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1、塑料原料与助剂绪论 人类社会的进步与材料的使用密切相关。人类要生存、要发展就离不开材料的使用。从石器时代、铜器和铁器时代发展到今天，人类使用的材料主要有四大类，即木材、硅酸盐（水泥、陶瓷）、钢铁、塑料。其中塑料是20世纪才发展起来的一大类新材料。塑料是高分子材料中最大的一类材料，目前世界高分子材料的年产量中，塑料约2 亿吨，合成纤维约0.5亿吨，合成橡胶约0.2 亿吨， 前言 人类在远古时期已经开始使用天然高分子材料，并逐步学会对它们的加工。如用蚕丝、棉、毛织布，用木材、棉、麻造纸。19 世纪30年代末开始了对天然高分子的化学改性，如对天然橡胶的硫化，纤维素的硝化成为第一个塑料品种，方法是用硝
2、酸将纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制得硝酸纤维素塑料，俗称赛璐珞。1907 年人工合成了第一个高分子材料酚醛树脂（苯酚、甲醛路线）。1.1塑料定义： 从广义上来说：凡能够塑成一定形状的材料，或者是在一定温度或压力条件下，能够流动的材料(如：石墨、玻璃、铜、铝等)都可称为“塑料”。 狭义上来说：一般是指以合成树脂为基本成分的高分子有机化合物，在一定条件(如温度、压力等)可塑成一定形状的、并且在常温下保持形状不变的材料。 多数塑料是以合成树脂为基础，并根据用途的不同，添加不同的助剂，如：填料、增塑剂、抗氧剂、抗静电剂、爽口剂等。 1.2 塑料的分类 1.2.1 塑料的种类很多，基本可分为十八大类树脂，
3、二百多个品种（有资料介绍有300多品种），但其中常用的品种有二十几种。各有其特殊的物理、化学、电和机械等性能。分类方法有两种： a 根据塑料受热后的变化分为：热塑性塑料和热固性塑料。b根据塑料的组分性质分为：纤维素塑料、蛋白质塑料和合成树脂塑料。1.2.2热塑性塑料 热塑性塑料，是以热塑性树脂为基本成分的塑料。这种塑料主要具有链状的线性结构，特点是受热后发生物态变化，由固体软化或熔融成粘流体状，在压力的作用下，可塑成所需要的形状，在常温下不变形，但加热后可软化，这个过程可以反复多次塑制，而塑料分子结构并不发生变化。如：聚乙烯、尼龙等。1.2.3热固性塑料 热固性塑料是以热固性树脂为基本成分的塑
4、料。成形后具有网状的体型结构，受热后不再软化，强热后会分解破坏，不能反复塑制。如：酚醛塑料、氨基塑料等。其中松香改性酚醛树脂，可以制造亮光油墨和铅印油墨。1.2.4 纤维素塑料 纤维素塑料是以纤维素的衍生物为基本成分的塑料。如：硝酸纤维(素)塑料，醋酸纤维(素)塑料，乙基纤维(素)塑料等。包装印刷常用的玻璃纸、摄影胶片、制版用的软片等皆属于这类塑料。 1.2.5 蛋白质塑料 蛋白质塑料是以蛋白质为基本成分的塑料。如：大豆蛋白质塑料等。常用于制成玩具或和其它塑料并用作为改性剂。1.2.6 合成树脂塑料 合成树脂塑料，即合成树脂，又称人造树脂。是由单体经聚合而成的树脂，种类很多。有的能溶于水或有机
5、溶剂。有的加热软化。有的受热后变为不溶不熔状态，根据化学组成分为；乙烯基树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂等。各有其物理、化学和电性能。1.2.7什么是树脂 树脂是无定形的半固体、固体或假固体的有机物质。一般是大分子物质。呈透明或半透明乳白色。无固定熔点，但有软化或熔融范围，受热变软逐渐熔化，在力的作用下可流动。大多不溶于水，有的可溶于有机溶剂。根据来源分为：天然树脂和合成树脂。根据受热后表现分为:热固性树脂和热塑性树脂。根据溶解度分为:水溶性树脂、醇溶性树脂和油溶性树脂。1.2.8什么是工程塑料 工程塑料是指具有优良的机械强度、刚性、耐冲击等物理性能，可以代替金属材料应用于各种工程机械设
