高分子科学课程4PU、PMMA、POM

1、返回 *1 第九章聚甲基丙烯酸甲酯（第九章聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） Polymethyl Methacrylate） 1简介简介 简介：简介：1933年美国的年美国的Rowm和和HAAS公司开始生公司开始生 产，产，1938年在日本开始工业化生产，年在日本开始工业化生产，在透明度、在透明度、 耐侯性上是塑料中最优秀的，最早应用于防风玻耐侯性上是塑料中最优秀的，最早应用于防风玻 璃。璃。 返回 以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统 称丙烯酸类树酯称丙烯酸类树酯( (港台称港台称压克力压克力），相应的塑料），相应的塑料 统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯

2、甲统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲 酯应用最广泛。酯应用最广泛。 聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA，俗俗 称称有机玻璃有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中，是迄今为止合成透明材料中质地质地 最优异，价格又比较适宜最优异，价格又比较适宜的品种。的品种。 返回 *3 v 2.PMMA合成路线合成路线 按自由基机理聚合按自由基机理聚合 实施方法可采用实施方法可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶 液聚合等，液聚合等， v本体聚合适于本体聚合适于直接制备型材（板、棒、管等）直接制备型材（板、棒、管等）；不不 用稀释剂只用单体，采用过氧化

3、苯甲酰、偶氮二异丁用稀释剂只用单体，采用过氧化苯甲酰、偶氮二异丁 腈做引发剂，加热聚合。腈做引发剂，加热聚合。 v悬浮法适于悬浮法适于制备模塑用的颗粒料或粉状料制备模塑用的颗粒料或粉状料； v溶液聚合用于溶液聚合用于制备胶粘剂制备胶粘剂； v乳液聚合用于乳液聚合用于制备涂料制备涂料 返回 *4 采用本体聚合制备型材要分段进行，一般需分为采用本体聚合制备型材要分段进行，一般需分为 预聚、浇铸、完成聚合三步。预聚、浇铸、完成聚合三步。 （1）制备预聚体）制备预聚体 将单体与增塑剂、引发剂、脱膜剂按比例配匀，将单体与增塑剂、引发剂、脱膜剂按比例配匀， 泵送至带搅拌器的反应釜内，加热使聚合反应开始，泵

4、送至带搅拌器的反应釜内，加热使聚合反应开始， 加热使反应体系达加热使反应体系达85时停止加热，反应升温达时停止加热，反应升温达 90时开启冷却系统，待反应体系粘度达时开启冷却系统，待反应体系粘度达2Pas 时，时， 这时单体转化率达这时单体转化率达90%，即得到可用于浇铸的预聚，即得到可用于浇铸的预聚 体。体。 （2）浇铸）浇铸 将预聚体浇入模具中。棒材所用模具是抛光的不将预聚体浇入模具中。棒材所用模具是抛光的不 锈钢圆筒，板材模具由两块清洁的无机玻璃板组成。锈钢圆筒，板材模具由两块清洁的无机玻璃板组成。 制备板材时，两块玻璃板之间周边需垫以硫化橡胶片，制备板材时，两块玻璃板之间周边需垫以硫化

5、橡胶片， 并用弹性夹具夹紧。采用弹性夹具的目的是为了调节并用弹性夹具夹紧。采用弹性夹具的目的是为了调节 板材厚度。板材厚度。 （ v 2.PMMA本体聚合本体聚合 返回 (3) )完成聚合：完成聚合： 将浇有预聚体的模具置于热水箱内加热，将浇有预聚体的模具置于热水箱内加热， 在在40-42下聚合至凝胶状，再将模具转入蒸下聚合至凝胶状，再将模具转入蒸 气加热箱内在气加热箱内在110下继续聚合下继续聚合3h，即可取出即可取出 模具冷却，得到产品。模具冷却，得到产品。 以上分段聚合的目的是可以有效地解决聚合以上分段聚合的目的是可以有效地解决聚合 放热的散热问题，并可解决一步聚合时的收缩放热的散热问题

