IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

The broad class of organic chemicals, called polyesters, is characterized

by the fact that they contain an ester linkage, and may have either aliphatic or aromatic hydrocarbon units.

Liquid Crystal Polymers (LCP). Liquid crystal polyesters, known as liquid

crystal polymers, are aromatic copolyesters. The presence of phenyl rings in the backbone of the polymer gives the chain rigidity, forming a rodlike chain structure. Generally, the phenyl rings are arranged in para linkages to yield rodlike structures.The materials are self-reinforcingwith high mechanical properties, but as a result of the oriented liquid crystal behavior, the properties will be anisotropic. The designer must be aware of this in order to properly design the part and

gate the molds. The phenyl ring also helps increase the heat distortion temperature.

The basic building blocks for liquid crystal polyesters are p-hydroxybenzoic

acid, terephthalic acid, and hydroquinone. Unfortunately, the use of these monomers alone gives materials that are difficult to process with very high melting points. The polymers often degraded before melting. Various techniques have been developed to give materials with lower melting points and better processing behavior. Some methods include the incorporation of flexible units in the chain (copolymerizing with ethylene glycol), the addition of nonlinear rigid structures,

and the addition of aromatic groups to the side of the chain.[1]

Liquid crystal polymers based on these techniques include Victrex (ICI), Vectra (Hoescht Celanese), and Xydar (Amoco). Xydar is based on terephthalic acid, p-hydroxybenzoic acid, and p,p′-dihydroxybiphenyl, while Vectra is based on p-hydroxybenzoic acid and hydroxynaphthoic acid. These materials are known for their hightemperature resistance, particularly heat-distortion temperature. The

heat-distortion temperature can vary from 170 to 350°C. They also have excellent mechanical properties, especially in the flow direction. For example, the tensile strength varies from 165 to 230 MPa, the flexural strength varies from 169 to 256 MPa, and the flexural modulus varies from 9 to 12.5 GPa.[2] Filled materials exhibit even higher values. LCPs are also known for good solvent resistance and low water absorption compared to other heat-resistant polymers. They have good electrical insulation properties, low flammability with a limiting oxygen index in the range of 35 to 40, but a high specific gravity (about 1.40). LCPs show little dimensional change when exposed to high temperatures and a low coefficient of thermal expansion.

These materials can be high priced and often exhibit poor abrasion resistance, due to the oriented nature of the polymer chains.[3] Surface fibrillation may occur quite easily. The materials are processable on a variety of conventional equipment. Process temperatures are normally below 350°C, although some materials may need to be processed higher. They generally have low melt viscosity as a result of their ordered melt and should be dried before use to avoid degradation. LCPs can be injection-molded on conventional equipment and regrind may be used. Mold release is generally not required.[4] Part design for LCPs requires careful consideration of the anisotropic nature of the

polymer. Weld lines can be very weak if the melt meets in a “butt” type of weld line. Other types of weld lines show better strength. Liquid crystal polymers are used in automotive, electrical, chemical processing, and household applications. One application is for oven and microwave cookware.[5] Because of their higher costs the material will be used in applications only where their superior performance justifies the additional expense.

Polybutylene terephthalate (PBT). With the expiry of the original PET

patents, manufacturers pursued the polymerization of other polyalkene terephthalates, particularly polybutylene terephthalate. The polymer is synthesized by reacting terephthalic acid with butane 1,4-diol to yield the structure.

The only structural difference between PBT and PET is the substitution

in PBT of four methylene repeat units rather than the two present in PET. This feature imparts additional flexibility to the backbone and reduces the polarity of the molecule resulting in similar mechanical properties to PET (high strength, stiffness, and hardness). PBT growth is at least 10% annually, in large part due to automotive exterior and under-the-hood applications such as electronic stability control and housings which are made out of a PBT/ASA (acrylonitrile/styrene/acrylic ester) blend. PBT/ASA blends are sold by BASF and GE Plastics Europe. Another development involving the use of PBT is coextrusion of PBT and a copolyester thermoplastic elastomer. This can then be blowmolded

into under-the-hood applications which minimize noise vibration. Highly filled PBTs are also making inroads into the kitchen and bathroom tile industries.[6] As with PET, PBT is also often glass fiber filled in order to increase its flexural modulus, creep resistance, and impact strength. PBT is suitable for applications requiring dimensional stability, particularly in water, and resistance to hydrocarbon oils without stress-cracking.[7] Hence PBT is used in pump housings, distributors,

impellers, bearing bushings, and gear wheels.

