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工程塑料在電子電器上的應(yīng)用狀況
日期：2024-09-01 00:30
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摘要：
工程塑料在電子電器上的應(yīng)用狀況
與通用塑料相比，工程塑料具有更優(yōu)異的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)；與金屬材料相比，工程塑料具有重量輕、成型時能耗小等優(yōu)點(diǎn)。工程塑料已經(jīng)成為當(dāng)今**塑料工業(yè)的發(fā)展中增長速度*快的材料。
進(jìn)入21世紀(jì)后，**工程塑料的消費(fèi)量每年在1000萬噸左右，并以每年4.5%的速度遞增，預(yù)計2007年用量可達(dá)到1350萬噸。
在亞洲，工程塑料主要應(yīng)用在電子電氣行業(yè)，比例超過50%，而在歐美，工程塑料則主要應(yīng)用于汽車行業(yè)。中國1998年到2005年工程塑料消費(fèi)年均增率為26%（見表1）。預(yù)計今后幾年增長率為15%～18%。隨著中國電器產(chǎn)品出口量的逐年增加，工程塑料的用量呈上升趨勢。盡管目前國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值都還很低，但這并不影響制造業(yè)對工程塑料的巨大需求。迫于成本壓力，對材料本土化的要求越來越明顯，這為工程塑料提供了廣闊的應(yīng)用前景。
電子電器上常用工程塑料
1.PA（尼龍）
PA的特點(diǎn)是韌性好，機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨，但易吸水變形。在電子電器方面主要用于制造機(jī)床電器、空氣開關(guān)、接插件、各種線圈骨架；錄音機(jī)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、DVD、OA設(shè)備的機(jī)芯、骨架、支撐件、齒輪、傳動輪；以及電纜架、支撐件、齒輪、傳動輪；以及電纜護(hù)套、家用電器、小家電等。
2.PC（聚碳酸酯）
PC的優(yōu)點(diǎn)是透明、沖擊強(qiáng)度高，機(jī)械強(qiáng)度好，尺寸穩(wěn)定。缺點(diǎn)是不耐溶劑，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。主要應(yīng)用在電器的透明部分（如窗、外殼、面板等）。
PC/ABS合金則更多地用在電器外殼、顯示器外殼、手機(jī)外殼、手提電腦外殼、電池、充電器外殼；光纜連接器、OA設(shè)備和小家電產(chǎn)品方面。
3.POM（聚甲醛）
POM具有優(yōu)越的機(jī)械性能。耐磨性和尺寸穩(wěn)定性能，耐化學(xué)腐蝕，耐疲勞，但耐熱性能差，易燃易分解，缺口敏感性大。主要用于電器、儀表結(jié)構(gòu)件、各種齒輪、凸輪、傳動輪、錄音錄像帶軸芯、軟盤倉門、機(jī)床電器。
4.PBT/PET（熱塑性聚酯）
PBT具有優(yōu)良的綜合性能、良好的加工性能、突出的耐化學(xué)性能、電性能，因此在電子電氣行業(yè)、通訊業(yè)、電纜和照明行業(yè)被廣泛采用。國內(nèi)電子行業(yè)用量約占總消費(fèi)量的62%，主要用于接插件、顯像管座、各種線圈骨架、行輸出變壓器骨架和外殼、聚焦電位器外殼、電腦風(fēng)扇、節(jié)能燈外殼、電纜護(hù)套、汽車電器、燈座、電餅鐺、多士爐、各種開關(guān)、端子板。
5.MPPO（改性聚苯醚）
MPPO是一種性能優(yōu)良的工程塑料，特點(diǎn)是比重輕，玻璃化溫度高，尺寸穩(wěn)定，耐水性、電性能**，本身是自熄性材料，介電損耗低，適合做高頻絕緣材料。主要用于彩電回掃變壓器骨架、外殼；屏蔽罩、超高頻印刷線路板、筆記本電腦的接插件、以及繼電器、可變電容等元器件。
6.特種工程塑料
