材料教室 | 一文理解：绝缘工程塑料在电子电气行业的应用

一、电气电子用绝缘工程塑料的性能哀求

塑料在电气电子工业中的广泛运用对电气电子工业的发展起着十分主要的作 用。
塑料具有精良的电绝缘性能，以及质量轻、物理化学性子稳定、易成型加 工、本钱低等特点，广泛用作电气电子设备及元器件的壳体材料、包覆材料、基质材料、介电绝缘层材料等。

此外，近年来随着科技的发展，具有导电、导磁、电磁屏蔽等功能的塑料及其复合股料，也正逐渐取代一些传统的电气电子材料，以知足这一领域不断增长的需求，进一步拓宽了塑料在电气电子行业中的运用范 围，并创造出巨大的经济和社会效益。
对各种不同的电气电子产品，详细应从产品的利用哀求、成型加工和经济性等方面综合考虑选用适宜的材料。

作为电气电子产品绝缘材料利用的塑料，紧张应考虑材料的电气绝缘性能 （体积电阻率、表面电阻率）和介电性能 （介电常数、介质损耗角因数、介电强 度）。
绝缘用工程塑料必须具有高电阻率、高介电强度、低介电常数、低介质损耗角正切。
各种塑料由于构造的不同，电性能有很大差异。
表1-1列出了常用电气塑料的电性能，可以看出工程塑料有较好的电绝缘性能。
除了电性能外，还应考虑材料的力学性能 （强度、模量、伸长率、硬度、耐磨性、耐撕裂性、抗挠 曲性、抗疲倦性），耐热性，耐老化性，耐低温性，耐辐射性 （耐电子射线、 射线、中子射线），阻燃性，化学稳定性 （耐蚀性、耐有机溶剂性、耐湿性）， 黏合性，杂质含量等。

表1-1　常用电气塑料的电性能

工程塑料用于制作各种电器元件时，为担保电器设备的安全事情，哀求工程 塑料具有良好的耐热性。
用作电气绝缘材料的塑料按耐温高低分为Y、A、E、 B、F、H、200、220、250九个等级。
工程塑料的耐热等级普遍高于通用塑料。

二、电气电子用绝缘工程塑料类型

用热塑性塑料制造各种电气、电子零部件是目前电气电子工程运用塑料的一个发展方向，利用最多的是聚碳酸酯和尼龙。
而改性聚苯醚（如Noryl）也是尼龙有力的竞争对手。
通用工程塑料制造电气电子零部件年花费量，要占工程塑料总产量的30％旁边。
通用工程塑料还将会连续取代金属和热固性塑料在电气、电子部门的运用。
生产插头零部件的塑料正从热固性塑料迅速地向热塑性塑料， 特殊是向工程塑料过渡。
比拟热固性塑料，利用热塑性塑料的优点是加工成型随意马虎，能够成型形状繁芜和壁薄的制品，如用热塑性塑料注射成型插座制品，其成型周期韶光只需15～30s，而用热固性塑料则需1min以上。

1. 聚酰胺

聚酰胺的电绝缘性能良好、耐电弧，制品易加工，力学性能优秀，利用温度宽；缺陷是吸水性大、尺寸稳定性较差。
常利用添补、增强方法加以改性，其电绝缘等级常日处于E～B级。
在电气电子绝缘中运用较多的PA6、PA66、PA11、 PA1010、PA610等及其改性品种、增强（添补）品种。
聚酰胺的冲击强度比较高，虽有吸水性，但少量吸水后冲击强度变大且能保持良好的电绝缘性能，广泛用于通用电子、电器零件的制作。
PA经阻燃化处理后其阻燃等级能达UL94 V0，且韧性高。
PA66还具有优秀的耐焊锡性。
PA6因介电常数较大，故不宜用于高频率低损耗方面。