6、，并可解决一步聚合时的收缩 量过大使制品尺寸难以控制的问题，还可以避量过大使制品尺寸难以控制的问题，还可以避 免将单体直接浇入模具中免将单体直接浇入模具中 返回 *6 3. PMMA性能性能 3.1 3.1 识别：识别：PMMA透明颗粒易燃烧、离火后继续透明颗粒易燃烧、离火后继续 燃烧，火焰颜色是浅蓝色，顶端白色、并带有燃烧，火焰颜色是浅蓝色，顶端白色、并带有 噼啪声，气味是强烈的花果臭、腐烂蔬菜味，噼啪声，气味是强烈的花果臭、腐烂蔬菜味， 融化、起泡。融化、起泡。 3.2PMMA又称有机玻璃，最大特点是透明性好，又称有机玻璃，最大特点是透明性好， 在所有常见塑料中透明性最好，透光率可达在所有

7、常见塑料中透明性最好，透光率可达 93% ；耐候性优秀、又有优异的尺寸稳定性；耐候性优秀、又有优异的尺寸稳定性 。 是非结晶性硬质材料是非结晶性硬质材料 返回 *7 3. PMMA其它性能其它性能 密度，密度，g/cm31.17-1.20 折光率，折光率，%1.494 最高连续使用温度，最高连续使用温度，80 拉伸强度，拉伸强度，MPa50-77 简支梁缺口冲击强度，简支梁缺口冲击强度，kJ/m25-15 弯曲强度，弯曲强度，MPa90-120 返回 *8 v透明塑料的透光率和玻璃透光率（透明塑料的透光率和玻璃透光率（3mm板材）板材） 玻璃玻璃91-95% PMMA93% PC92% GPS

8、90% AS89% PVC80-88% 透明透明ABS80-85% PET65% MBS PP、PE等等 返回 *9 v4.PMMA应用领域应用领域 v 1）揭示板、广告板、展板；）揭示板、广告板、展板； v 2）建筑照明方面：做透光天井、枝型灯照明盖）建筑照明方面：做透光天井、枝型灯照明盖 等；等； v 3）交通运输方面：飞机挡风玻璃，船舶、汽车）交通运输方面：飞机挡风玻璃，船舶、汽车 门窗上。门窗上。 v 4）体育方面：篮球篮板。）体育方面：篮球篮板。 v 5）制笔、军工、牙刷柄、仪器仪表的壳体。）制笔、军工、牙刷柄、仪器仪表的壳体。 返回 *10 1简介：简介：1937年由德国年由德国B

9、aryer公司开发，公司开发，1940年开始年开始 工业化生产。在主链上有许多重复工业化生产。在主链上有许多重复-NH-C-O-，是由，是由 多异氰酸酯多异氰酸酯与与多元醇多元醇反应制得的一类具有独特加工反应制得的一类具有独特加工 性能的高聚物，它分为两类，一类是体型分子结构，性能的高聚物，它分为两类，一类是体型分子结构， 属于热固性塑料，可用于制作各种硬度的泡沫塑料、属于热固性塑料，可用于制作各种硬度的泡沫塑料、 浇注成型各种弹性体；另一类为线性分子结构，属浇注成型各种弹性体；另一类为线性分子结构，属 热塑性塑料，主要用于合成革、弹性体、纤维（热塑性塑料，主要用于合成革、弹性体、纤维（氨氨

10、纶纶）、涂料、粘合剂等。）、涂料、粘合剂等。 v第十章聚氨酯第十章聚氨酯(聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯)（polyurethane,PU） 返回 *11 v 聚氨酯的主要原料是以甲苯二异氰酸酯（ 聚氨酯的主要原料是以甲苯二异氰酸酯（TDI） 或二苯甲烷二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)等多元异氰酸酯和多等多元异氰酸酯和多 元醇（聚醚型或聚酯型）在催化剂或固化剂的作用元醇（聚醚型或聚酯型）在催化剂或固化剂的作用 下进行遥爪聚合制得。由这几种材料不同配比可制下进行遥爪聚合制得。由这几种材料不同配比可制 得各种性能的聚氨酯。得各种性能的聚氨酯。 v MDI比比TDI反应活性高，挥发性小，作业时毒反

