情景任务一聚乙烯阻燃料用原材料的选择

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1、 材料改性技术 1、课程性质及作用 2、课时分配 3、考核方式 4、课程内容设计 5、参考书一、课程性质及作用 材料改性技术是高职高专材料工程技术专业一门主 干核心学习领域. 材料改性技术的主要任务以典型高分子产品改性技 术为载体，用实训项目来检验教学效果，通过项目教学， 使学生通过本课程的学习，理解材料改性的基本原理，掌 握材料改性的基本工艺过程、技术要点与改性材料的物性 变化，具有对高分子材料改性初步设计能力，为毕业设计 、顶岗实习及今后从事材料生产打下良好基础。材料改性技术二、课时分配本课程计划总学时64课时，其中理论课时为40，实训课时 为24。 三、考核方式 平时占40%（含期中测验

2、），实验占20%，期末占40% 。四、课程内容及设计 情景一、聚乙烯阻燃料的生产 任务一、聚乙烯阻燃料用材料的选择 任务二、聚乙烯阻燃料的制备 任务三、聚乙烯阻燃料性能测试 情景二、UPR玻璃钢的生产 任务一、UPR玻璃钢用原材料的选择 任务二、UPR玻璃钢的制备 任务三、UPR玻璃钢性能测试 情景三、NBR/PVC耐油密封圈的生产 任务一、NBR/PVC耐油密封圈用材料选择 任务二、NBR/PVC耐油密封圈的制备 任务三、NBR/PVC耐油密封圈性能测试 情景四、保险杠专用料的生产 任务一、保险杠专用料用材料选择 任务二、保险杠专用料的制备 任务三、保险杠专用料性能测试材料改性技术五、主要参

3、考书： 1、高分子性能检测国家标准 2、高分子改性技术 3、高分子材料成型工艺 4、高分子材料成型设备材料改性技术任务一、聚乙烯阻燃料用原材料选用*9 讨论： 1、不同的制品对材料性能的要 求有哪些？（如水杯、塑料盆 、矿泉水瓶、工艺品等） 2、当现有原材料不能满足制品 要求时如何处理？（两种办法 ） （1）更换原材料 （2）对现有材料改性材料改性技术 情景1、聚乙烯阻燃料的生产 任务一、聚乙烯阻燃料用原材料的选择 内容：1、聚乙烯树脂及其选择2、填充剂及其选择3、阻燃剂及阻燃体系的选择 材料改性技术 教学目标： 知识目标： 1、了解聚乙烯的结构、性能及用途； 2、理解填充剂的作用及性质； 3

4、、掌握填充剂的选用原则 能力目标： 1能够根据塑料的用途选择聚合物改性方法 2能根据填充剂的性质合理选择填料 聚乙烯的结构Polyethylene (PE) 单体 Mer unit 聚合物链 Polymer chain 聚乙烯种类1）低密度聚乙烯 （ LDPE ） 高压在150一300MPa的压力、 180一200下以氧气或有机过氧化物为引发剂，按自由基 聚合机理使乙烯聚合而得聚乙烯。 2）高密度聚乙烯（ HDPE）低压低温聚合 齐格勒-纳塔催化 剂，其机械性能为各种PE中最好。 3）线形、低密度聚乙烯（LLDPE），环境应力开裂性最高; 4） 超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 5） 经交联处

5、理的LDPE已大量用于制作电缆的绝缘层（PE- Cl） 6）氯化聚乙烯（PE-C）、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物（EVA） 、茂金属催化聚乙烯（MPE） 聚乙烯种类 按相对分子质量大小： 11万以下为中等分子量聚乙烯 1125万为高分子量聚乙烯 5150万为特高分子量聚乙烯 150万以上称为超高分子量聚乙烯（UltraHigh Molecular Weight Polyethylene ，UHMWPE） 聚乙烯性能 外观：白色蜡状半透明材料，柔而韧； 密度：比水轻； 毒性：无毒； 介电性能：优异； 燃烧特性：易燃，且离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色而下端为蓝色，燃烧时产生熔融滴落； 透水率：低，有机蒸

