特种工程塑料发展现状和进展

特种工程塑料发展现状和进展特种工程塑料通常指相对通用工程塑料而言性能更加优越、独特，且目前尚未大规模生产，用途相对较窄，塑料长期使用温度均在200℃以上的一些塑料材料，如聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)和聚醚砜(PES)等。

这些材料主要市场是电子、电器、汽车工业、军工产品和压缩机零件等。

1 聚酰亚胺聚酰亚胺（PI）是耐高温聚合物，在550℃能短期保持主要的物理性能，能长期在接近330℃下使用。

在耐高温的工程塑料中，它是最有价值的品种之一。

它具有优良的尺寸和氧化稳定性、耐化学药品性和耐辐射性能，以及良好的韧性和柔软性。

可广泛用于航空/航天、电气/电子、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。

由于聚酰亚胺分子中具有十分稳定的芳杂环结构，使其体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能：耐温和低温性，由联苯二酐和对苯二胺合成的PI，热分解温度可达600℃，是迄今为止聚合物中热稳定性较高的品种之一。

在如此温度下，短时间基本上可以保持原有物理性能。

可以在333℃以下长期使用，另外在-269℃下仍不会脆裂；机械强度高，均苯型PI薄膜的抗拉强度可以达到170MPa，而联苯型可以达到400MPa，随着温度升高，变化很小；耐辐射性好；介电性能优异；化学性质稳定，对酸、碱很稳定；另外，PI抗蠕变能力强，摩擦性能优良。

2003年全球消费聚酰亚胺约3.5万吨，主要生产厂家约50余家。

目前，美国、西欧和日本的消费量已超过2万吨/年，其中美国为1.3万吨/年，预计2004年，美国、西欧和日本的消费量将达到2.7万吨/年。

美国有14家、西欧有11家、日本有13家生产厂生产P I。

此外，俄罗斯、中国、印度、韩国、马来西亚和我国台湾均少量生产和消费PI。

聚醚酰亚胺（Ulterm）约占美国PI需求量的70%，因其性能和加工特性较好，有与聚醚砜、聚苯硫醚和其他芳族PI竞争的倾向。

预计全球未来几年对聚酰亚胺的需求将以年均10%左右的速度递增。

我国几乎与世界同步开始聚酰亚胺的研制与开发，现已基本形成开发研究格局，研发了PI 几大品种，如均苯型、偏酐型、联苯二酐型、双酚A二酐型、单醚酐型、酮酐型等，并得到初步应用。

现生产厂家有近20家，生产能力已超过800吨/年。

2002年PI薄膜市场走强，生产能力已达750吨/年，2003年6家生产厂将新增能力共400吨/年，生产厂家扩大到26家。

4家厂家薄膜有出口，加上覆铜箔出口，全国出口量近70吨/年。

现主要生产厂家有上海合成树脂研究所、常熟航天绝缘材料厂、宝应亚宝绝缘材料厂、西北化工研究院、四川大学实验厂等。

2001年国内产量约为400吨左右。

我国在PI模塑料方面近年也发展较快，上海合成树脂研究所研制了多种产品，西北化工研究院生产双马来酰亚胺，吉林长春应化所、吉林高科公司生产联苯型PI模塑料。

我国在许多品种上与国外产品相比，在价格上有很大的竞争优势，因此我国电绝缘薄膜市场基本上由国内产品所占领，而且国内已经开始向国外出口产品，如西北化工研究院每年向欧洲出口30吨双马来亚酰胺，上海合成树脂研究所等每年也有少量产品出口。

目前，热塑性聚酰亚胺主要用于汽车发动机部件、油泵和气泵盖、电子/电器仪表用高温插座、连接器、印刷线路板和计算机硬盘、集成电路晶片载流子、飞机内部载货系统等。

聚酰亚胺品种很多，但是目前主要品种有聚醚酰亚胺（PEI）、聚酰胺-酰亚胺（PAI）和双马来酰亚胺（BMI）等。

PEI目前开发趋势是引入对苯二胺结构或与其他工程塑料组成合金，提高其耐热性，或与聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料组成合金提高其机械强度；PAI是高强度的聚酰亚胺品种，目前发展趋势是增强改性，以及同其他塑料合金化；BMI是以马来酰亚胺为活性基的双官能团化合物，具有与典型热固性树脂相似的流动性和可模塑性，与环氧树脂的加工与成型基本相同，是目前国内研发的热点。