To improve PBT’s poor notched impact strength, copolymerization

with 5% ethylene and vinyl acetate onto the polyester backbone improves its toughness. PBT is also blended with PMMA, PET, PC, and polybutadiene in order to provide enhanced properties tailored to specific applications. Table 1.5 shows a breakdown of the U.S. market use for PBT.

Polycyclohexylenedimethylene terephthalate (PCT). Another polyalkylene terephthalate polyester of significant commercial importance is

PCT; a condensation product of the reaction between dimethyl terephthalate

and 1,4-cyclohexylene glycol.

This material is biaxially oriented into films and while it is mechanically

weaker than PET, it offers superior water resistance and weather resistance.[8] As seen in the introductory Table 1.4, PCT differentiates itself from PET and PBT by its high heat-distortion temperature. As with PET and PBT, PCT has low moisture absorption and its good chemical resistance to engine fluids and organic solvents lend it to under-the-hood applications such as alternator armatures and pressure sensors.[9]

Copolymers of PCT include PCTA, an acid-modified polyester, and PCTG, a glycol-modified polyester. PCTA is used primarily for extruded film and sheet for packaging applications. PCTA has high clarity, tear strength, chemical resistance, and when PCTAis filled it is used for dual ovenable cookware. PCTG is primarily injection-molded and PCTG parts have notched Izod impact strengths similar to polycarbonate, against which it often competes. It also competes with ABS, another clear polymer. It finds use in medical and optical applications.

References

1. Brydson, Plastics Materials, 6th ed., p. 711.

2. Berins, Plastics Engineering Handbook, p. 67.

3. Brydson, Plastics Materials, 6th ed., p. 707.

4. Dominghaus, Plastics for Engineers, p. 477.

5. Brydson, Plastics Materials, 6th ed., p. 712.

6. McChesney, C. E, Engineering Plastics, Engineering Materials Handbook, vol.2, ASM International, Metals Park, Ohio, 1988, p. 181.

7. Brydson, Plastics Materials, 6th ed., p. 712.

8. McChesney, Engineering Plastics, p. 181.

9. Brydson, Plastics Materials, 6th ed., p. 713.

Широкий класс органических химических веществ, называемых полиэфиры, характеризуются содержанием эфирной связи, и могут иметь или алифатические или ароматические углеводородные единицы.

Жидкокристаллические полимеры (LCP). Жидкокристаллические полиэфиры, известные как жидкости кристаллические полимеры, являются ароматическими сополиэфирами. Наличие фенильного кольца в основной цепи полимера дает жесткость цепи, образуя структуру стержнеобразные цепи. Как правило, фенильные кольца расположенных в пункте связи с получением палочкообразной структуры. Материалы с высокими механическими свойствами, но в результате ориентированного жидкостное поведение кристалла, свойства будут анизотропными. Дизайнер должен знать об этом для того, чтобы правильно подобрать часть и ворота пресс-формы. Фенильное кольцо также способствует увеличению тепловой деформации температуры.

Основные строительные блоки для жидкокристаллических полиэфиров являются п-гидроксибензойной кислоты, терефталевой кислоты, и гидрохинон. К сожалению, использование этих мономеров в одиночку дает материалы, которые трудно процесс с очень высокой температурой плавления. Полимеры часто деградируют до плавления. Различные методы были разработаны, чтобы дать материалы с более низкими температурами плавления и лучшей характеристики обрабатываемости. Некоторые способы включают в себя включение гибких звеньев в цепи (сополимеризацией с этиленгликолем), добавление нелинейных жестких структур, и добавление ароматических групп в боковой цепи.

Жидкокристаллические полимеры на основе этих методов включают Victrex(ICI), Vectra (Hoescht Celanese) и гидроксид (Amoco). Гидроксид основан на терефталевой кислоты, п-гидроксибензойной кислоты, и р, P'-дигидроксибифенил, в то время как Vectra основан на п-гидроксибензойной кислоты и гидроксинафтойная кислота. Эти материалы известны своей высокотемпературном сопротивление, в частности, температура термоусадки искажения. Температура тепловой деформации может варьироваться от 170 до 350 ° С. Они также обладают превосходными механическими свойствами, в особенности в направлении потока. Например, предел прочности на разрыв составляет от 165 до 230 МПа, изгибных Прочность варьируется от 169 до 256 МПа, модуль упругости при изгибе варьируется от 9 до 12,5 GPa.3Заполненные материалы демонстрируют еще более высокие значения. LCP также известны хорошей стойкостью к действию растворителей и низкого уровня воды поглощение в сравнении с другими термостойких полимеров. У них есть хорошие электроизоляционные свойства, низкая воспламеняемость с предельным кислородом в диапазоне от 35 до 40, а высокий удельный вес (около 1,40). LCPs показывают незначительное изменение размеров при воздействии высокой температуры и низкий коэффициент термического сопротиления.