11、应活性高，挥发性小，作业时毒 性小，主要用于涂料和粘合剂。性小，主要用于涂料和粘合剂。 2.PU合成路线合成路线 返回 *12 v3PU的应用的应用 聚氨酯具有可发泡性、弹性、耐磨性、粘接性、聚氨酯具有可发泡性、弹性、耐磨性、粘接性、 耐低温性、耐溶剂性、耐老化性能优良，所以耐低温性、耐溶剂性、耐老化性能优良，所以 广泛应用于广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建机电、船舶、航空、车辆、土木建 筑、轻工、纺织等行业。筑、轻工、纺织等行业。 返回 *13 vPU产品产品 主要产品有泡沫塑料、橡胶、涂料、粘合主要产品有泡沫塑料、橡胶、涂料、粘合 剂、合成纤维、合成革等。剂、合成纤维、合成革等。

12、v TPU(热塑性聚氨酯热塑性聚氨酯) v 通常是由双官能团的通常是由双官能团的聚酯或聚醚二元醇 聚酯或聚醚二元醇、低分子二低分子二 元醇、二异氰酸酯元醇、二异氰酸酯反应生成。基本上是反应生成。基本上是线型线型聚合物。聚合物。 它由它由两部分两部分组成，一部分是长链二元醇与二异氰酸酯组成，一部分是长链二元醇与二异氰酸酯 反应生产的反应生产的低熔点柔软段低熔点柔软段；另一部分是低分子二元醇；另一部分是低分子二元醇 与二异氰酸酯反应生成的高与二异氰酸酯反应生成的高熔点刚性段熔点刚性段。调节组成和。调节组成和 用量比例，即可得到不同性能的用量比例，即可得到不同性能的TPU。按原料划分可。按原料划分可

13、 分为聚酯性分为聚酯性TPU、四氢呋喃均聚醚型、四氢呋喃均聚醚型TPU、聚己内酯、聚己内酯 TPU。产品有注塑的各种制件、挤出。产品有注塑的各种制件、挤出TPU管、压延管、压延 TPU膜等。膜等。 返回 *14 1.聚丙烯聚丙烯 丙纶丙纶 2.PET 涤纶涤纶 3.PA6 锦纶锦纶 4.PA 芳纶芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺) 5.PU 氨纶（魔卡）氨纶（魔卡） 用于纺织纤维的几种塑料用于纺织纤维的几种塑料 返回 *15 第十一章聚甲醛（第十一章聚甲醛（POM）Polyacetal 或或 Polyoxy nethylene） 1、 简介：聚甲醛又名聚氧化次甲基，分子主链上简介

14、：聚甲醛又名聚氧化次甲基，分子主链上 有（有（-CH2-0-）链节的线性高分子化合物。是本世）链节的线性高分子化合物。是本世 纪纪60年代问世的新型热塑性工程塑料，发展速度年代问世的新型热塑性工程塑料，发展速度 迅速。迅速。 返回 *16 v 2.POM合成路线合成路线 v 2.12.1均聚均聚POM：甲醛在各种催化剂作用下聚合，变：甲醛在各种催化剂作用下聚合，变 成相对分子量高的三聚甲醛，然后聚合而成。成相对分子量高的三聚甲醛，然后聚合而成。 v 2.2共聚共聚POM：由三聚甲醛与少量的其它共聚单体，：由三聚甲醛与少量的其它共聚单体， 如二氧戊环在催化剂的作用下，共聚而成。如二氧戊环在催化剂

