工程塑膠

工程塑膠可作工程材料和代替金屬製造機器零部件等的塑膠。工程塑膠具有優良的綜合性能，剛性大，蠕變小，機械強度高，耐熱性好，電絕緣性好，可在較苛刻的化學、物理環境中長期使用，可替代金屬作為工程結構材料使用，但價格較貴，產量較小。

基本介紹

• 中文名：工程塑膠
• 外文名：engineering-plastics
• 主要品種：聚醯胺、聚苯硫醚、聚碳酸酯等等
• 主要性能：熱性質等

分類

工程塑膠又可分為通用工程塑膠和特種工程塑膠兩類。前者主要品種有聚醯胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和熱塑性聚酯五大通用工程塑膠；後者主要是指耐熱達150℃以上的工程塑膠，主要品種有聚醯亞胺、聚苯硫醚、聚碸類、芳香族聚醯胺、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟樹脂等。

主要性能

工程塑膠的性能特點主要是：

（1）與通用塑膠相比，具有優良的耐熱和耐寒性能，在廣泛的溫度範圍內機械性能優良，適宜作為結構材料使用；

（2）耐腐蝕性良好，受環境影響較小，有良好的耐久性；

（3）與金屬材料相比，容易加工，生產效率高，並可簡化程式，節省費用；

（4）有良好的尺寸穩定性和電絕緣性；

（5）重量輕，比強度高，並具有突出的減摩、耐磨性。

發展簡史

工程塑膠是在20世紀50年代才得到迅速發展的。尼龍66樹脂雖然早在1939年就已研製成功並投入生產，但當時它主要用於製造合成纖維，直到50年代才突破純纖維傳統用途，經過成型加工製造塑膠。工程塑膠真正得到迅速發展，是在50年代後期聚甲醛和聚碳酸酯開發成功之後，它們的出現具有特別重大的意義。由於聚甲醛的高結晶性，賦予其優異的機械性能，從而首次使塑膠作為能替代金屬的材料而躋身於結構材料的行列。以後隨著共聚甲醛的開發成功以及螺桿式注射成型機的普及，進一步確立工程塑膠在材料領域中的重要地位。而聚碳酸酯則是具有優良綜合性能的透明工程塑膠，套用廣泛，是發展最快的工程塑膠之一，在工程塑膠領域，其產量和消費量僅次於聚醯胺而居第二位。

1961年，美國杜邦公司開發成功聚醯亞胺，打開了通往特種工程塑膠的發展道路。聚醯亞胺的出現還推動了聚碸、聚苯硫醚和聚苯並咪唑等許多耐熱性工程塑膠的開發，對塑膠工業的發展產生了深遠的影響。

美國通用公司於1964年將其開發的聚苯醚樹脂投入了工業化生產。

1980年，英國ICI公司開發成功了熔點高達336℃的特種工程塑膠聚醚醚酮（PEEK)。PEEK具有卓越的耐熱性、耐輻射性和耐化學藥品性，並能注射成型，因而引起了人們的普遍關注。以PEEK為基體，通過玻璃纖維或碳纖維增強制得的複合材料，已在航空和宇航領域獲得了套用。

20世紀80年代中期開發成功熱致液晶聚合物是特種工程塑膠發展史上又一重大事件。液晶聚合物耐熱性優異，使用溫度可達200℃以上，具有自增強、高強度、高模量、耐化學藥品等特性，熔體粘度低，成型方便，在電子工業領域具有非常廣闊的套用前景。

套用

和通用塑膠相比，工程塑膠在機械性能、耐久性、耐腐蝕性、耐熱性等方面能達到更高的要求，而且加工更方便並可替代金屬材料。工程塑膠被廣泛套用於電子電氣、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。工程塑膠已成為當今世界塑膠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。

