工程塑料种类

　　工程塑料是可以作为结构材料承受机械应力，能在较宽的温度范围和较为苛刻的化学及物理环境中使用的塑料材料。工程塑料性能优良，在很多领域可替代金属材料作为结构材料，因而被广泛用于汽车、电子电气、机械设备、办公自动化以及日常生活用品等方面，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

    工程塑料品种很多，一般可分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。通用工程塑料主要指已大规模工业化生产的、应用范围较广的5种塑料，即：聚酰胺(尼龙，PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)及聚苯醚(PPO)等。特种工程塑料主要指性能更加优异独特，但目前大部分尚未大规模工业化生产或生产规模较小、用途相对较窄的一些塑料，如：聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSF)、聚醚酮(PEK)、液晶聚合物(LCP)等。

　　产品应用

　　五大通用工程塑料中需求量最大的是聚酰胺，其次是聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和PBT热塑性聚酯，1999年聚酰胺、聚碳酸酯和聚甲醛的世界产量约分别为l.40Mt、l.35Mt和0．58Mt。PBT聚酯和改性聚苯醚的产量均不到400kt。1998年我国五种通用工程塑料的总产量为19.lkt,净进口量为251kt,1999年进口400kt以上，2000年又进口540kt以上。世界上工程塑料的生产目前仍被一些大的跨国公司垄断，这些公司如GE、DuPont、Bayer、Hoechst和BASF等。

　　聚酰胺在汽车工业中的消费比例最大，其次是电子电气。聚酰胺的杰出性能包括高拉伸强度、良好的抗蠕变性、耐磨损性、耐化学品性、耐热性和低的摩擦系数。与聚烯烃相比，聚酰胺树脂有更高的硬度，但仍有很好的延伸性，显著低的脆性，因而聚酰胺零部件具有金属部件所具有的功能。聚酰胺品种很多，聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺46、聚酰胺1010、无定型聚酰胺以及芳香族聚酰胺等。其中，聚酰胺6和聚酰胺66是聚酰胺家族的主要品种，约占聚酰胺总产量的90％以上，二者性能的差别很微小，一般说聚酰胺66有更高的拉伸强度，更高的硬度和刚性，但冲击强度较低。DuPont和BASF是世界上最大的两家聚酰胺生产公司。1998年我国聚酰胺工程塑料产量17．2kt，净进口102kt，1999年净进口又达142kt。   

　　聚碳酸酯(PC)是产量第二大的通用工程塑料。1999年世界生产能力约为l.9Mt。80年代后期到90年代中，世界聚碳酸酯的需求曾呈下降趋势，但自90年代中期后，需求便呈快速增长态势。一些新应用，如汽车用玻璃、汽车头灯、各种光盘对聚碳酸酯的需求增长迅速，前两种应用是1995年硬涂层技术和紫外固化技术开发成功的结果。Bayer和GE公司组成了生产汽车用窗玻璃的合资企业，会进一步加速聚碳酸酯在汽车中对玻璃的替代。预计到2003年世界聚碳酸酯在这些新应用市场需求的年均增长率为10％，在普通市场需求的年均增长率为7％～8％。主要用于汽车行业的PC/ABS共混物中所用聚碳酸酯约占聚碳酸酯总用量的20％，在过去的三年内增长率超过10％。聚碳酸酯的市场潜力激发了各大公司的投资热情。聚碳酸酯在美国最大的市场是交通运输，其次是替代玻璃、光学媒体、电子电器和家用品；在西欧最大的市场是电子电器,其次是替代玻璃和片材、交通运输、光学媒体和照明。

　　聚甲醛树脂是高度结晶的聚合物，具有类似金属的硬度、强度和刚性，在很宽的温度和湿度条件下都具有很好的自润滑性，具有良好的耐疲劳性、低摩擦系数并富于弹性，此外对大多数溶剂都有较好的抗化学品性。聚甲醛的缺点是相对密度大，不易阻燃，不易印刷。由于结晶度高，因而成型收缩率大。虽然聚甲醛是一个比较古老的工程塑料，但它仍然以低于其他许多工程塑料的成本在替代一些传统的由金属所占领的市场，聚甲醛在继续替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件。聚甲醛用在那些对润滑性、抗磨损性、刚性和尺寸稳定性要求比较严格的滑动和滚动的机械部件上，这些部件大部分是用注塑法加工的，有些也用吹塑法和挤出法加工。齿轮、凸轮、轴承、杠杆、滑轮、扣链轮和轴衬是聚甲醛树脂典型的工业应用。与金属和聚酰胺相比，聚甲醛具有很低的摩擦系数，是很好的轴承材料。

　　PBT是一种热塑性聚酯，非增强型的PBT与其他热塑性工程塑料相比，加工性能和电性能较好。PBT玻璃化温度低,模具温度在50℃时即可迅速结晶,加工周期短。该树脂拉伸强度、抗弯模量等机械性能与聚甲醛、聚酰胺相同，摩擦系数等于或小于聚甲醛，锥度磨耗也小于聚甲醛，与聚酰胺相同。PBT对汽油、发动机油的耐受性好，可放心地用于汽车发动机系统。PBT的不足之处是相对密度较高(1.31)、缺口耐冲击敏感度高、高负荷时(18.6kg/cm2)的热变形温度较低(60℃),在热水和酸碱长期浸泡的情况下，会发生酯的水解反应，聚合度下降，强度变差。

　　聚苯醚(PPO)树脂具有优良的物理机械性能、耐热性和电气绝缘性，吸湿性低，强度高，尺寸稳定性好，高温下耐蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优异的。但是未合金化的纯PPO树脂玻璃化温度高，熔融流动性差，需要在300℃高温条件下加工。为此，GE公司采用掺混PS或HIPS的方法对PPO树脂进行改性，并实现了改性聚苯醚(MPPO)的工业化生产，商品名Noryl。这种改性的PPO合金材料玻璃化温度较低，较易加工，无降解，虽然耐热性有所降低，但保留了PPO树脂的大部分有用性能。目前市场上销售的几乎都是合金化的产品，PPO合金中掺混树脂的用量通常在30％～70％范围，PPO树脂的平均含量约为45％。

　　新品种

　　80年代塑料工业界曾普遍认为，大量的研究开发经费将主要用于开发现有聚合物的合金或共混物，然而90年代中后期树脂生产公司正在投入大量资金实现一系列新聚合物的工业化生产，并相信它们会有较大的市场，能够回收高达几亿美元的开发投入。

    这些新聚合物包括：脂肪族聚酮(PK)、环烯烃共聚物(COC)和间规聚苯乙烯(SPS)。这三种新工程塑料的特点是：原料单体易得，便宜，是普通的石油化工原料；均由大型石化公司开发；现均已建设万吨级工业化装置。然而，一些传统的大工程塑料公司(如BASF公司)认为，新的工程塑料在作好性能/价格/加工性三者平衡，取得大用户认可,替代原有工程塑料等方面还有相当长的路要走。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（供稿：胡汉杰）     

　　主要参考文献：
　　１．《石油化工技术进展》 王基铭　袁晴棠　主编，2002年出版，中国石化出版社
　　２．《高分子科学技术发展简史》 钱保功　王洛礼　王霞瑜　编著，1994年出版，科学出版社