特種工程塑料，是一種長期使用溫度在200℃以上的塑料，例如PPS（聚苯硫醚）、PI（聚聚酰亞胺）、PEEK（聚醚醚酮）、LCP（液晶樹脂）等。由于現(xiàn)在的電子電氣產(chǎn)品體積越來越小，重量越來越輕，因此特種工程塑在電子電氣行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，特別是一些耐熱的場合和一些需要焊接的電器元。PEEK薄膜還應(yīng)用于多層印刷電路板的制作，*高可達(dá)60層，長期使用溫度260℃。
幾種新技術(shù)的應(yīng)用
1.等離子體對高分子的表面改性
等離子體主要由氣體放電產(chǎn)生的自由電子和離子組成，在外加磁場的影響支配下產(chǎn)生等離子體震蕩。作為物質(zhì)存在的第四態(tài)，等離子體在聚合物中的應(yīng)用正處于起步階段。這是一種高效率、無污染的綠色技術(shù)。等離子體能量大于聚合物材料的結(jié)合鍵能，可以打開大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵，但遠(yuǎn)低于高能射線，只涉及材料表面而不影響基體的性能。
等離子體可以在塑料表面形成一層薄膜并引發(fā)網(wǎng)狀交聯(lián)反應(yīng)，從而提高塑料表面的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐磨性、和易粘接性。所以，使用等離子體也是塑料在噴涂、印刷、植絨或粘接前的一種既經(jīng)濟(jì)又*的表面處理技術(shù)。它使PP、PE和PTFE的粘接強(qiáng)度提高了10倍，從而讓電子產(chǎn)品的涂裝變得簡單容易。
2.微發(fā)泡注塑成型
微發(fā)泡注塑成型主要是在成型過程中將超臨界流體（CO、CO2、N2）溶解到聚合物中，生成微小的孔洞。其優(yōu)勢在于成型循環(huán)周期減少了50%，設(shè)備能耗低，制件密度降低，強(qiáng)度增高，制件成本降低了16%～30%，是一種非常具有發(fā)展前景的加工方法。
3.夾芯成型工藝
夾芯成型工藝又稱多層共注塑成型，可降低制件成本和提高制件性能，屬于雙組分或多組分注射成型工藝。有單流道、雙流道和三流道多澆口的熱流道系統(tǒng)。目前，除了熱塑性材料可采用夾芯成型工藝外，熱固性材料與熱塑性材料共注射的開發(fā)工作也顯示了良好的前景。
4.納米復(fù)合材料技術(shù)
納米復(fù)合材料是將納米粒子的表面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)及量子效應(yīng)、聚合物密度小尺寸效應(yīng)、和聚合物耐腐蝕、易加工等優(yōu)良特性有機(jī)的結(jié)合起來，呈現(xiàn)了不同于常規(guī)聚合物復(fù)合材料性能的一類新型材料。
在阻燃方面，將2%和5%的納米蒙脫土添加到PA6后,熱釋放速率值分別下降了32%和63%，且燃燒時不產(chǎn)生煙霧。國外文獻(xiàn)稱這種納米復(fù)合方法是阻燃技術(shù)的**。
在**方面，中南大學(xué)研制的載銀納米二氧化鈦**材料，具有持久緩釋、自然催化的功能，**率達(dá)99.99%，**效率是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的8倍。
在微型元件方面，中國科技大學(xué)使用廉價材料制備了“納米電纜”，在同樣附載情況下，直徑是普通電纜兩萬分之一。
北京化工大學(xué)采用超重力技術(shù)生產(chǎn)的納米粉體母料可以直接添加，能夠保證分散性，提高材料性能效果明顯。
5.全生物降解塑料
回收和降解是消除塑料廢棄物的*終解決辦法。到目前為止，**上全生物降解塑料已經(jīng)開發(fā)了許多種，如聚羥基脂肪酸酯（PHB）、聚乳酸（PLA）、聚已內(nèi)脂（PCL）和脂肪族二元醇酸聚酯（PBS）等。
巴斯夫已將降解塑料(Ecoflex)用于電器產(chǎn)品，*近英國通訊展上手機(jī)外殼使用了降解塑料。目前，國內(nèi)已建成年產(chǎn)2萬噸PLA裝置；PBS也將建設(shè)年產(chǎn)5000噸的工廠，并有望將來達(dá)到PET的價格水平，這為國內(nèi)電子電器行業(yè)應(yīng)用降解塑料提供了極好的條件。