6、备上的一种塑料。如尼龙、聚碳酸酯、聚醚酮等。1.2.9什么特种塑料 特种塑料是指具有某一特性特别优良的塑料。如：能耐500以上高温的，或者能在一100以下低温寒冷条件下使用的，或者能应用于高能射线幅照强环境中使用的塑料。近年，国际上研究的塑料包装材料，能够抑制热、声、光、静电、电磁能量穿透的塑料，也属于特种塑料。1.2.10什么是聚烯烃塑料 聚烯烃塑料是烯烃类聚合物的总称。烃类是含有元素种类最少的有机化合物，由碳和氢两种元素组成。种类繁多，有广泛的天然资源。如：天然气、石油分馏产物、煤干馏产物、天然橡胶等的主要成分都属于烃类。烃类塑料如聚乙烯、聚丙烯等是塑料包装印刷用量最多的塑料。2塑料的特点
7、2.1质轻、比强度高 一般在0.92.3之间，有些增强塑料的比强度接近或超过钢材，例如玻璃钢。2.2优质的电绝缘性能 几乎所有的塑料都具有优异的电绝缘性能。尼龙等例外。2.3优良的化学稳定性能 一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯的耐腐蚀性比黄金还好，甚至能耐“王水”腐蚀，称为“塑料王”。2 塑料的特点2.4减摩、耐磨性能好。 2.5透光及防护性能 多数塑料为透明或半透明，其中PS、PMMA为典型的代表。2.6减震、消音性能。2.7加工性能良好2.8不足：耐热性比金属差，热膨胀系数比金属大35倍，易蠕变、老化等。3 塑料的应用领域3.1农业 薄膜：地膜、大棚膜：育苗，
8、蔬菜，养殖管材和管件：灌溉，自来水供水网：养殖，育苗，运动草皮，沙漠绿化3.2包装：用途广泛包装容器，代替金属、陶瓷、玻璃、木材等 保鲜,软装罐头、果汁、化装品防震：PS、PU、PE泡沫塑料日常包装：袋，编织袋，捆扎绳，打包带3.3交通运输：主要用于汽车、轮船的零部件及装修上（比强度大）3.4电气工业：电线、电缆、录音机、录像机、电视机等3.5化学工业：塑料容器和管道、耐腐蚀 3.6仪表工业：制造辅件3.7建筑工业：化学建材，代替木材，水泥砖瓦，顶棚，地板3.8航空材料：飞机上用塑料件，减轻重量3.9国防与尖端工业：卫星、火箭及原子能工业中做烧蚀材料、耐腐蚀材料，武器中做零部件，塑料地雷，隐身
9、飞机3.10 家具：桌椅3.11 体育用品和日用品：钓鱼竿、梳子、玩具、餐具、盆、筐、鞋、衣、塑料跑道、体育器械等。3.12 医疗卫生：一次性注射器，输液器，人造骨骼及气管、血管等。 4塑料原料与助剂课程主要内容通用塑料1.聚乙烯（HDPE LDPE LLDPE UHMWPE CPE VLDPE ULDPE mPE)。2.聚氯乙烯（PVC）（悬浮聚合、乳液聚合）3. 聚丙烯（全同、简同、无规）（PP-R PP-H PP-B)4.聚苯乙烯（GPS HIPS EPS )5.ABS(苯乙烯类聚合物）工程塑料1.聚酰胺（PA6 PA66 PA1010 PA11 PA12 MC)2.聚酯树脂（PET P
10、BT)3.聚碳酸酯（PC)4.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)5.聚氨酯（PU)6.POM热固性塑料酚醛塑料（PF）:电绝缘、耐热性、耐酸性好，用于电器通信、涂料、胶粘剂。氨基塑料：电绝缘、耐热性、耐酸性好，用于绝缘材料、餐具等。环氧树脂（EP）：粘接效果、电绝缘性、耐药性好，用于粘合剂、涂料、电绝缘材料。脲醛（UF）:无色、着色容易，似酚醛，用于罩、按钮、涂料。三聚氰胺：硬度大，耐磨性、阻燃性、耐水性好。用于装饰板、强化地板、电器零件、涂料。 特种工程塑料普通双酚A型聚砜聚砜（PSU） 改性聚砜（双酚A与PMMA及ABS共聚物）非双酚A型聚砜（或称聚苯醚砜聚醚砜（又称聚芳醚）聚酰亚胺（PI）聚苯
