的发展,人们对材料的要求越来越高。一些通用工程塑料已不能满足要求,于是自六十年代后期发展了一系列综合性能优异的结构型﹑耐热型热塑性工程塑料,聚醚砜类高聚物就是其中一种。
    其中聚醚砜(PolyEtherSulfone)由卜内门(ICI)公司于1972年开发并以Victrex商品牌号销售于全世界。它的分子结构中既不含热稳定性较差的脂肪烃链节,又不含刚性大的联苯链节,而主要由砜基﹑醚基和次苯基组成。砜基附予耐热性;醚基使聚合物链节在熔融状态时具有良好的流动性,易于成型加工;在对苯撑结构上交替连结砜基和醚基能得到非结晶性的聚合物。聚醚砜被人们誉为是第一个综合了高热变形温度﹑高冲击强度和优良成型性的工程塑料德国巴斯夫(BASF)公司以Ultrason E商品牌号生产并销售。近几年来,世界各国工程热塑树脂的生产和销售一直处于低谷状态,其中以聚醚砜尤为突出。卜内门公司已于1991年将其生产能力为5000吨/年的聚醚砜装置关闭。目前最大生产商为巴斯夫公司。另外是美国的联合碳化物公司(UCC)以及日本的住友化学工业公司也有PES类产品生产。 国内有吉林大学中试化工厂、长春应用化学研究所(被BASF收购)、徐州工程塑料厂、香港金和化工(莱阳)有限公司(200吨/年)、浙江贝仕德工程塑料化工厂(100吨/年)生产品种。
    2、主要生产方法
PES的生产路线有两条,即双酚路线和单酚路线。这两条路线均为亲核高温置换反应、聚合反应过程中添加强碱、采用高沸点惰性溶剂。
3、理化性能
    由于聚醚砜分子结构中不存在任何酯类结构的单元,聚醚砜具有出色的热性能和氧化稳定性。经UL确认聚醚砜连续使用温度为180℃,并满足UL94V-0级阻燃要求,(厚度为0.51mm)。聚醚砜耐应力开裂,不溶于极性溶剂如酮类和一些含卤碳氢化合物。耐水解,耐极大多数酸、碱、脂类碳氢化合物、醇、油及脂类。可以通过对其分子量的控制或添加各种增强材料、各种纤维,以提高聚合物的性能。该树脂满足美国FDA要求可使用于与食品接触的制件。
    4、加工成型
    聚醚砜虽然是一种高温工程热塑树脂,但仍可以按常规热塑加工技术进行加工。可采用注射成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型或真空成型。高模温有助于成型和减小成型引起的应力。一般注射成型温度为310~390℃,模温为140~180℃。PES是一种无定形树脂,模收缩率很小,可加工成对容限要求高及薄壁的制品。
    5、改性产品
典型改性聚醚砜品种有玻璃纤维增强及碳纤维改性的导电型树脂。
6、性能特点
  A 、PES的耐热等级高,热变型温度为200℃~220℃,连续使用温度为本180℃~200℃,玻璃化温度高达225℃。UL温度指数为180℃。
  B、机械性能好,尺寸稳定
  PES为结晶性树脂,具有在较宽的温度范围内保持稳定的机械性能的特点,其模量在—10℃到200℃几乎不变,特别在100℃以上,它比任一种热塑型树脂都好。聚醚砜的耐蠕变性也极为突出,在180℃以下温度范围内,其抗蠕变性是热塑型树脂中最优异的一种。特别是其玻璃纤维增强牌号树脂有时比热固型树脂还好。它尺寸稳定性好,线膨胀系数小,温度依赖性小,耐冲击,具有与聚碳酸脂相同的耐冲击性。
  C、耐化学药品性 
  它耐汽油﹑机油﹑润滑油等油类,氟利昂等清洗剂。它的耐溶剂干裂性是非晶树脂中最好的,除丙酮﹑氯仿等极性溶剂外,能耐大部分溶剂。
  D、耐热水﹑耐水解性
  可耐150℃~160℃热水或蒸汽,在高温下仍具有较好的耐酸和碱性能。
  E、阻燃性
  无须添加任何阻燃剂就有优异的难燃性,自熄性可达V – O级(UL94,0.46mm)。此外,其燃烧时发烟量非常低,仅次于聚醚醚酮而居第二位(采用美国NBS规定方法)。
  F、易于加工成型
  不仅可以挤出成型﹑注射﹑模压﹑吹塑﹑吸塑和制成发泡体,还可以进行镀膜﹑超声波融接﹑机械加工﹑溶剂黏结涂敷等二次加工。
  G、电性能优异