为了提高聚酰亚胺应用性能，聚酰亚胺改性与复合材料的开发与应用成为今后相当长时间内聚酰亚胺的研究与开发热点，如聚均苯酰亚胺用石墨或聚四氟乙烯填充后，可以明显降低摩擦系数，用于汽车止推垫圈、高温刹车片、挡风玻璃刮水器，飞机的气体透平发动机用轴承、轴衬和垫圈；聚酰亚胺添加玻璃纤维或硼纤维后，被称为超强级工程塑料，用于制备喷射发动机结构部件；含硅聚酰亚胺，可以赋于材料良好溶解性、透气性、抗冲击性、耐候性、粘合性；另外还有含氟聚酰亚胺等。

日本尼桑（Nissan）化学公司计划成倍提高其用于液晶显示屏制造的聚酰亚胺树脂的产量。

该公司投资约20亿日元（合1840万美元），在2005年第一或第二季度，将其在千叶的聚酰亚胺树脂装置生产能力扩大到460吨／年。

另外，该公司还计划耗资10亿日元，把在其富山县的微芯片材料生产装置的产量提高60%。

尼桑公司的目标是，到2007年，将这些产品的销售额由2003年的160亿日元提高约50%。

聚酰亚胺树脂是一种耐热超强材料，有助于在LCDs上显示高清晰度图像。

由常州广成新型塑料有限公司提供研究资金支持、南京工业大学进行研发的一种尖端材料热塑性聚酰亚胺开发成功。

这种特殊工程塑料的问世结束了我国该类产品长期依赖进口的局面，填补了国内空白。

该热塑性聚酰亚胺不仅具有优异的力学性能、介电性能及耐热、耐腐、耐磨等特点，还克服了大多数聚酰亚胺不溶和难以加工的缺陷，表现出良好的热加工特性，能采用热模压、挤出和注射方法成型，可与碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯、石墨等复合，进一步提高材料的拉伸、自润滑耐磨等性能。

该材料既可制成薄膜，也可模塑成型为管材、棒材，以及复杂结构的精密部件，因此是一种在特定条件下可替代金属、陶瓷、热固性树脂、低温热塑性塑料和难加工聚酰亚胺的理想材料。

目前，该技术已经完全实现产业化，并形成了200吨／年的装置能力，所生产的热塑性聚酰亚胺产品可用于汽车和飞行器发动机、通讯仪器、建筑机械、工业机械、商用设备、电子电器和微电子、分析和医疗设备以及传输和纺织设备等领域，将促进我国化工产品的升级换代，从而提高市场竞争力。

我国聚酰亚胺主要随国防工业发展而得以快速发展，在某些领域的研究与应用已达到世界水平。

与国外先进国家的差距，主要体现在规模小，目前国内最大生产装置为100吨/年，国外发达国家基本上是千吨级规模；我国产品质量差，性能不稳定，影响应用；产品精细化程度不够，品种少，目前主要以聚均苯四甲酰亚胺薄膜等为主，应用领域也主要是薄膜和模塑料，而国外制品品种繁多，如薄膜、模塑件、涂料、粘合剂、瓷漆、泡沫和纤维等。

我国应在开发好现有品种的同时，大力发展聚醚酰亚胺、聚联苯四甲酰亚胺、热塑性聚酰亚胺和聚双马来酰亚胺等用量较大的主要树脂品种。

2 聚砜聚砜（PSF）树脂是以双酚A和4,4-二氯二苯砜为原料，经缩聚反应制备的热塑性工程塑料。

聚砜材料刚性和韧性好，耐温、耐热氧化，可在-100℃~150℃的温度范围内长期使用，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，耐离子辐射，无毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工，可广泛应用于航天/航空、电子电器、中空纤维、高分子功能薄膜、食品容器、医疗器械、纺织机械、家电和汽车等领域。

