通用塑料讲义

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1、2018/9/20,1,第2章 通用塑料,产量最大，约占80% 分为两类： 通用热塑性塑料：综合性能好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉。 通用热固性塑料：在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型转变为体型结构，再加热也不会流动。,柔韧性大、脆性低、加工性能好，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。,刚性高、耐蠕变性好、耐热性好、尺寸稳定性好、不易变形，但加工复杂，效率低,2018/9/20,2,主要内容,2.1 聚乙烯（PE） 2.2 聚丙烯（PP） 2.3 聚氯乙烯（PVC） 2.4 聚苯乙烯类（PS） 2.5 丙烯酸类树脂 （PMMA） 2.6 酚醛树脂（PF） 2.7 环氧

2、树脂（EP） 2.8 不饱和聚酯（UP）,结构、性能、加工性能、加工工艺、改性、成型加工等,2018/9/20,3,2.1 聚乙烯（PE，polyethylene）,乙烯单体自由基聚合而成的聚合物 2.1.1 聚乙烯的结构 线性聚合物，高分子长链脂肪烃，分子链空间呈平面锯齿形排布，分子对称,（2） 支化结构：,（1）分子式：CH2CH2n,2018/9/20,4,下图：（a）高密度PE （HDPE）（b）低密度PE（LDPE）（c）线性低密度PE分子链（LLPDE）,三种聚乙烯性能比较 （见p25 表2-1）,2018/9/20,5,2.1.2 聚乙烯的性能,无臭、无味、无毒，乳白色蜡状固体；

3、易燃；透水率低 （1）力学性能 一般，软而韧； 拉伸强度比较低； 表面硬度不高； 抗蠕变性差； 抗冲击性能较好,2018/9/20,6,（2）热性能 耐热性不高； 耐低温性能很好，脆化温度-50； 热导率较高，HDPELLDPE LDPE ； 线膨胀系数较大， LDPELLDPE HDPE （3）耐化学药品性 惰性，化学稳定性好 常温下，一般不溶于溶剂,2018/9/20,7,（4）电性能 电性能优异 介电损耗低，高频绝缘 耐电晕性好，介电强度高，高压绝缘 （5）环境性能 日光照射，氧化，变脆，力学性能变差； 环境应力开裂,聚乙烯在许多活性物质作用下产生应力开裂的现象,2018/9/20,8,

4、2.1.3 聚乙烯的加工性能,熔融状态下进行加工，注意以下几点： （1）由于吸湿性低，原料可不必干燥； （2）加工时需选择合适的熔融流动速率； （3）聚乙烯结晶能力高，制品冷却后收缩率高；,2018/9/20,9,（4）高温下聚乙烯易氧化，尽量避免与氧接触 （5）由于环境应力开裂性能，避免与脂肪烃、芳香烃、矿物油、醇类等化学品接触,2018/9/20,10,2.1.4 聚乙烯的加工工艺,成型加工都是在熔融状态下进行的，可以采用注射、挤出、吹塑、压制等方法 （1）注塑 LDPE和HDPE具有良好的注塑成型工艺性，成型工艺条件（见p29，表2-6）,2018/9/20,11,承载制品，选用熔体流动

5、速率小的材料； 薄壁长流程制品和非承载制品，选用熔体流动速率较高的材料,（2）挤出 常用于管材挤出，（表2-7 工艺条件） LDPE离开口模时应缓冷； HDPE离开口模时应迅速冷却，保证型材的良好外观和强度,2018/9/20,12,（3）中空吹塑 挤出型坯后放入模具中通气吹制要求形状的中空密闭容器 工艺条件见表2-8（4）其他成型方法：真空热成型法、旋转成型法,2018/9/20,13,2.1.5 聚乙烯的应用,聚乙烯是塑料中产量最大的一类品种 低密度聚乙烯(LDPE) ：日用制品、薄膜、软质包装材料、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