工程塑膠在汽車上的套用日益增多，主要用作保險槓、燃油箱、儀錶板、車身板、車門、車燈罩、燃油管、散熱器以及發動機相關零部件等。

在機械上，工程塑膠可用於軸承、齒輪、絲槓螺母、密封件等機械零件和殼體、蓋板、手輪、手柄、緊固件及管接頭等機械結構件上。

在電子電器上，工程塑膠可用於電線電纜包覆、印刷線路板、絕緣薄膜等絕緣材料和電器設備結構件上。

在家用電器上，工程塑膠可用於電冰櫃、洗衣機、空調器、電視機、電風扇、吸塵器、電熨斗、微波爐、電飯煲、收音機、組合音響設備與照明器具上。

在化工上，工程塑膠可用於熱交換器、化工設備襯裡等化工設備上和管材及管配件、閥門、泵等化工管路中。

由於我國汽車、電子和建築等行業發展迅速，當前，我國已成為全球工程塑膠需求增長最快的國家。據分析，隨著國內經濟的不斷發展，工程塑膠的需求將會進一步得到增長，我國工程塑膠行業發展前景十分廣闊。以家電行業來說，僅以冰櫃、冷櫃、洗衣機、空調及各類小家電產品每年的工程塑膠需求量將達60萬噸左右。而用於通信基礎設施建設以及鐵路、公路建設等方面的工程塑膠用量則更為驚人，預計今後數年內總需求量將達到450萬噸以上。

2010年，我國工程塑膠消費量達244.3萬噸，同比增長11%，是全球需求增長最快的國家；2011年我國工程塑膠消費量為272萬噸，同比增長11.34%。預計到2013年我國工程塑膠消費量將達到337萬噸，2015年達到417萬噸。

發展前景

據Markets and Markets研究報告稱，2013年，全球工程塑膠市值約為535.8億美元，預計到2018年將達到790.3億美元，複合年增長率為8%。

工程塑膠因其優異的穩定性、良好的耐熱和耐化學性以及高強度，套用領域廣泛，其需求持續快速增長。工程塑膠的主要用途之一是替代金屬在各種終端行業中的套用。特別是日益嚴格的環保法規要求汽車減少排放量和提高燃油經濟性，工程塑膠正大量套用於汽車和運輸行業。此外，工程塑膠還廣泛套用於消費及家電產品、電氣及電子產品、工業機械、包裝，以及醫療、建築等行業。

2014年，亞太地區占據了全球工程塑膠市場主體，據統計2013年亞太地區占全球工程塑膠市場需求的47.9%市場份額。預計2018年亞太地區將繼續保持世界最大工程塑膠市場的地位，其次為西歐市場，未來5年，其工程塑膠市場需求年均增速預計為7.8%。

主要品種

工程塑膠主要包括聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚醯胺(尼龍,Polyamide,PA)、聚甲醛(Polyacetal,Polyoxy Methylene,POM)、聚苯醚(Polyphenylene Oxide,PPO)、聚酯(PET，PBT)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、聚芳基酯等。

聚醯胺

聚醯胺（PA，俗名：尼龍）由於獨特的低比重、高抗拉強度、耐磨、自潤滑性好、衝擊韌性優異、具有剛柔兼備的性能而贏得人們的重視，加之其加工簡便、效率高、比重輕（只有金屬的1/7）、可以加工成各種製品來代替金屬，廣泛用於汽車及交通運輸業。典型的製品有泵葉輪、風扇葉片、閥座、襯套、軸承、各種儀錶板、汽車電器儀表、冷熱空氣調節閥等零部件，大約每輛汽車消耗尼龍製品達3.6～4千克。聚醯胺在汽車工業的消費比例最大，其次是電子電氣。

聚醯胺改性目的的不同，聚醯胺改性可分為增強、增韌、阻燃、填充和合金等類型。關於聚醯胺的納米複合材料的研究也取得了較大的進展。

為得到具有更高強度和熱變形溫度的聚醯胺材料，將無機或有機纖維或填料加入聚醯胺基體中，用共混擠出的方法製得高強度聚醯胺複合材料。增強PA的品種繁多，幾乎所有的聚醯胺材料都可以製得增強品種。