玻璃纤维增强的PA大量用于电动工具，如电钻、电锤的外壳。
增强PA6、 PA66，阻燃PA6、PA66，阻燃增强 PA6、PA66，阻燃增强 PA46或阻燃尼龙合 金等品种紧张用于制造电动机罩、电器框架、线圈绕线柱、电机叶片、电视机调谐零件 （哀求阻燃PA66）、电能表外壳、各种线圈骨架、继电器零件、电器外壳、热敏元件、各种接线柱及插座、插接器、高压断路器连接杆、限位开关、电线分路盘、继电器开关、电动机凸轮、电视机偏转器零件、熔丝盒、航空器接线盒、变压器、脉冲计数器、静电伏特计、遥控静电电子组件、熔断器盖、空气断电器等各种电气元件。
透明聚酰胺可用来制作高压安全开关、流量计透明罩、油 面指示计、熔断器罩、速率计等部件。

PA11在电气电子行业有广泛的运用。
PA11的热性能良好，能够承受突发性 的局部瞬间高温，且PA11的均匀线胀系数与轻合金极为附近。
因此，带有金属嵌件的PA11制品可以在高温下利用，且不易开裂，可用来制作插接件、接线柱、电器电源装置和继电器外壳等。
无增强剂及添加剂的PA11具有自熄性能， 故适于制作接线盒。
PA11极易注射成薄片，可用于制作开关盒。
由于这种PA 薄片的交替波折性能和优柔性都非常高，以是通过薄片的高下活动就可以操纵开关机器。
在0～80℃的情形下，这种薄片可以利用数百万次。

高温尼龙是可以长期在150℃以上环境利用的尼龙材料，熔点一样平常在290℃~320℃，一样平常玻纤改性够热变形温度大于290℃，并且在很宽的温度范围和高湿度环境下保持精良的机器性能，目前成熟的工业化高温尼龙品种有PA46、PA6T、PA9T和PA10T等。
凭借精良的性能，高温尼龙材料在笔电、手机这些消费类电子领域的运用越来越广泛。

2. .聚碳酸酯

聚碳酸酯具有综合均衡的力学性能、热性能及介电性能，耐冲击性为一样平常热 塑性塑料之首，透明度高，抗蠕变性、尺寸稳定性好，介电性能好，耐热性好，可在－60～120℃下长期利用，自熄性好，吸水性小，是一种高韧性的E级绝缘塑料。
聚碳酸酯较多的被注射成型为插接件、线圈框架、矿灯的电池壳、电话机壳。
玻璃纤维增强的PC成型紧缩率小，适于加工尺寸精度哀求高的电子打算机、录像机、彩色电视机上用的部件。

PC薄膜可制作电容器电容介质、录音带、录像带等。

PC/ABS合金添加改性剂后，可以知足电气电子部件所需的耐热性、电性 能、力学性能、阻燃性能的哀求，适宜电气电子不同部件的须要。
PC/ABS合金 可用来制作安全开关、强电插头、配电盒元件、插头、插座、整流器外壳、吸尘器罩壳、电熨斗外壳、摄影机壳体、节能灯夹头等。
PC/PS合金具有良好的耐水解性和耐热性，可用于制造洗衣机内筒。
PC/PET合金可用于收音机外壳、传声器网架、电气开关、插接器、家用洗衣机定时器、吸尘器外壳等。
玻璃纤维增强 PC可用于生产印制电路板插座、继电器卡片，以及仪表工业上利用的线圈骨架、接线座、尾座等。
PC/ASA合金耐候性好，特殊适宜制作室外利用的电子器件。
PC/PBT合金尺寸稳定性好，可用作电气插接件、强电插头的外加套环等。

3. 聚甲醛

聚甲醛有良好的抗疲倦性、耐磨性和耐电弧性，在电器工业方面可制作电动工具的外壳、电扳手外壳、手电钻外壳、煤电钻外壳、开关手柄。

4. 热塑性聚酯

PET薄膜紧张用于电气绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印制电路板布线基材、电机槽绝缘等。
PET薄膜也运用于真空镀铝 （也可镀锌、银、铜等）制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等。

玻璃纤维增强PBT、PET具有精良的电性能，体积电阻率为1016cm， 介电强度大于20kV/mm。
表2-1列出了GFPET在不同温度下的电性能。
表2-2 列出了PBT的电性能。

