高分子简介综述

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1、常见高分子材料简介 人类的文明史=材料的发展史 材料包括： 金属材料 非金属材料 (例如: 玻璃) 高分子材料(例如: 塑料) 复合材料(例如:玻璃钢) 高分子材料简介 今天，大到国民经济，小到日常生活都与 高分子材料息息相关，可称为“高分子材 料时代”。 高分子材料在二战前后得到了迅速发展； 现在在四大结构材料中, 塑料使用占了近 80%。 高分子材料的应用高分子材料的应用 衣食行住用科技 l 结构材料： 电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件 l 绝缘材料： 电缆、绝缘版、电器零件 l 建筑材料： 贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管 l 包装材料： 塑料袋、薄膜、泡沫塑料 l 日 用： 衣架、

2、椅子、盆类、书架、玩具、文具、 办公用品、家具 l 运 输： 道路交通设施、车辆部件 塑料的一些用途 天然高分子与合成天然高分子与合成 高分子高分子 棉、毛、蚕丝和蛋白质等都是 天然高分子材料 。 人工合成高分子材料主要包括 塑料、橡胶与纤维三大合成材 料，其中塑料占总量的60。 高分子材料分类高分子材料分类 塑料 橡胶 纤维 涂料 粘合剂 热固性塑料 (酚醛、脲醛) 热塑性塑料 (普通塑料, 工 程塑料) (PE,PP,PVC,PS,PET,尼龙 ) 天然橡胶 (聚异戊二烯) 合成橡胶 ( 顺丁,丁苯,丁腈,丁基橡胶) 腈纶(PAN),丙纶(PP), 聚酯纤维(PET),尼龙 塑料的分类塑料

3、的分类 1）按塑料热性质分类： 热塑性塑料：热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后 硬化，可反复加热熔化成形,可以再生。它包括 聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、聚苯醚、聚 四氟乙烯等。 热固性塑料：热固性塑料：在加热、加压并经过一定时 间后即固化为不溶、不熔的硬制品，不可再加热 熔化成形,难以再生。常用热固性塑料有酚醛树 脂、脲醛树脂、环氧树脂等。 2）按塑料的功能和用途分类：按塑料的功能和用途分类： 通用塑料通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、 氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。 工程塑料：工程塑料：价格较贵, 具有较高性能，能替

4、代金属制 造机械零件和工程构件的塑料。尼龙、ABS、聚甲醛、 聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯等。 特种塑料：氟塑料、硅塑料、离子交换树脂、导电 塑料等。 塑料的分类塑料的分类 塑料改性 通用塑料 工程塑料 聚丙烯(PP)，聚酯(PET)，聚苯 乙烯(PS), 聚乙烯(PE)，聚氯乙 烯(PVC) 聚碳酸酯(PC)，聚砜(PSF), 尼龙(PA),ABS，聚苯醚 (PPO) 塑料增强改性 更高性能化 热塑增强改性 塑料的组成 1.塑料原料: 树脂 2.助剂(添加剂)： 填充剂 稳定剂 增塑剂 润滑剂 固化剂 着色剂 阻燃剂 还有发泡剂等。 简而言之: 塑料 = 树脂 + 助剂 塑料 = 塑胶 1）

5、结构单元： 热塑性塑料PE 聚乙烯（聚乙烯（PEpolyethylene）： CH2CH2 2） 支化结构： 右图：（a）高密度PE 分子链(HDPE);（b）低 密度PE分子链(LDPE);（ c）线性低密度PE分子链 (LLDPE) HDPE LDPE LLDPE 4）PE的性质： 耐化学腐蚀, 力学强度一般化; 良好的电绝缘性和高频介电性能; 韧性、耐寒性好; 较低的摩擦系数; 不易吸水; 不耐热，不耐大气老化。 3) 聚乙烯(PE)的制造 聚乙烯由乙烯单体聚合而成。 根据合成方法不同, 可分为高 压、中压和低压三种, PE是塑料中产量最大的一类品种。 PE(聚乙烯) 5）PE的加工性

6、能 LDPE、HDPE的流动性好，加工温度低，粘度适中，是一种加工性能 很好的塑料。LLDPE的粘度稍高，易发生熔体破碎，即加工温度稍高。PE的 吸水性小，加工前不必作干燥处理。 PE熔体属非牛顿流动，其中，LLDPE熔体的粘度随剪切速率而下降 的速度较慢。 PE是结晶性塑料，结晶形态和结晶度等参数对制品性能影响特别 大，所以PE制品的冷却定型也是成型过程的关键。 加工方法: PE可用于注塑、挤出、吹塑、压延、发泡等成型方法。 PE(聚乙烯) 6）PE的应用： 聚乙烯(PE) 外观乳白，半透明。无毒，化学稳定性 好，适合做食品和药物的包装材料 低密度聚乙烯(LDPE) ：日用制品、薄膜、软质包