目前塑料在家電中原料用量已占總原料用量的40%。隨著家電產(chǎn)品日趨輕量化、小型化和個性化，塑料的應(yīng)用會越來越廣泛。
與通用塑料相比，工程塑料具有更優(yōu)異的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)；與金屬材料相比，工程塑料具有重量輕、成型時能耗小等優(yōu)點(diǎn)。工程塑料已經(jīng)成為當(dāng)今**塑料工業(yè)的發(fā)展中增長速度*快的材料。
進(jìn)入21世紀(jì)后，**工程塑料的消費(fèi)量每年在1000萬噸左右，并以每年4.5%的速度遞增，預(yù)計2007年用量可達(dá)到1350萬噸。
在亞洲，工程塑料主要應(yīng)用在電子電氣行業(yè)，比例超過50%，而在歐美，工程塑料則主要應(yīng)用于汽車行業(yè)。中國1998年到2005年工程塑料消費(fèi)年均增率為26%（見表1）。預(yù)計今后幾年增長率為15%～18%。隨著中國電器產(chǎn)品出口量的逐年增加，工程塑料的用量呈上升趨勢。盡管目前國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值都還很低，但這并不影響制造業(yè)對工程塑料的巨大需求。迫于成本壓力，對材料本土化的要求越來越明顯，這為工程塑料提供了廣闊的應(yīng)用前景。
電子電器上常用工程塑料
1.PA（尼龍）
PA的特點(diǎn)是韌性好，機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨，但易吸水變形。在電子電器方面主要用于制造機(jī)床電器、空氣開關(guān)、接插件、各種線圈骨架；錄音機(jī)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、DVD、OA設(shè)備的機(jī)芯、骨架、支撐件、齒輪、傳動輪；以及電纜架、支撐件、齒輪、傳動輪；以及電纜護(hù)套、家用電器、小家電等。
2.PC（聚碳酸酯）
PC的優(yōu)點(diǎn)是透明、沖擊強(qiáng)度高，機(jī)械強(qiáng)度好，尺寸穩(wěn)定。缺點(diǎn)是不耐溶劑，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。主要應(yīng)用在電器的透明部分（如窗、外殼、面板等）。
PC/ABS合金則更多地用在電器外殼、顯示器外殼、手機(jī)外殼、手提電腦外殼、電池、充電器外殼；光纜連接器、OA設(shè)備和小家電產(chǎn)品方面。
3.POM（聚甲醛）
POM具有優(yōu)越的機(jī)械性能。耐磨性和尺寸穩(wěn)定性能，耐化學(xué)腐蝕，耐疲勞，但耐熱性能差，易燃易分解，缺口敏感性大。主要用于電器、儀表結(jié)構(gòu)件、各種齒輪、凸輪、傳動輪、錄音錄像帶軸芯、軟盤倉門、機(jī)床電器。
4.PBT/PET（熱塑性聚酯）
PBT具有優(yōu)良的綜合性能、良好的加工性能、突出的耐化學(xué)性能、電性能，因此在電子電氣行業(yè)、通訊業(yè)、電纜和照明行業(yè)被廣泛采用。國內(nèi)電子行業(yè)用量約占總消費(fèi)量的62%，主要用于接插件、顯像管座、各種線圈骨架、行輸出變壓器骨架和外殼、聚焦電位器外殼、電腦風(fēng)扇、節(jié)能燈外殼、電纜護(hù)套、汽車電器、燈座、電餅鐺、多士爐、各種開關(guān)、端子板。
5.MPPO（改性聚苯醚）
MPPO是一種性能優(yōu)良的工程塑料，特點(diǎn)是比重輕，玻璃化溫度高，尺寸穩(wěn)定，耐水性、電性能**，本身是自熄性材料，介電損耗低，適合做高頻絕緣材料。主要用于彩電回掃變壓器骨架、外殼；屏蔽罩、超高頻印刷線路板、筆記本電腦的接插件、以及繼電器、可變電容等元器件。
6.特種工程塑料
特種工程塑料，是一種長期使用溫度在200℃以上的塑料，例如PPS（聚苯硫醚）、PI（聚聚酰亞胺）、PEEK（聚醚醚酮）、LCP（液晶樹脂）等。由于現(xiàn)在的電子電氣產(chǎn)品體積越來越小，重量越來越輕，因此特種工程塑在電子電氣行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，特別是一些耐熱的場合和一些需要焊接的電器元。PEEK薄膜還應(yīng)用于多層印刷電路板的制作，*高可達(dá)60層，長期使用溫度260℃。