11、醚（PPO） 聚苯硫醚（PPS）聚醚酮（PEK）聚芳醚酮（PEKK）聚醚醚酮（PEEK）聚四氟乙烯(PTFE)液晶聚合物（LCP）助剂1.增塑剂（DOP DBP 氯化石蜡 环氧大豆油 偏苯三酸三辛酯 单脂肪酸甘油酯 癸二酸二辛酯 己二酸二辛酯 油酸甲酯 对苯二甲酸二辛酯 癸二酸二丁酯 ）2.稳定剂（热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂）3.润滑剂4.着色剂5.阻燃剂6.发泡剂7.抗静电剂8.偶联剂、增强剂、相容剂9.填料上篇 第一章 聚乙烯 聚乙烯是世界塑料品种中产量最大的品种，应用广泛，约占世界塑料总产量的四分之一，目前聚乙烯的产量已达到四千多万吨，已有60多年的工业化历史，其中我国2006年的聚乙烯
12、产量为700万吨，其原料丰富，价格便宜，容易成型加工，性能优良。1933年英国卜内门化学工业公司利用高压聚合生成LDPE；1939年德国齐格勒用氯钛作催化剂低压下合成了HDPE；1957年美国菲利浦石油公司用氧化铬硅铝胶作催化剂中压下合成了LLDPE。 聚乙烯根据合成的单体、方法、路线的不同可分为低密度聚乙烯，高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等品种， 下面简单介绍其合成路线，基本性质，成型加工性能，改性状况及用途。1聚乙烯的生产1.1聚乙烯的品种 线型低密度聚乙烯（LLDPE）Line low-Density Polyethylene树脂是乙烯与少量的烯烃共聚（约含量8%），形成在线型乙烯主链上
13、，带有非常短小的共聚单体支链的分子结构。结构与HDPE相似，密度与LDPE相似。 VLDPE采用和LLDPE相似的聚合反应机理，无长支链，均为线型结构，它是由乙烯与丁烯或其他碳原子较多的烯烃单体共聚而成。而ULDPE是采用辛烯作为共聚单体的。这两种树脂的突出特点是密度低，有更大的柔性、韧性和耐环境应力开裂性，1.2 LDPE与HDPE的区别： LDPE：结晶度为65%左右，分子结构上，支链多而长，大分子排列不紧密、不规整，密度低0.91-0.925，结晶度低，半透明，质软。HDPE：结晶度为85-95%左右，分子结构规整，支链少而短，大分子排列紧密，密度较高0.93-0.965，结晶度高，不透
14、明，力学性能较LDPE高，但冲击及断裂伸长率等较差一些。1.3聚乙烯树脂的分类、型号和命名 GB1845-80以20的聚乙烯树脂的密度分为五类1、0.922 2、0.923 0.932 3、0.933 0.946 4、0.947 0.956 5、0.957按产品用途分为十二类B、中空成型 C、涂层 E、通用挤塑 F、薄膜 I、注射 J、电缆护套 K、电缆绝缘 L、单丝 P、管材 S、粉末成型 Y、扁带 T、特殊用途 按熔体流动速率大小分为十八类： 略根据改性情况分为两类 A：本色，没有添加剂、填料或只有为了保证造粒、贮存所必须数量的添加剂。 B：为满足各种用途和改性要求而加入规定的添加剂体系，
15、填料或颜色。乙烯共聚物用C表示，乙烯混合物用D表示。 例如：4B0.4BC，密度为0.9470.956g/cm3范围，中空成型用，熔体流动速率范围0.350.43g/10分，加有添加剂的共聚物的聚乙烯树脂 2 聚乙烯性能2.1简单识别 聚乙烯为乳白色半透明，有蜡状滑腻感，敲击声音绵软，燃烧容易，离火后继续燃烧；火焰顶端黄色，底部蓝色（蓝芯），无烟，火焰熄灭后，白烟，气味是类似石蜡气味，熔融滴落。 2.2化学稳定性较好，能耐一般酸、碱、盐的腐蚀，但不耐发烟硫酸、浓硝酸。常温下无溶剂，强化条件下，可溶于二甲苯（60）和四氢化萘+氢化萘（100以上）。2.3耐候性不佳（有叔碳原子）。2.4电绝缘性能良好，不受温度和频率的影响（不含极性基团）。2.5力学性能 聚乙烯的品种不同性能有所差别，HDPE的熔点、拉伸强度及硬度较高，而LDPE的断裂伸长率和冲击强度较高，韧性稍好。2.6热性能，Tm=110-135，最高使用温度：100，最低使用温度-70，着火温度340，3 聚乙烯应