表2-1　GFPET在不同温度下的电性能

表2-2　PBT的电性能

阻燃增强、抗静电阻燃PBT、PET被广泛用作电子设备的插接件，如打算机插接件、电器变压器线圈骨架、断路器骨架、低压电器各种端子、节能灯外壳、 打算机风扇、电熨斗部件。

PBT、PET合金在电器部件的运用，如吸尘器、电动剃须刀、空调器电控部 件、聚焦电位器外壳、电器元件外壳，都已得到推广。

改性PBT在通信器材中的运用有PBT合金、增强PBT、阻燃PBT。
紧张用 途是电缆光缆护套、程控交流机部件。

PBT/PET合金具有综合性能好、价格低、低温耐冲击性好的特点，可用于汽车内装件、家电外壳、电气电子和仪器仪表零件等。

PBT具有优秀的电性能，玻璃纤维增强后其耐热变形温度可达200℃，在加入阻燃剂后，可开拓出优秀的耐燃品级。
其广泛地用于输出变压器骨架、高压包及点火器、电刷支架、电器开关、集电环、电动机外壳、电子设备外壳、电子设备风叶、电容器外壳、负载断路开关、微动按钮、发光管显示器、系列端子板、继电器、线圈骨架、接插件、电路插接器、集成电路基座、显像管座、吸尘器 件、电源适配器、灯插座、电话分配箱、电话按键等。
电视机、收音机、收录机 所用的线圈骨架、插接件、高压包均可由PBT塑料制成。
增强PBT可制作继电器和电容器外壳、微电机换向器的转子支架、护盖、刷架、可变电阻器的耐热部件、带焊片嵌件、电位器、耐焊性较好的开关外壳、电绝缘性良好的玻璃釉电位 器，以及选频电位器等。

PBT/ASA具有低翘曲、外不雅观好、耐泄电痕迹性好、密 度低的特点，可用于电子继电器、开关等。

增强PET适用于耐高温的白炽灯座，汽车灯座灯罩，哀求耐热、化学稳定 的印制电路底板，各种变压器和线圈骨架，继电器、硒整流器、电视机、半导 体、录音机等零件和外壳。

5. 聚苯醚

聚苯醚 (PPO)具有一系列精良的力学性能，如热变形温度高 (190℃)， 利用温度范围较广，具有优秀的耐水解性和耐酸、碱、盐水性能，吸湿性低，有突出的抗蠕变性，尺寸稳定性好，电绝缘性能优秀，自熄，无毒等。

改性PPO在家用电器电子元件中的运用包括无线电、电视、立体声元件、扬声器、电话和烟探测器罩的部件配线装置、电路开关盒、继电器开关底座和彩色电视机元件、电视机和无线电设备的外壳。
改性PPO在工业用电子电器中可制作插接器、线骨架、继电器、开关、继电器插座、调谐器零件、发光二极管、电容器、发动机和发电机罩、计时器和警报器的固定变压器外壳、插座等。

6. 聚苯硫醚

聚苯硫醚 (PPS) 在电气电子领域大量利用，用作电器设备元件的占其总量的60％～65％。
聚苯硫醚具有精良的性能，特殊是在200℃仍具有良好的刚性和尺寸稳定性，以及高温、高频条件下具有优秀的电绝缘性能。

以是，聚苯硫醚特殊适宜制作电动机和发动机、电视机等电器的元件，以及高温高频条件下的电器元件。
可用于制作高温、高压、高精度的电器元件，如高电压插座、端子板、插接件、变压器、阻流器、继电器中的骨架、H级各种绕线架、线圈管、开关、插座、电视频道旋钮、固态继电器、电动机转筒、电容器护罩、刷柄、磁传感器感应头、微调电容器、熔线支持件、打仗断路器、印制基板、电路片支持物、电子零件、 VTR零件、熨斗零件、电子零件洗涤处理器以及热敏电阻、IC插座、IC和LS 封装、电刷、电刷托架、启动器线圈、屏蔽罩等。