7、 装材料、层压板、电线电缆包覆等。 高密度聚乙烯(HDPE) ：小负荷齿轮和轴承、化工管 道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。 常用塑料品种PE 6) PE的应用 （1）薄膜类制品 薄膜类制品是PE的最主要的用途。LDPE树脂用于薄膜类制品可占50% 以上；HDPE占10%以上；LLDPE的薄膜用量可占树脂的70%以上。主要用 于食品包装、重包装袋、背心袋、保鲜膜、农膜地膜、垃圾袋等。 （2）注塑制品 PE的加工性好，广泛应用于注塑制品。主要用于日常用品（盆、筒 、盒、杯等）、周转箱、台灯罩、玩具等。 （3）中空制品 以HDPE为主，其制品具有耐应力开裂性好、耐油性好、耐低温冲击 性好。

8、可用于食品油、酒类、汽油及化学试剂等液体的包装，以及中空的 玩具。 常用塑料品种PE （4）管材类制品 以HDPE为主，主要用于生活给水、煤气输送、农业灌溉、液体吸 管、圆珠笔芯等。LDPE管还可以作为化妆品、药品、牙膏等的包装。 （5）丝类制品 HDPE通常作为圆丝用，主要用于编织鱼网、缆绳、工业滤网以及民用 纱窗网等。HDPE和LLDPE一般用作扁丝，主要用于编织袋、编织布及撕 裂膜等。 （6）电缆制品 以LDPE为主，最高耐压可达220KV。广泛应用于中、高压电缆和护套等。 常用塑料品种PE 6) PE的应用 PE在汽车中的应用 ： PE用于汽车零部件的生产，主要品种为高密度聚乙烯（HD

9、PE）和超高分 子量的聚乙烯（UHMWPE），通常以吹塑成型导管、储罐类为多，如空气导管 、燃油箱、制动液储罐等，还可以作挡泥板、行李箱衬里、顶棚和车门的衬 里、风扇护罩等。特别是用作燃油箱近年来发展得较快，如Paxon Polymer 公司开发的两种高分子量的HDPE（Paxon BA 50-060、Paxon 4261 Q-450） ，具有优异的抗冲击强度和耐化学性，可用作油箱。Solvay Polymer公司开 发的XF-714树脂也已用于汽车燃油箱。 常用塑料品种PE 1 聚乙烯(PE)产品 保鲜膜 吹塑成型的聚乙烯薄膜 无毒，化学稳定性好，适合做 食品和药物的包装材料 常见塑料的用途

10、 PE管材 1）结构单元： 聚丙烯（聚丙烯（ PP-polypropylene)： 2）PP可分为: 等规(IPP) 、间规(SPP) 、无规(APP); 目前，主要以等规PP最多，占90%以上。 3) PP的制造 聚丙烯由丙烯单体聚合而成。 CH2CH2 CH3 常用塑料品种PP 2）PP的 性质 无毒、无味、无臭、(半)透明固体。 优点: 聚丙烯刚性大, 其强度、硬度和弹性等机械性能均高 于聚乙烯。聚丙烯的密度仅为0.90g/cm30.91g/cm3, 是常用塑料中最轻的。聚丙烯的耐热性良好, 长期使 用温度为100110。聚丙烯具有优良的电绝缘性 能和耐蚀性能，在常温下能耐酸、碱, 耐热

11、性、耐水 性良好，化学稳定性好； 缺点: 不耐芳香族和氯化烃溶剂，聚丙烯的冲击韧性差(性 脆)、耐寒性差、耐候性差、易老化、成型收缩率大。 PP(聚丙烯) 4）PP的 性质 优点: l 无毒、无味、透明 l PP密度小、强度、力学性能优 于聚乙烯 l PP耐热性好, 使用温度可达110 l 耐酸、碱, 耐化学腐蚀 l 易加工, 可用注塑、挤出、吹塑、流延等方法加工 缺点: l PP韧性差(性 脆)、不耐磨 l 耐寒性、耐候性差、易老化 l 成型收缩率大 PP(聚丙烯) 5）加工性能 lPP的吸水性性低，加工前不必进行干燥处理。 lPP熔体属非牛顿流动，对剪切速率比温度的变化更敏感。 lPP在高