幾種新技術(shù)的應(yīng)用
1.等離子體對高分子的表面改性
等離子體主要由氣體放電產(chǎn)生的自由電子和離子組成，在外加磁場的影響支配下產(chǎn)生等離子體震蕩。作為物質(zhì)存在的第四態(tài)，等離子體在聚合物中的應(yīng)用正處于起步階段。這是一種高效率、無污染的綠色技術(shù)。等離子體能量大于聚合物材料的結(jié)合鍵能，可以打開大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵，但遠(yuǎn)低于高能射線，只涉及材料表面而不影響基體的性能。
等離子體可以在塑料表面形成一層薄膜并引發(fā)網(wǎng)狀交聯(lián)反應(yīng)，從而提高塑料表面的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐磨性、和易粘接性。所以，使用等離子體也是塑料在噴涂、印刷、植絨或粘接前的一種既經(jīng)濟(jì)又*的表面處理技術(shù)。它使PP、PE和PTFE的粘接強(qiáng)度提高了10倍，從而讓電子產(chǎn)品的涂裝變得簡單容易。
2.微發(fā)泡注塑成型
微發(fā)泡注塑成型主要是在成型過程中將超臨界流體（CO、CO2、N2）溶解到聚合物中，生成微小的孔洞。其優(yōu)勢在于成型循環(huán)周期減少了50%，設(shè)備能耗低，制件密度降低，強(qiáng)度增高，制件成本降低了16%～30%，是一種非常具有發(fā)展前景的加工方法。
3.夾芯成型工藝
夾芯成型工藝又稱多層共注塑成型，可降低制件成本和提高制件性能，屬于雙組分或多組分注射成型工藝。有單流道、雙流道和三流道多澆口的熱流道系統(tǒng)。目前，除了熱塑性材料可采用夾芯成型工藝外，熱固性材料與熱塑性材料共注射的開發(fā)工作也顯示了良好的前景。
4.納米復(fù)合材料技術(shù)
納米復(fù)合材料是將納米粒子的表面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)及量子效應(yīng)、聚合物密度小尺寸效應(yīng)、和聚合物耐腐蝕、易加工等優(yōu)良特性有機(jī)的結(jié)合起來，呈現(xiàn)了不同于常規(guī)聚合物復(fù)合材料性能的一類新型材料。
在阻燃方面，將2%和5%的納米蒙脫土添加到PA6后,熱釋放速率值分別下降了32%和63%，且燃燒時不產(chǎn)生煙霧。國外文獻(xiàn)稱這種納米復(fù)合方法是阻燃技術(shù)的**。
在**方面，中南大學(xué)研制的載銀納米二氧化鈦**材料，具有持久緩釋、自然催化的功能，**率達(dá)99.99%，**效率是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的8倍。
在微型元件方面，中國科技大學(xué)使用廉價材料制備了“納米電纜”，在同樣附載情況下，直徑是普通電纜兩萬分之一。
北京化工大學(xué)采用超重力技術(shù)生產(chǎn)的納米粉體母料可以直接添加，能夠保證分散性，提高材料性能效果明顯。
5.全生物降解塑料
回收和降解是消除塑料廢棄物的*終解決辦法。到目前為止，**上全生物降解塑料已經(jīng)開發(fā)了許多種，如聚羥基脂肪酸酯（PHB）、聚乳酸（PLA）、聚已內(nèi)脂（PCL）和脂肪族二元醇酸聚酯（PBS）等。
巴斯夫已將降解塑料(Ecoflex)用于電器產(chǎn)品，*近英國通訊展上手機(jī)外殼使用了降解塑料。目前，國內(nèi)已建成年產(chǎn)2萬噸PLA裝置；PBS也將建設(shè)年產(chǎn)5000噸的工廠，并有望將來達(dá)到PET的價格水平，這為國內(nèi)電子電器行業(yè)應(yīng)用降解塑料提供了極好的條件。
目前塑料在家電中原料用量已占總原料用量的40%。隨著家電產(chǎn)品日趨輕量化、小型化和個性化，塑料的應(yīng)用會越來越廣泛。