6、缆绝缘层、硬质包装材料等,2018/9/20,14,2.2 聚丙烯（PP，polypropylene）,丙烯单体通过气相本体聚合、淤浆聚合、液态本体聚合等方法制备,2018/9/20,15,2.2.1 聚丙烯的结构,线性结构 结构式：,n,存在等规、间规、无规三种立体结构；（如图，P40，图2-1）,结构规整性好，高度结晶性，熔点高，硬度和刚度大，力学性能好,无定形材料，强度很低，使用价值小,性能介于两者之间，结晶能力较差，硬度刚度小，冲击性能较好,2018/9/20,16,2.2.2 聚丙烯的性能,无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体，密度小。,（1）力学性能 与聚乙烯相比，强度、刚度、硬度都比

7、较高； 抗冲击强度对温度的依赖性大； 优良的抗弯曲疲劳性（P42，表2-14）,（2）电性能 优良的电绝缘性； 耐电弧性好,2018/9/20,17,（3）热性能 良好的耐热性； 良好的耐沸水、耐蒸汽性； 热导率小于聚乙烯 （4）耐化学药品性 很高的耐化学腐蚀性 良好的耐环境应力开裂性,2018/9/20,18,（5）环境性能 耐候性差，对紫外线敏感，易降解 （6）其他性能 极易燃烧； 氧气透过率较大； 透明性较差； 表面极性低，耐化学药品性能好，但印刷、黏结等二次加工性差,可改善,2018/9/20,19,2.2.3 聚丙烯的加工性能,（1）吸水率低，加工前不需要干燥； （2）提高压力或温度

8、可改善熔体流动性； （3）成型收缩率较大，具有明显的后收缩性； （4）受热易氧化降解，高温下对氧敏感； （5）一次成型优良，成型加工方法多,2018/9/20,20,2.2.4 聚丙烯的改性,聚丙烯由于存在如下缺陷：低温脆性大、热变形温度低、收缩率大、厚壁制品易产生缺陷等，需要改性 （1）聚丙烯共聚物 一般是丙烯与乙烯共聚 分为无规共聚物和嵌段共聚物,2018/9/20,21,无规共聚物：乙烯单体含量17% 性能：具有较好的光学透明性、柔顺性、较低的熔融温度、很高的抗冲击性 用途：高透明薄膜、上下水管、供暖管材、注塑制品,嵌段共聚物：乙烯单体含量520% 性能：较好的刚性和低温韧性 用途：大型

9、容器、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆,2018/9/20,22,（2）聚丙烯合金 与高密度聚乙烯共混：改善聚丙烯的韧性 与乙丙橡胶、热塑性弹性体共混：改善韧性、耐寒性、冲击性能 聚丙烯与聚酰胺共混：改善其耐热性、耐磨性、抗冲击性和染色性,2018/9/20,23,（3）填充聚丙烯 粉末状碳酸钙、硫酸钙、滑石粉、云母及木粉 改善刚度、硬度、弹性模量热变形温度、耐蠕变性、成型收缩率、线膨胀系数 （4）增强聚丙烯 玻璃纤维 1040% 改善拉伸强度、耐热性、刚性、硬度、耐蠕变性、线膨胀系数、成型收缩率等,2018/9/20,24,（5）茂金属聚丙烯 具有独特的间规立构规整性 性能：流动性能好、强度

10、高、硬度大、耐热性好、熔点低、透光率高、光泽性好、韧性强（P45，表2-21） 用途：包装薄膜、汽车保险杠、片材、瓶、复合纤维等,2018/9/20,25,2.2.5 聚丙烯的应用,聚丙烯属等规立构，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、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。,2018/9/20,26,2.3 聚氯乙烯（PVC） （polying chloride）,最早工业化的塑料品种之一 聚氯乙烯是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发下，或在光、热作用下按自由基聚合反应的机理聚合而成的聚合物 聚合的方

11、法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合等,2018/9/20,27,2.3.1 聚氯乙烯的结构,无定形结构 头-尾相接 分子结构式：,2018/9/20,28,2.3.2 聚氯乙烯的性能,白色或淡黄色坚硬粉末； 密度1.351.45g/cm3； 透气性和透湿率较低；,2018/9/20,29,（1）力学性能 较高的强度、刚度、硬度 较低的韧性、断裂伸长率和冲击强度 耐磨性一般,（2）热性能 热稳定性特别差，在6580之间使用，140分解；,2018/9/20,30,（3）电性能 比较好的电性能； 介电常数、介质损耗、体积电阻率较大； 耐电晕性不好； （4）化学性能 耐化学药品性好，化工防

