Полиарилат (ПАР), также известный как ароматический полиэфир, представляет собой термопластичный специальный конструкционный пластик с ароматическими кольцами и сложноэфирными связями в основной цепи молекулы.
Свойства полиарилата ПАР
Полиарилат (PAR), также известный как ароматический полиэфир, представляет собой термопластичный специальный конструкционный пластик с ароматическими кольцами и эфирными связями на основной цепи молекулы. Он был промышленно освоен компанией Unitika Company of Japan в 1973 году, и его торговое название — U-полимер. Это термостойкий пластик с превосходными комплексными характеристиками.
Полиарилат производится путем поликонденсации двухатомного фенола и дикарбоновой кислоты. Используя различные двухатомные фенолы и дикарбоновые кислоты в качестве сырья, можно получить множество различных разновидностей полиарилата. Полиарилаты, которые обычно называют, поликонденсируются из смеси бисфенола А и терефталевой кислоты и изофталевой кислоты в качестве сырья.
PAR имеет линейную аморфную структуру, а основная цепь молекулы состоит из фенила, эфира, карбонила и изопропила. Различные группы оказывают различное влияние на свойства полимера, но совместное влияние каждой группы делает основную цепь PAR более жесткой, определенной полярностью, некристаллической и определенной гибкостью.
1. Данные о производительности нескольких полиарилатов
| Производительность |
У-100
(Термостойкий класс) |
У-1060
(Общая оценка) |
У-4015
(Высокая текучесть) |
У-8000
(Сорт для выдувного формования) |
| Плотность/(г/см³) |
1.21 |
1.21 |
1.24 |
1.26 |
| Твёрдость по Роквеллу (R) |
125 |
125 |
124 |
125 |
Поглощение воды
(20℃, 24ч,%) |
0,26 |
0,25 |
0.20 |
0,15 |
| Скорость поглощения влаги (65%RH, 24ч,%) |
0,07 |
0,07 |
0,05 |
0,03 |
| Прочность на разрыв/МПа |
71,5 |
75.0 |
83.0 |
72,5 |
| Удлинение(%) |
50 |
62 |
62 |
95 |
| Прочность на изгиб/МПа |
97.0 |
95.0 |
115.0 |
113.0 |
| Модуль упругости при изгибе/ГПа |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| Прочность на сжатие/МПа |
96.0 |
96.0 |
98.0 |
98.0 |
| Ударная вязкость по Изоду с надрезом/(Дж/м) |
150~250 |
250~350 |
250~350 |
80~150 |
| Объемное удельное сопротивление/Ом·см |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| Сопротивление дуги/с |
129 |
129 |
120 |
123 |
| Диэлектрическая проницаемость (10⁶Гц) |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь (10 ⁶ Гц) |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
2. Механические свойства
Полиарилаты обладают отличным сопротивлением ползучести, ударопрочностью, восстановлением деформации, износостойкостью, а также высокой механической прочностью и жесткостью. Полиарилаты показывают высокую прочность на разрыв в широком диапазоне температур. По сравнению с поликарбонатом, абсолютное значение ударной вязкости полиарилата немного ниже, но ее зависимость от толщины образца меньше, чем у поликарбоната. При толщине более 6,4 мм его ударная вязкость выше, чем у поликарбоната. Поэтому полиарилаты могут показать большее превосходство при изготовлении крупногабаритных толстых изделий.
Полиарилаты обладают хорошими характеристиками ползучести при растяжении, а их величина ползучести очень мала даже при такой высокой нагрузке в 21 МПа.
Для полимерных материалов, за исключением полностью эластичных тел, под действием внешних сил будет генерироваться постоянная деформация. Однако полиарилаты показывают отличное восстановление деформации и небольшие гистерезисные потери полиарилатов. Даже при условии большой скорости деформации гистерезисные потери полиарилатов намного меньше, чем у поликарбоната и полиоксиметилена. Даже при более высоких температурах полиарилат все еще может сохранять эти превосходные характеристики, не создавая чрезмерной остаточной деформации.
3. Тепловые свойства
Полиарилат имеет более плотные бензольные кольца в своей молекулярной основной цепи, поэтому он обладает превосходной термостойкостью. При нагрузке 1,82 МПа температура тепловой деформации полиарилата (U-100) достигает 175 ℃. Используя дифференциальный термический метод, температура, при которой он начинает терять вес, составляет 400 ℃, температура разложения составляет 443 ℃, а температура стеклования полиарилата (метод ДСК) составляет 193 ℃, что примерно на 50 ℃ выше, чем у поликарбоната, и на 3-4 ℃ выше, чем у полисульфона. Поэтому различные свойства полиарилата меньше зависят от температуры, чем у поликарбоната и полисульфона, а коэффициент линейного расширения невелик, а размерная стабильность лучше.
По сравнению с некоторыми другими конструкционными пластиками полиарилат также обладает превосходной стойкостью к пайке и очень низкой термической усадкой.
4. Огнестойкость
Полиарилат является самозатухающим пластиком и не воспламеняется. Без антипирена образец толщиной 1,6 мм может достичь уровня UL94V-0. Кислородный индекс полиарилата составляет 36,8. Он выше кислородного индекса других пластиков (в том числе содержащих антипирен), за исключением того, что он ниже, чем у галогеносодержащего поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, политетрафторэтилена, полифениленсульфида и т. д.
5. Электрические свойства
Электрические свойства полиарилата аналогичны свойствам полиоксиметилена, поликарбоната и полиамида, а его сопротивление напряжению особенно хорошее. Поскольку полиарилат имеет низкую гигроскопичность, его электрические свойства также очень стабильны во влажной среде. Кроме того, электрические свойства полиарилата меньше подвержены влиянию температуры. Объемное удельное сопротивление полиарилата может по-прежнему поддерживать уровень выше 1014 Ом·см даже при высокой температуре 160℃.