主要商品化品種有：增強PA6、增強PA66、增強PA46、增強PA1010、增強PA610等。其中產量最大的是增強PA6和PA66。常用的聚醯胺增強材料有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維，無機晶須也被用於聚醯胺的增強。

聚苯硫醚

簡稱 PPS。

PPS 的突出性能有：①良好的耐熱性能，可在180～220℃溫度範圍內使用；②耐腐蝕性接近聚四氟乙烯；③電性能優異；④機械性能優異；⑤阻燃性能好。

PPS 的不足之處有：①價格太高，在耐高溫塑膠中屬於低價位，但比通用工程塑膠高許多；②韌性差，性脆；③加工中粘度不穩定。純 PPS 因性脆很少單獨使用，套用的 PPS 為其改性能品種。具體有：40%玻璃纖維增強 PPS(R4)，無機填充 PPS(R8)，碳纖維增強 PPS(G6)等。PPS 用於汽車占45%，用於電子、電器占 30%，其他占 25%。PPS 的發展速度很快，預計它將成為第六大工程塑膠。

聚碳酸酯

聚碳酸酯（PC）既具有類似有色金屬的強度，同時又兼備延展性及強韌性，它的衝擊強度極高，用鐵錘敲擊不能被破壞，能經受住電視機螢光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又極好，並可施以任何著色。由於聚碳酸酯的上述優良性能，已被廣泛用於各種安全燈罩、信號燈，體育館、體育場的透明防護板，採光玻璃，高層建築玻璃，汽車反射鏡、擋風玻璃板，飛機座艙玻璃，機車駕駛安全帽。用量最大的市場是計算機、辦公設備、汽車、替代玻璃和片材，CD和DVD光碟是最有潛力的市場之一。

聚甲醛

聚甲醛（POM）是一種性能優良的工程塑膠，在國外有“奪鋼”、“ 超鋼”之稱。POM具有類似金屬的硬度、強度和鋼性，在很寬的溫度和濕度範圍內都具有很好的自潤滑性、良好的耐疲勞性，並富於彈性，此外它還有較好的耐化學品性。POM以低於其他許多工程塑膠的成本，正在替代一些傳統上被金屬所占領的市場，如替代鋅、黃銅、鋁和鋼製作許多部件，自問世以來，POM已經廣泛套用於電子電氣、機械、儀表、日用輕工、汽車、建材、農業等領域。在很多新領域的套用，如醫療技術、運動器械等方面，POM也表現出較好的增長態勢。

PBT

聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一種熱塑性聚酯，非增強型的PBT與其它熱塑性工程塑膠相比，加工性能和電性能較好。PBT玻璃化溫度低，模具溫度在50℃時即可迅速結晶，加工周期短。聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）被廣泛套用於電子、電氣和汽車工業中。由於PBT的高絕緣性及耐溫性可用作電視機的回掃變壓器、汽車分電盤和點火線圈、辦公設備殼體和底座、各種汽車外裝部件、空調機風扇、電子爐灶底座、辦公設備殼件。

聚苯醚

簡稱PPO。具有優良的綜合性能，最大的特點是在長期負荷下，具有優良的尺寸穩定性和突出的電絕緣性，使用溫度範圍廣，可在-127～121℃範圍內長期使用。具有優良的耐水、耐蒸汽性能，製品具較高的拉伸強度和抗沖強度，抗蠕變性也好。此外，有較好的耐磨性和電性能。主要用於代替不鏽鋼製造外科醫療器械。在機電工業中可製作齒輪、鼓風機葉片、管道、閥門、螺釘及其他緊固件和連線件等，還用於製作電子、電氣工業中的零部件，如線圈骨架及印刷電路板等。

聚苯醚