  PES的介电常数在20℃,60Hz到106Hz时,均保持在3.5左右;介电损耗在60Hz,20℃到150℃时,保持在0.001左右。即使在200℃的高温下也具有1013Ω.cm这样高。
7、应用领域
   聚醚砜的这些性能特点决定了它拥有的多种性能。适用于制造高强度﹑低蠕变性﹑高尺寸稳定性﹑能在较高温度下使用的制品,广泛应用于电子电器﹑机械设备﹑交通运输﹑医疗﹑食品等领域:
  A、电器电子领域
  因为它具有优异的尺寸稳定性﹑耐热﹑阻燃﹑可耐焊锡﹑耐各种清洗剂,可镶嵌金属件﹑与环氧树脂黏结性好等,故可作H级绝缘材料用。主要制品有:线圈骨架﹑电位计的外部底座﹑吹风器零件﹑印刷电路板﹑按钮式开关﹑可控硅的绝缘体﹑电动工具马达的绝缘体﹑打印机﹑送风机﹑继电器等的线圈骨架﹑DIP开关,各类插接件。
  B、机械领域
  利用其高温抗蠕变性(150℃),尺寸稳定性﹑耐油性﹑韧性好等优点,在一般树脂不能满足使用要求的地方得到了广为利用。主要制品有:各类机器的杠杆﹑柄﹑支架等,X-射线装置的观察玻璃﹑链锯﹑农机发动机和汽化器等绝缘体﹑活塞环﹑耐热滚轮﹑齿轮﹑复印机零件﹑照相机零件﹑复印机零部件﹑工业用吹风机罩﹑汽车空调的零部件﹑电弧焊枪的手柄﹑齿轮﹑各种物质分析组件。利用其在160℃的热水或蒸气条件下还能保持优异的抗蠕变﹑刚性和尺寸稳定性,应用于热水﹑蒸汽用阀门﹑防腐蚀电极的绝缘体﹑温度传感器的组件﹑泵的泵体和叶轮﹑散热器阀门﹑超滤装置用零部件。
  C、交通运输
  主要在汽车﹑飞机等运输行业利用其在-100℃~180℃广阔温度范围内的刚性和尺寸稳定性,高温抗蠕变性,耐汽油﹑柴油﹑各类机油等特长。主要制品有:各种轴承保持架﹑制动轴的轴瓦﹑点火器的噪音消除器﹑发动机齿轮﹑汽化器的线圈骨架﹑雾灯反光镜﹑止推环以及飞机热空气导管和窗框等。使用工程塑料制造轴承保持架和金属相比,具有重量轻﹑噪音小的优点,采用PES使用温度可达180℃,产品的精度高﹑耐油性好,还具有耐磨及容易装配等优点。
  D、医疗﹑食品领域
  医疗器械通常要求材料透明,强度高和能够经受各种消毒杀菌处理,包括煮沸消毒以及用蒸汽﹑环氧乙烷气体﹑γ射线﹑紫外线杀菌等。PES能较好地满足上述要求,所以广泛用于制备各种医疗器械,如接触透镜杀菌容器﹑防毒面具零件﹑牙科用反射镜支架﹑人工呼吸器﹑血压检查管﹑外科容器和注射器等。由于PES的无毒性﹑卫生性,在食品工业中用于各种阀门和管路。
  F、其它领域:
  照明方面:电影机的反射镜﹑聚光灯的反射镜﹑频闪观测器的反射镜﹑手术照明用的反射镜﹑雾灯的反射镜﹑指示灯罩。
  涂层方面:由于它有与铁﹑铅等金属的附着力好,涂层表面硬度高等优点,因此,可作为化工防腐﹑不粘涂具等的涂料用。
  制成品方面:它既可以用挤出法制成不同厚度的薄膜作H级绝缘用,又可挤成片材﹑棒材﹑管材,也可用溶液法制成超过滤膜或反渗透膜用等。
  聚醚砜类高聚物在汽车领域的应用
  利用聚醚砜的耐磨、耐负载、耐化学性制成的止推环。
  用于空调压缩系统的密封条 利用聚醚砜耐化学性、可塑性、可替换金属性生产的滤网
  利用聚醚砜的耐化学性、耐磨性、 利用聚醚砜的耐化学性、抗形变性、耐热性、不产生碎屑的特点制成的 热稳定性、可塑性生产的发动机控制器传动密封环。在ABS刹车系统中使用的零件 齿轮传动装置
    8、开发动向
    聚醚砜开发以共聚改性为主,其目的是提高其综合性能和加工性能,以满足市场的需求。卜内门公司开发出聚醚砜/聚砜的共聚物,其组份百分含量不同,树脂性能也有不同的同性能产品。该共聚物具有比聚砜更高的热变形温度,比聚醚砜更低的吸水性,具有更佳的流动加工性能,并可以用GF增强。卜内门公司最近开发出牌号为Super-Shield的聚醚砜涂料。可与Fluon-one-Coat一起使用于厨房器具,形成不粘复合涂层。
巴斯夫公司最近开发出聚醚砜热塑硬质泡沫材料。该材料具有高热变形温度、耐热老化、低烟挥发密度、低毒性、耐水解、耐酸和碱等特性。这种硬质泡沫材料与聚醚砜树脂的复合材料一起用于航空航天领域前途广阔。由于该材料具有坚硬、质轻的特性,还可以用于造船、火车、医疗及体育用品的制件。
 