世界主要的聚砜生产企业有BP公司、巴斯夫公司、ICI公司和俄罗斯谢符钦克工厂。

全球聚砜总生产能力约为3.5万吨/年，总消费量为3万吨/年。

预计到2005年，全球聚砜树脂消费量将达4万吨以上。

目前世界聚砜产品主要的消费市场集中在美国、日本和西欧。

在用途上，航空航天和汽车领域的消费占32%、电子电器占36%、精密机械占10%、食品工业占8%、工业装备占8%、医疗器械占4%、其他占2%。

在航空航天和汽车工业中，聚砜材料主要用作飞机内外舵组件、灯具遮光板、机罩、齿轮、电子打火装置、宇航员面罩遮护用具等；在电子电器应用中，主要用于生产印刷线路板基材、集成电路板载体、电位器、接触器、电容器薄膜、录像机及录音机组件等；在家电领域，可用于生产微波炉设备、干燥器、食品烹调设备、照相机和投影仪外壳等；在医疗器械领域，可用于医疗设备仪表外壳、外科手术盘、起博器、牙具和内外科手术设备等。

在聚砜改性材料开发上，目前在国际上除了玻璃纤维增强的高刚性聚砜复合材料外，还开发了许多高性能的聚砜合金，如聚砜/聚酰胺、聚砜/橡胶、聚醚砜/聚苯硫醚以及聚醚砜/聚碳酸酯等。

日本住友化学公司在聚醚砜中添加聚四氟乙烯和羟基苯甲酸酯，可使材料的弹性模量和耐磨性能大大提高。

巴斯夫公司开发的聚砜/聚醚酮嵌段共聚物具有良好的耐化学腐蚀和耐高温性能。

在聚砜产品中加入0.5%的溴化聚苯醚，可得到阻燃等级为V-0级透明阻燃产品。

巴斯夫公司基于聚砜/聚醚砜的Ultrason S和Ultrason E产品在高温下具有很好的尺寸稳定性和抗水、抗油性能，可连续工作在190℃下，短期耐温可高达390℃，最近该公司已将该产品产能由3000吨/年扩增到5000吨/年。

德国巴斯夫公司新推出专门配方的聚醚砜（PES）Ultrason牌号，用于要求可承受微波炉加热和煮沸高温的食品器皿的生产。

该产品由于采用了新型抗紫外线（UV）稳定剂，提高了PES牌号的透明度，这种UV稳定剂能确保材料30年不变色和耐热抗老化，使用温度范围为－14～220℃，制备的盘子可以从冰箱内取出后马上直接放入微波炉。

制备的白色部件（如盖）有极好的抗食物染色能力，同时具备耐洗涤剂化学侵蚀的性能。

我国目前的聚砜树脂生产能力为1500吨/年，产量维持在1000吨/年左右。

我国聚砜树脂牌号很少，主要应用于医疗器械、食品加工机械、电子仪表、纺织等工业。

与国外相比，不仅在生产工艺，包括单体合成、聚合、后处理回收等工艺方面还需进一步改进和提高，在汽车工业、航空航天等领域的应用也有待进一步推广。

3 聚苯硫醚聚苯硫醚（PPS）具有优异的耐热性、阻燃性、绝缘性，其强度和硬度均较高，机械性能优良，制品的尺寸稳定性好，可用多种加工成型方法进行成型加工，并且可精密成型。

由于PPS与无机填料、增强纤维的亲和性以及与其他高分子材料的相容性好，因而可制成不同的增强填充品种及高分子合金，用途十分广泛。

主要用于汽车、电子电器和家用电器、机械行业、石油、化工、制药、轻工等行业。

其他方面主要用于电工绝缘薄膜、电容器薄膜以及制成纤维布，用于高温烟道气过滤以及化工、制药行业的耐腐蚀滤布，制成长纤维复合材料用于军工、航天航空等特殊领域。

国外生产PPS主要采用加压法，国内目前大多采用工业硫酸钠法和硫磺溶液法。

加压法在1.2MPa压力下的聚合釜中进行，使用的硫源为硫化钠或硫氢化钠，溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N-甲基己内酰胺，另一种主要原料为对二氯苯。

国外PPS主要用于电子电气、汽车工业等领域。

在电子电气领域，主要用于制造连接器、开关以及线圈等，消费量约占40%，此领域消费的年均增长率为10～12%；在汽车工业领域，PPS主要用于制造汽阀和发动机零件等，消费量约占30%，消费的年均增长率为1 2～15%；在机械行业，PPS主要用于制造表壳、泵、照相机以从议器仪表等，消费量约占20%，消费的年均增长率为8～10%：其他领域消费量约占10%。