12、腐材料,2018/9/20,31,（5）其他性能 氯原子存在，具有良好的阻燃性能 对光、氧、热及机械作用都比较敏感，易发生降解，脱除HCl 综合性能见P49 ，表2-23,2018/9/20,32,2.3.3 聚氯乙烯的成型加工,可采用挤出、吹塑、注塑、压延、搪塑、发泡、压制、真空成型等方法 添加稳定剂减少热分解，成型温度严格控制 添加适量的润滑剂改善加工性能 注射挤出时采用中速 或低速,2018/9/20,33,2.3.4 聚氯乙烯的添加剂,1、稳定剂（P50，表2-24） 热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂 作用：与分解放出的HCl反应，清除HCl；与游离基及双键反应，抗氧效果 常用的热稳定剂

13、：铅化合物及盐化合物,2018/9/20,34,光稳定剂：有机物系统 紫外线吸收剂：钡、镉复合稳定剂,2、增塑剂 要求与聚氯乙烯有较好的相容性 常见的增塑剂 见表2-25,2018/9/20,35,3、润滑剂 克服摩擦阻力 内润滑剂和外润滑剂 （见表2-26） 4、填料及其他添加剂 提高制品的硬度、改善电性能、降低成本 常用的填料有碳酸钙、滑石粉、陶土、碳酸镁、重晶石粉等,2018/9/20,36,2.3.5 聚氯乙烯的改性,为了改进聚氯乙烯存在的缺点，如软化点低、耐热耐寒性差、易分解、热稳定性差等，进行改性 （1）高聚合度聚氯乙烯 （2）氯化聚氯乙烯 （3）聚偏氯乙烯树脂 （4）氯乙烯共聚物

14、,2018/9/20,37,2.3.6 聚氯乙烯的应用,纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。硬聚氯乙烯：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。增塑（软）聚氯乙烯：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。,2018/9/20,38,2.4 聚苯乙烯类树脂,大分子链中包含苯乙烯的一类树脂，包括苯乙烯均聚物、与其他单体的共聚物、合金等 聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、ABS树脂,2018/9/20,39,2.4.1 聚苯乙烯（PS，polystyrene）,苯乙烯单体自

15、由基聚合而成 聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合 结构式：,2018/9/20,40,2.4.1.1 聚苯乙烯的性能,无毒、无味、无色透明状固体。尺寸稳定性好，收缩率低，易燃。 （1）力学性能 硬而脆，无延伸性，拉伸时无屈服现象 拉伸、弯曲性能很高 冲击强度低,2018/9/20,41,（2）热性能 耐热性能较差，热变形温度7095； 热导率较低，是良好的绝热保温材料； （3）电学性能 良好的介电性能和绝缘性,2018/9/20,42,（4）化学性能 化学稳定性好； 耐气候性不好； 耐光性、耐氧化性较差 耐辐射性优良,2018/9/20,43,2.4.1.2 聚苯乙烯的加工性能,

16、成型温度范围宽，且流动性、热稳定性好，可用多种方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等,2018/9/20,44,（1）吸湿率低，不需干燥； （2）易产生内应力，因此对制品要进行热处理； （3）成型收缩率较低 （4）主要成型方法为注射、挤出、发泡,2018/9/20,45,2.4.2 高抗冲聚苯乙烯（HIPS）,组成：聚苯乙烯和橡胶 制备方法：机械共混法和接枝聚合法 加工性能良好，可采用注塑、挤出、热成型、吹塑、泡沫成型等,2018/9/20,46,性能：冲击性能优异、尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、制品光泽度高、易着色；但拉伸强度、光稳定性、氧渗透率较差； 用途：制造各种电器零件、设备罩壳、仪表零件、冰箱内衬、容器、食品包装及一次性用具等,2018/9/20,47,2.4.3 ABS树脂,ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。 分子式：,2018/9/20,48,2.4.3.1 ABS的性能,无定形高分子材料，不透明，浅象牙色，无毒无味，相对密度1.05 丙烯腈能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。所以，ABS树脂具有优异的综合性能， 成为“坚韧、质硬、刚性”的 材料。,