结  语

  由于聚醚砜是具有多种优异性能的特种高分子材料,因此可在汽车领域更大范围的代替金属制成零件。但是较高的价格是限制它使用的一个重要因素。另外,由于聚醚砜制成的零件一般使用在发动机、底盘等技术含量较高的部位,国内零部件企业目前很少使用聚醚砜这种材料。但是,随着汽车轻量化的发展和聚醚砜等特种工程塑料生产成本的降低,它们在汽车行业的应用前景会越来越大。
 
二.        聚醚砜PES的溶解
1.      制漆溶剂:二甲基乙烷胺:40%;大甲基比咯瓦酮:10%;丁酮10%;甲苯40%
2.      PES:30%;制漆溶剂:70%;高速搅拌20分钟溶解。
 
三.        聚醚砜PES涂料在不粘涂料中的参考配方(透明光油)
聚醚砜PES:    30
PTFE:           3
高温无机颜料    5
R-972:           2
制漆溶剂:      60
 
四.        检测指标
分析项目
技术标准
分析结果
检测方法
柔韧性
<=MM
1
I型弯曲实验测定法
附着力
>=级
1
线圈仪测定法
冲击强度
=公斤/公分
50
冲击实验器测定法
硬度
>=
3H
铅笔硬度测定法
光泽
30-70
50
60度光泽计测定发
耐盐
3%NaCL
48小时无变化
铝板
耐酸
5%HCL
48小时无变化
铝板
耐碱
5%NaOH
48小时无变化
铝板
 
五.        喷涂工艺
1.      涂料可调成悬浮涂料,因此可采用喷枪喷涂。
2.      喷涂压力不低于4KG。
3.      涂料在长期放置时会沉降,应该在使用前进行搅拌。
4.      涂料固含一般在20-35%左右,根据喷涂的工件不同,可以用稀释剂进行稀释。
5.      涂料的表观粘度随温度而变化很大,因此施工现场温度最好不低于20度。
6.      如果温度过低,可以预热,但不能超过50度。
 
六.        制件的表面处理
1.      对铝和铝合金不需要进行特殊处理,只要进行喷砂去脂,或酸碱去脂和可以直接喷涂。
2.      对铁制品进行去脂外,还要进行除锈和脱磷处理,防止表面氧化。
 
七.        干燥与固化
1.      涂料容易受潮,所以喷涂后要尽快送进干燥室干燥,最好是用鼓风式干燥设备,进炉口温度不低于80-220度(蒸发区)可连续升温结构,也可分段升温结构,时间根据涂膜厚度控制10-20分钟。
2.      本产品不粘涂料固化温度在360-400度之间进行,最后控制在380度左右;高温涂料最好控制在220-280度左右,固化时间,可根据温度和涂膜厚度不同在10-20分钟调节,太短可能造成固化不完全而使漆膜硬度不够,太长可能受热老化,使涂层硬度下降,因此需要调节适宜温度和时间。
3.      不论干燥和固化都应该在排风条件下进行,并防止因溶剂蒸发而引起火灾。
 
八.        注意事项
1.      涂料储存期为半年到一年。
2.      涂料溶剂有挥发性,要密封好,由于长时间存放,颜填料容易沉淀,所以在使用时应该搅拌。
3.      本涂料溶剂具有可燃性,应该远离火源。
4.      本涂料对皮肤有一定的刺激作用,操作时注意劳动保护。
5.      喷枪和料桶内严格禁止颗粒物料。
6.      本涂料遇水变质,因此喷枪,容器,喷涂用压缩机等,用前应该做除水处理。