6. Химические свойства
Полиарилат обладает хорошей кислото- и маслостойкостью, но его щелочестойкость, стойкость к растрескиванию под напряжением, стойкость к ароматическим углеводородам и кетонам неидеальны. Химическая стойкость полиарилата неидеальна. Полиарилат серии AX, модифицированный углеродным волокном, имеет значительно улучшенную химическую стойкость и стойкость к органическим растворителям, а его производительность обработки значительно улучшена. В таблице 1-2 перечислены свойства полиарилата серии AX.
7. Другие свойства
Полиарилат обладает превосходной прозрачностью, его показатель преломления составляет 1,61, что выше, чем у поликарбоната и полиметакрилата, а его светопропускание составляет 87% при толщине 2 мм, что примерно равно показателю поликарбоната. Полиарилат обладает превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Полиарилат толщиной 0,1 мм может полностью блокировать свет с длиной волны ниже 350 нм. Полиарилат является одним из инженерных пластиков с превосходной атмосферостойкостью, и его атмосферостойкость значительно лучше, чем у поликарбоната.
Формование и переработка полиарилата ПАР
Температура плавления полиарилата довольно сильно отличается от температуры термического разложения, и его можно формовать и обрабатывать методами нагрева и плавления, такими как литье под давлением, экструзия и выдувное формование. Вязкость расплава полиарилата относительно высока, примерно в 10 раз больше, чем у поликарбоната при той же температуре, что требует более высокой температуры формования для получения лучшей текучести. Текучесть полиарилата также связана с толщиной его изделий. Обычно, когда толщина составляет менее 2 мм, текучесть быстро уменьшается. Поэтому, когда полиарилат используется для формования тонкостенных изделий, следует применять более высокую температуру и давление. Следовые количества воды вызовут разложение полиарилата во время формования, поэтому очень важно предварительно высушить полиарилат перед формованием. Содержание воды обычно следует контролировать ниже 0,02% (массовая доля). Условия сушки обычно составляют 110-140 ℃, 6 ч.
1. Литье под давлением
Полиарилат можно формовать под давлением с помощью обычной литьевой машины, но вязкость его расплава относительно высока, а требуемая температура формования относительно высока. Чтобы предотвратить спекание и карбонизацию материала, следует избегать использования литьевой машины, оснащенной игольчатым клапаном. Усадка при формовании полиарилата аналогична усадке поликарбоната, оба из которых составляют около 0,05%. Обычно для литья под давлением поликарбоната можно использовать и форму для литья под давлением полиарилата. Однако для изделий с более сложными формами, чтобы компенсировать плохую текучесть полиарилата, литник формы, питатель и т. д. следует обрабатывать немного больше.
Температура пресс-формы полиарилата во время литья под давлением обычно высокая. Если температура пресс-формы слишком низкая, остаточная деформация изделия после литья под давлением велика, а некоторые даже трескаются без какой-либо внешней силы. Для изделий с неравномерной толщиной и большим количеством изгибов остаточная деформация еще больше.
2. Экструзионное формование
По сравнению с литьем под давлением температура экструзии полиарилата обычно на 10–20 °C ниже. Вязкость расплава полиарилата относительно высока. Для улучшения пластифицирующего эффекта обычно следует использовать экструдер с большим соотношением сторон, крутящим моментом и мощностью. Кроме того, чтобы избежать спекания и карбонизации, вызванных сдвиговым нагревом, скорость шнека не должна быть слишком высокой, а структура шнека и матрицы должна минимизировать части, склонные к удержанию материала.
Модификация и применение полиарилата ПАР
PAR может быть армирован стекловолокном, углеродным волокном, полиариламидным волокном, керамическим волокном и т. д., а также может быть армирован смешанным волокном и полимерным суперволокном (например, сверхвысокомолекулярное полиэтиленовое волокно). Стекловолокно является наиболее часто используемым армирующим волокном. При армировании PAR стекловолокном необходимо использовать связующее вещество KH-550 для обработки и добавлять соответствующее количество стабилизатора. Процесс его производства в основном такой же, как и у армированного стекловолокном ПК.
Полиарилат в основном образует смешанный сплав с ПЭТ, ПБТ, ПК, ПА, фторопластами и т. д., среди которых он является совместимой системой с ПЭТ, ПБТ, ПК и т. д. и несовместимой системой с ПА, фторопластами и т. д.
PAR улучшает эксплуатационные характеристики продукта посредством легирования. Пластиковые сплавы серии PAR/PET обладают характеристиками высокой жесткости, высокой размерной точности, низкой анизотропии и гладкой поверхности. Они в основном используются для автомобильных деталей и некоторых прецизионных деталей; PAR/PTFE можно использовать для безмасляных смазываемых износостойких материалов, таких как подшипники; сплавы PAR/PA используются для термостойких и ударопрочных деталей в автомобилях, таких как внутренние и внешние детали, такие как капоты автомобильных двигателей и внешние панели автомобилей, а также скользящие детали, детали прерывателей, втулки и т. д.
Высокопрозрачный PAR имеет новые применения в области оптоэлектронных технологий. Пленка PAR имеет значение двулучепреломления менее 10M и может использоваться для изготовления пленок задержки для устранения искажения цвета жидкокристаллических дисплеев. Эта пленка используется в производстве жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) и может заменить стекло, необходимое для ЖКД. Как высокотемпературный и чрезвычайно прозрачный материал, PAR может соответствовать требованиям технологии производства ЖКД.
