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对于提高塑胶高分子材料的耐热性,为普遍的办法就是抑制其分子运动,从而提高塑胶高分子材料的Tg、Tm和Td,主要方法有:
1. 提高分子链的刚性,在主链中减少单键,引入共轭双键或环状结构。大部分耐热高分子主链上都由此结构,如聚砜,长期使用温度为160℃,短期使用温度为 190℃。
聚砜分子结构化学式
2. 提高分子链的规整性,提高其结晶度,分子堆积密度就越高,分子间距离就越小,分子间的作用力越强。如普通的无规聚苯乙烯(a-PS)的Tg=100℃,而全同立构聚苯乙烯(i-PS)可以结晶,其熔点Tm=240℃。
3. 引入极性基团,使分子间产生氢键,增强分子间作用力,抑制分子链运动,提高Tg。如聚酰胺分子间的一NH—和一C0—能形成氢键,PA46与PA66分子结构相似,但PA46酰氨基浓度较高,且分子链结构对称,可形成更多的氢键,因此氢键密度高,具有较高的耐热性能及强度,其熔点高达295°C,而PA66熔点只有263°C。
4.采用交联方法,限制分子链运动,即提高耐热性,又提高物理力学性能。如辐射交联的聚乙烯,通过交联反应,使聚乙烯分子从二维结构变为三维网状结构,高耐热温度高达250℃,远高于普通聚乙烯的熔点。
5. 改性,
1)添加耐热改性剂,
N-苯基马来酰亚胺系列(N-PM1) 耐热树脂改性剂是一种多元聚合物,外观为白色或浅黄色的细小颗粒, 这种多元共聚物是高分子材料或树脂耐热性的优良改性剂,它具有刚性的结构,能有效提高材料的耐热性能,维卡和热变形温度,从而改善树脂的耐热性能。
如:N-PMI作为共聚单体在ABS树脂中加入1%,热变形温度可以提高2℃;10%的N-PMI与ABS树脂共混,可制得超耐热ABS树脂,其耐热温度可以达到125-130℃。在提高耐热性的同时,仍可保持良好的加工性、热熔性和耐冲击性,可代替部分工程塑料应用于汽车工业。
SAM-Ⅰ耐热改性剂是一种专用树脂,是苯乙烯、丙烯腈和N-苯基马来酰亚胺的三元共聚物,具有很高的结构刚性和热稳定性,与ABS、PVC和SAN等有较好的共混相容性,是一种优异的高分子耐热改性剂,可以与ABS树脂共混制备耐热改性树脂,也可以进行PVC改性、玻纤填充,具有广泛的应用领域。
2)添加无机矿物填料,常用的耐热填料有:碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、锻烧陶土、铝矾土及石棉等。且填料的粒度越小,改性效果越好。
如:PBT填充30%滑石粉,其热变形温度可由55度提高到150度 ,PBT填充30%云母,其热变形温度可由55度提高到162度 。
3)添加耐热纤维,常用的耐热纤维主要有:石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、晶须。添加纤维不仅可以增强塑胶的力学性能,同时提高塑料的耐热性效果比填充矿物质还好,特别是结晶型塑胶的耐热增强效果更加明显。
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