增强聚苯硫醚制品可用于变压器骨架、线圈骨架，在受热条件下事情的管座 和带有金属嵌件、薄壁零部件。

7. 聚砜

在电子电器工业领域，聚砜常用于制造电视机、收音机、电子打算机的集成线路板、印制电路底板、线圈管架、打仗器、套架、电容薄膜、高性能碱电池外壳 等，以及微波烤炉设备、咖啡加热器、湿润器、吹风机等。

8. 聚酰亚胺

聚酰亚胺（PI）薄膜紧张用作柔性印制电路板基材或电动机和电容器的绝缘材料， 例如，宇航用柔性印制电路板、电绝缘、电线电缆等。
热塑性聚酰亚胺用于电器的高温插座、插接器、印制电路板和打算机硬盘、集成电路晶片载流子等。

在电器、电子工业部门，聚醚酰亚胺（PEI）材料制造的零部件得到了广泛的运用，包括强度高和尺寸稳定的连接件、普通和微型继电器外壳、电路板、线 圈、反射镜、高精密度光纤元件。
特殊引人瞩目的是，用它取代金属制造光纤插接器，可使元件构造最佳化，简化其制造和装置步骤，保持更精确的尺寸，从而担保终极产品的本钱降落约40％。

9. 聚芳醚酮

聚芳醚酮 （PAEK）具有良好的电绝缘性，可用作电线和电缆的覆盖材料、 插塞连接器、印制电路板、半导体晶片浇注架等。

聚醚醚酮 （PEEK）作为C级绝缘材料，具有耐高温高湿及可采取多种办法进行二次加工的优点。
因此，在一些干系的C级绝缘中得到了成功的运用，如绝缘薄膜、线圈骨架、印制电路板、高温插接件等。
PEEK在电子行业中的一个独特运用，便是试制成功超纯水的运送、储存设备，如管道、阀门、泵、容器等，现已在日本等国的超大规模集成电路生产中得到推广。

聚醚酮(PEK) ，由于PEK分子 构造中的醚键与酮基的比例低于PEEK，因而其熔点和玻璃化转变温度均高于PEEK， 耐热性优于 PEEK，长期利用温度 为250℃。
与 PEEK 一样，PEK 也常常用作电气连接器的主体，以只管即便减少热膨胀并供应有效的密封性和耐化学性。
PEK可用于制造高温接线柱、电缆插头、电池外壳等电子电器零件等。

聚醚酮酮（PEKK），主链的酮基含量高于PEEK，增加了主链的刚性，使其具有更高的耐温性（Tg=156℃），极高的熔点（300℃-360℃，因产品规格而异），连续利用温度250～260C，短期暴露温度高达300C。
具有高介电强度和高击穿电压，并供应出色的耐化学性和耐堕落性，精良的阻燃性，低烟雾产生和低烟毒性。
在电子电器领域， PEKK常用于制造电线被覆层、高温接插件等。

10. 液晶聚合物

液晶聚合物 （LCP）是近些年景长最快的高性能全新构造的特种工程塑料， 具有高强度和高模量的特点，加之耐热性、阻燃性、减振性和电绝缘性优秀，因而在电气电子工业中的地位和浸染日趋主要，发展速率很快，运用需求量增加 快。
LCP在电气电子领域适于制造各种插接件、开关、印制电路板、绕线圈、线 圈架和线圈封装、集成电路和晶体管的封装成型品、录像机部件、继电器盒、传感器护套、微型电动机的换向器、电刷支架和制动器材等。

随着以表面安装技能 （SMT）和红外回流焊接技能为代表的高密度循环加工工工艺的发展，日益哀求树脂能经受250℃以上高温，并哀求制品薄壁、高强度、轻量化、微型化及高的尺寸精度，以降落光学畸变。
LCP以其低的熔流黏度，最小的成型紧缩率，高温下优秀的力学性能，以及对险些所有化学品的惰性等精良特性，使其成为模塑风雅的高密度电气插接件（或接线盒）及其他繁芜电子电气部件的必选材料。
日本东丽公司开拓了耐250℃高温的LCP，已用于电器的插头插接件、光盘拾音器等。
美国Eastman化学公司开拓了用ThemxLG431 型LCP精密注射成型的电路板连接器、数据通信转接器和无线电插接器，可用于高性能电子插接器的领域。