6、气透过率较大，易透过非极性气体 O2 N2 CO2 ； 透明度：随结晶度增加而下降，支链阻碍结晶 结晶度 LDPE90，硫酸和硝酸能迅速破坏PE； PE的耐热性不好：LDPE使用温度60 ，HDPE使用 温度80 。 聚乙烯性能 力学性能：结晶部分较高强度；非结晶区良好的 柔性和弹性；力学性能随分子量增大而提高，分子量150 万的PE极为坚韧（优异的工程塑料）。 PE成型加工： 因LDPE、HDPE的流动性好，加工温度低，粘度大小适 中，分解温度低，在惰性气体中高温度300不分解，所以是一种加工性能很好的塑料。LLDPE的粘度稍高，易发生熔体破裂，需增加加入加工 助剂；加工温度稍高，可达200

7、215。聚乙烯的吸水率低，加工前不需要干燥处理。 聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶，因此，在加工过程中应注意模温。以控制制品的结晶度，使之具有不同的性能 。聚乙烯的成型收缩率大，在设计模具时一定要考虑。 聚乙烯树脂及其选择PE应应用聚乙烯树脂及其选择 1、讨论一下：聚乙烯阻燃 板材要选择哪种类型的聚乙 烯树脂？ 2、结合聚乙烯树脂的性能 分析聚乙烯阻燃料的组分？PE基木塑配方 PVC基木塑配方HDPE 100Eva 10木粉30马来酸酐接枝PE 8KH550 0.5PVC树脂粉 100 份木粉 40份碳酸钙 15份PVC复合稳定剂： 3.2份改性剂（偶联剂） 0.4份ACR 2份AC发泡剂 1.

8、4份发泡调节剂 0.5份硬脂酸 0.2份环氧大豆油 4份 1.填充改性的基本原理 聚合物的填充改性，是指在聚合物基体中添加与基 体组组成及结结构不同的固体（加工温度下不熔融）添加 物，以降低成本，或是使聚合物制品的性能有明显显改 变变（ 或在稍稍削弱某些方面性能的同时时，使人们们所希 望的另一些方面的性能得到明显显提高） 填料具有以下特征：1、具有一定几何形状的固态物质 ，可以是有机物、也可以是无机物；2、属于相对惰性的物质；3、在聚合物中的质量分数不低于5%。聚乙烯填充改性2、填料的作用：增量：降低制品的成本增强：提高塑料材料的力学性能，如拉伸、冲击击、 硬度；赋赋予功能：赋赋予制品原本不具

9、备备的特殊性能，如导导 电电性等； 聚乙烯填充改性聚乙烯填充改性 3、填料的性质质（化学组组成、几何特征、粒径、 表面形态态、物理性质质、热热化学效应应） （1）化学组成：聚合物成型加工过程中稳定，不 损害聚合物和其他助剂的性能（2）填料的性质质（几何特征） 对于片状填料有底面长径与厚度的比值，厚片提高刚性的 效果不如薄片；针状、柱状、棒状也如此。（3）填料的性质质（粒径） 使用填料颗粒粗细、大小要根据情况而定；粒径越小，如 果能分散，则力学性能好，否则不好。3、填料的性质质（3）表面形态及性质：表面积、表面自由能大不易分散 （4）物理性质：密度、吸油值、硬度、 （5）热性能 （6）电性能 （

10、7）磁性能 （8）热化学效应总结布置 总结：聚乙烯的结构、种类、性能及应用，填充 改性的机理、填料的作用及性质。 作业：1、在聚合物中选用填料有何作用？ 2、聚合物的改性的方法有哪些？ 课外任务：查找聚乙烯阻燃料的配方 预习：填料的种类、表面处理剂及处理方法复习提问 提问： 1、聚乙烯树脂的种类有哪些？ 2、聚乙烯树脂可以做卫生用品么？ 3、填料的作用有哪些？材料改性技术 情景1、聚乙烯阻燃料的生产 任务一、聚乙烯阻燃料用原材料的选择 内容：1、聚乙烯树脂及其选择2、填充剂及其选择3、阻燃剂及阻燃体系的选择 材料改性技术 教学目标： 知识目标： 1、了解填充剂的种类及特性； 2、理解填充剂表面

11、处理的作用机理； 3、掌握填充剂的表面处理方法 能力目标： 1能够根据塑料的用途选择改性填充剂； 2能根据填充剂的表面处理方法无机填充无机填充剂剂剂剂：碳酸：碳酸盐类盐类 、硅酸、硅酸盐类盐类 、硫酸、硫酸盐类盐类 、金属氧化物、金属氧化物 与金属与金属氢氢氧化物、金属粉氧化物、金属粉类类、碳素、碳素类类、晶、晶须类须类 等等有机填充有机填充剂剂剂剂：木粉、淀粉：木粉、淀粉一、碳酸一、碳酸盐类盐类1 1、碳酸、碳酸钙钙天然天然矿矿石磨碎而成的重石磨碎而成的重钙钙和用化学方法生和用化学方法生产产的的轻钙轻钙 ，两种天，两种天 然碳酸然碳酸钙矿钙矿 石来源于石灰石。石来源于石灰石。碳酸钙 填充剂的