12、温下对氧特别敏感，为防止加工中发生热降解，一般要加入 抗氧剂。 lPP熔体与铜接触会导致降解，应尽量避免PP与铜接触。 加工方法: PP可用于注塑、挤出、吹塑、流延等成型方法加工。 PP(聚丙烯) 6）PP的应用： 大多数应用的聚丙烯都属等规立构、结晶性塑料，外观 乳白(半)透明。主要用于家庭厨房用具、包装薄膜(BOPP)、 医疗器械、高频绝缘材料、制作成导线外皮；化工管道、家 用电器外壳等，以及汽车及机械零部件，如保险杠、车门、 方向盘、齿轮、接头等。聚丙烯可用于制作某些零部件，如 法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、把手及壳体等，还可制作 化工管道、容器、医疗器械等。 PP是目前新材料开发最多

13、的塑料品种。 PP(聚丙烯) 6）PP的应用 注塑制品 PP树脂注塑制品可占50%左右。日用品通常以普通PP为原料，汽车配件 以增强或增韧PP为原料，其它用途的制品往往以高冲击强度和低脆化温度 的PP-C为原料。 汽车：在汽车中的应用最广泛，如：世界上最大的PP生产公司 Himont开发的新的“Catalloy”聚合技术，使PP性能大大提高和改进，可 以在反应器中直接生产改性的PP合金，提高油漆性、耐刮伤性和耐热性， 适合于作保险杠横梁。其它PP还应用于仪表板、电池托架、空气囊罩、轮 罩、格删等等许多零部件上。 PP(聚丙烯) 6）PP的应用 PP(聚丙烯) 日用品：衣架、椅子、桶类、盆类、凳

14、子、书架、浴盆、玩具、 文具、办公用品、家具、周转箱等 电器：洗衣机筒、电视机壳、电扇叶、电冰箱内衬及电话外壳等 注塑制品 薄膜制品 用于食品、玩具、高级衣料（物）、药品、香烟等包装 还可以用于电容器、电机、变压器的绝缘材料 纤维产品 单丝：用于绳索、鱼网 扁丝：用于包装化肥、水泥、粮食、糖、盐等 挤出制品 管：上水、排水、供暖等。 片：吸塑制品（热成型）。 板：汽车的挡尼板、汽车坐椅、马达和泵的壳体等。 中空制品 PP(聚丙烯) 6）PP的应用 1） 结构单元： 聚氯乙烯（聚氯乙烯（ PVCpolyvinyl chloride ）： CH2CH Cl 2）PVC可分为: 硬质PVC和软质PV

15、C 3) PVC的制造 氯乙烯通过聚合反应而合成, 可由 悬浮法、 本体法、乳液 法等方法制造。 常用塑料品种PVC 由氯乙烯通过聚合反应而成的高分子树脂 叫聚氯乙烯poly(vinyl chloride)，简称 (PVC）。是制造雨衣、硬塑料水管、塑 料布、电线塑料外壳的原料。 PVC 常用塑料品种PVC 4） PVC的性质： PVC树脂是一种无色、半透明的聚合物，价格便宜, 具有较高的强度、刚性；强极性、良好的电绝缘性、耐酸 碱、耐化学腐蚀；具有阻燃性、自熄性。介电常数、介电 损耗较高; 在低温下会变硬, 遇到高温(100以上)会分解 变质破坏, 热稳定性差 。 纯聚氯乙烯硬而脆，无法加工

16、和应用。但加入合适 的增塑剂以及其它添加剂改性后，可制成色调鲜艳、性能 优良的塑料。聚氯乙烯树脂加入不同量的增塑剂，可制得 硬质或软质塑料。 PVC(聚氯乙烯聚氯乙烯) ) 4）PVC的使用性能 PVC塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，添加数种具有一定功能的辅助 材料而得的塑料。PVC是主要的通用塑料品种之一，其性能优良，着色性 好, 可制成透明制品；且原料来源广泛、制造工艺成熟、价格低廉、用途 广泛、品种多样。PVC的缺点是由于主链上有密布的侧基，阻碍了主链的 旋转，大分子柔韧性和常温弹性差，质脆，不耐冲击，而且软化点低、表 面硬度差。常常通过共混、共聚、接枝、交联等方式进行改性，以扩大 PVC的应用领域。PVC的原料单体和有些添加剂有毒,在选择制造产品的 种类时要小心。 PVC(聚氯乙烯聚氯乙烯) ) 不同的PVC品种，有不同的熔融温度（加工温度）, 悬浮法