Эти материалы могут быть оценены и высокой часто демонстрируют плохую истирание сопротивление, в связи с ориентированной природы полимера . Поверхности аритмия может возникнуть довольно легко. Материалы перерабатываются на разнообразие обычного оборудования. температура процесса, как правило, ниже 350 ° С, хотя некоторые материалы, возможно, должны быть обработаны выше. Как правило, они имеют низкую вязкость расплава в результате их упорядоченный расплавиться и должны быть высушены перед использованием, чтобы избежать ухучшения. LCP может быть литьем под давлением на обычном оборудовании и обрезков может быть использовано. релиз пресс-формы, как правило, не требует. конструкции детали для LCP требует тщательного рассмотрения анизотропной природы из полимер. Сварные линии может быть очень слабым, если расплав встречается в типа "стык" сварного шва линии. Другие типы сварных линий показывают лучшую прочность. Жидкокристаллические полимеры используются в автомобильной, электротехнической, химической обработки и бытового применения. Одно приложение для духового шкафа. Из-за их более высокой стоимости материала будет использоваться в приложениях только там, где их превосходные характеристики, обосновывает дополнительные расходы.

Полибутилентерефталат (РВТ). При истечении первоначального PET

патенты, производители преследовали полимеризацию другой полиалкеновые терефталаты, в частности полибутилентерефталата. Полимер синтезировали путем реакции терефталевой кислоты с бутаном 1,4-диола с получением структуры.

Единственное структурное различие между ПBТ и PET является замена в PBT четырех метиленовый повторяющихся звеньев, а не два настоящее в PET. Эта особенность придает дополнительную гибкость позвоночника и уменьшает полярностью молекулы, что приводит к аналогичные механические свойства для PET (высокая прочность, жесткость и твердость). рост PBT составляет не менее 10% в год, в значительной степени из-за автомобильной внешности и под капотом приложений, таких как электронная система контроля устойчивости и Корпуса, которые изготавливаются из PBT / ASA (акрилонитрил / стирол / акриловый эфир) смесь. PBT / ASA смеси продаются BASF и GE. Еще одним событием, включающий использование ПBТ соэкструзия ПBТ и сополиэфир термопластичный эластомер. Это может затем быть ударным формрование в соответствии с приложениями, которые сводят к минимуму вибрацию шума. Как и PET, ПBТ также часто стекловолокна заполняется для того, чтобы увеличить его модуль упругости при изгибе, сопротивление ползучести, и сила удара. ПBТ подходит для применений, требующих мерная стабильности, в частности, в воде, и стойкость к углеводородным маслам. Поэтому ПБТ используется в корпусах насосов, дистрибьюторов, рабочие колеса, подшипников втулки и шестерни.

Для того, чтобы улучшить плохую Ударная вязкость PBT, в сополимеризации с 5% этилена и винилацетата на цепь полиэфира повышает его прочность. ПБТ также смешивается с ПММА, PET, ПК, и полибутадиена с тем чтобы обеспечить улучшенные свойства адаптированные к конкретных приложений. Таблица 1.5 показывает разбивку рынка США использовать для PBT.

Полициклогексилендиметилен терефталат (РСТ). Другой полиалки-полиэтилентерефталат полиэфир значительной коммерческое значение является РСТ; продукт конденсации реакции между диметилтерефталата и 1,4-циклогексилен гликоль.

Этот материал двухосноориентированная в пленки и в то время как он механически слабее, чем PET, обеспечивает превосходное сопротивление воды и устойчивость к погодным условиям. Как видно во вводной таблице 1.4, PCT дифференцирует себя от PET и РBТ его высокой температуры теплового искажения. Как и в случае PET и РBТ, РСТ имеет поглощение влаги и низкой его хорошая химическая стойкость к жидкостям двигателей и органических растворителей кредитуют это под капотом приложений, таких как генератор якорей и датчиков.

Сополимеры РСТ включают PCTA, в полиэфирные модифицированный кислотой и PCTG, гликоль-модифицированный полиэфир. PCTA используется в основном для экструдированного пленки и листы для упаковки. PCTA имеет высокую четкость, слезу прочность, стойкость к химическому воздействию, и когда PCTA заполнена она используется для кухонной утвари. PCTG в основном методом литья под давлением и PCTG части имеют зазубренный ударную прочность по Изоду, аналогичные поликарбоната, против которого он часто конкурирует. Он также конкурирует с ABS, другой ясно полимер. Она находит применение в медицинских и оптических применений.

Код для цитирования: Скопировать