12、种类及特征填充剂的种类及特征 特性：特性：价格低；无毒；色价格低；无毒；色泽泽好，易着色；硬度低好，易着色；硬度低；化学化学 稳稳定，定，热热分解温度分解温度为为800 800 以上；易干燥，水分易除去以上；易干燥，水分易除去 。 通常把通常把0.11um0.11um颗颗粒粒径的粒粒径的轻钙轻钙 称称为为微微细细，而把，而把 0.10.02um0.10.02um范范围围内的称之内的称之为为超超细细，把粒径小于，把粒径小于0.02um0.02um的的 称之称之为为超微超微细细； 为为防止碳酸防止碳酸钙颗钙颗 粒的凝聚作用，降低粒的凝聚作用，降低颗颗粒表面能，往往粒表面能，往往 对对填料表面填料表

13、面进进行行改性改性处处理理，经经表面表面处处理的称理的称为为活性碳酸活性碳酸 钙钙，填充剂的种类及特征 二、硅酸盐类 有滑石粉、陶土、云母粉、硅灰石粉； 1、滑石粉 成分：Mg3(Si4O10)(OH)2。密度2.7g2.8g/cm3，硬度最小； 具有层状结构，可以提高填充材料的刚度，改善尺寸稳定 性、耐热性；具有润滑性，可以减少对机械和模具的磨损 ，但用量多时不利于对塑料的焊接， 适用于聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS树脂等塑料，多用 于耐酸、耐碱、耐热及电绝缘制品中，在橡胶行业中，滑 石粉主要用于隔离剂和表面处理剂，细滑石粉对三元乙丙 橡胶有补强作用，能提高拉伸强度、定伸强度和硬度。填充剂的

14、种类及特征 2、陶土 用量较大的填料，稍有补强作用，由岩石自然风化分解而 成，主要成分是二氧化硅、氧化铝、水等，此外还含有铁 、碱金属、碱土金属等。高岭土在橡胶和塑料工业中广泛 使用的是高岭土，密度2.4g2.5g/cm3，呈六方片体，PH值 为45，呈弱酸性，有延迟硫化的作用。易吸潮，使用前 需干燥。 易结团，需表面处理。 用于聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯等塑料中，可提高绝 缘性，在橡胶行业中，做半补强填充剂，压出容易，表面 光滑，胶鞋、胶带、胶管等制品。填充剂的种类及特征 3、云母粉 主要成分是硅酸钾铝通常做电气绝缘材料的是硬质云 母，也叫白云母； 作为发电机整流片的软质云母或镁云母，还有

15、白云母黑 云母。云母的晶形是片状的，其径厚比较大。在橡胶中主 要用于制造耐热耐酸耐碱及高绝缘制品。填充剂的种类及特征 4、硅灰石粉 天然硅灰石是硅酸钙化学结构，是一种钙质硅酸盐矿 物，含51.7%以上氧化硅，其余48.3%为氧化钙，属三斜晶 系晶体，常沿众轴延伸成板状、杆状和针状。集合体为放 射状、纤维状块体。较纯的呈金色和乳白色，具有玻璃光 泽。 在橡胶中的补强性仅次于SiO2，但在胶料中分散性差，生 热较大。 在塑料中的主要作用是提高拉伸强度和挠曲强度。 最有希望的应用领域是代替玻璃纤维在纤维增强塑料中， 降低成本。 填充剂的种类及特征 5、玻璃微珠 从粉煤灰中提取，分为漂珠和沉珠，漂珠密度 0.40.8g/cm3，壳壁很薄，呈半透明和乳白色，耐火度 1650，属于中空玻璃微珠。沉珠是是实心的，密度 0.82.4g/cm3。主要用于热固性树脂如环氧、不饱和聚酯等，对热塑性树 脂不太适合填充剂的种类及特征 单质 1、炭黑：由液态或气态不完全燃烧或热裂解而制取的极 细的很色颗粒，主要成分是碳，表面有一些活性基团，还 含有一些挥发物，微观结构比较复杂。 在橡胶工业中大量作为补强剂，能大幅度提高制品的物理 机械性能；还是最重要的黑色颜料，遮盖力和着色力极佳 。