15、的作用下，共聚而成。 返回 *17 均聚均聚POM的密度、结晶度、熔点都高，热稳定性的密度、结晶度、熔点都高，热稳定性 差，加工温度范围窄（约差，加工温度范围窄（约10度）；度）； 共聚共聚POM的密度、结晶度、熔点低于均聚的密度、结晶度、熔点低于均聚POM， 但热稳定性明显优于均聚但热稳定性明显优于均聚POM，加工温度宽（约，加工温度宽（约50 度）。度）。 v 3.均聚均聚POM与共聚与共聚POM的区别的区别 返回 *18 性能性能 均聚均聚POM 共聚共聚POM 密度（密度（g/cm3） 拉伸强度（拉伸强度（MPa） 伸长率（伸长率（%） 弹性模量（弹性模量（MPa） 弯曲强度（弯曲强度

16、（MPa） 缺口冲击强度（缺口冲击强度（kJ/m2） 无缺口冲击强度（无缺口冲击强度（kJ/m2） 熔点（熔点（） 热变形温度热变形温度() 耐寒温度（耐寒温度（） 连续工作温度（连续工作温度（） 成型收缩率（成型收缩率（%） 吸水率（吸水率（%） 结晶度（结晶度（%） 加工温度范围加工温度范围 190变色时间（变色时间（min 1.43 70 1520 3600 99 7.7 7590 175 165170 -60 8590 2.2 0.25 7285 约约10 95100 1.41 6062 60 2900 91 89 150 165 158 -60 100104 2 0.22 6275

17、约约50 110120 返回 *19 4. POM性能性能 4.14.1识别：识别：POM表面光滑、有光泽，易燃烧、离火表面光滑、有光泽，易燃烧、离火 后继续燃烧，火焰颜色是浅蓝色，初期火焰很小、后继续燃烧，火焰颜色是浅蓝色，初期火焰很小、 气味是刺激的甲醛味，眼睛和呼吸道有强烈反应，气味是刺激的甲醛味，眼睛和呼吸道有强烈反应， 融化。融化。 4.2 聚甲醛聚甲醛没有侧链、密度和结晶度高没有侧链、密度和结晶度高，综合性能，综合性能 优异。优异。POM的的耐磨性和自润滑性优越耐磨性和自润滑性优越，并且耐，并且耐 油、耐疲劳性能好，并且其油、耐疲劳性能好，并且其耐疲劳性是在常见的耐疲劳性是在常见的

18、 热塑性塑料中最好，热塑性塑料中最好，能耐能耐106次以上反复负荷的次以上反复负荷的 作用作用。 返回 *20 5. POM应用领域应用领域 应用领域：广泛用用于拉链、齿轮、轴承、滑板应用领域：广泛用用于拉链、齿轮、轴承、滑板 等。等。 返回 *21 v聚甲醛大量用于注射成型，也可进行挤出、吹塑等聚甲醛大量用于注射成型，也可进行挤出、吹塑等 各种成型。还可以机械加工。各种成型。还可以机械加工。 v聚甲醛一般是乳白色粒料，易吸湿，约聚甲醛一般是乳白色粒料，易吸湿，约0.25% ，吸，吸 湿后外观发雾，成型加工前须进行干燥，一般用热风湿后外观发雾，成型加工前须进行干燥，一般用热风 干燥器或在加料斗中进行干燥与预热。热风干燥温度干燥器或在加料斗中进行干燥与预热。热风干燥温度 80-90 ，4-6h物料厚度物料厚度25mm 。若在料斗中干燥预。若在料斗中干燥预 热，温度热，温度80 ，时间 ，时间1h，还附加上原料停留的时间。，还附加上原料停留的时间。 因聚甲醛是结晶性树脂，熔融时的粘度急剧变化。完因聚甲醛是结晶性树脂，熔融时的粘度急剧变化。完 全熔融后的聚甲醛粘度变化不大。全熔融后的聚甲醛粘度变化不大。 因提高温度对粘度的影响并不大，所以过于提高温度因提高温度对粘度的影响并不大，所以过于提高温度 是无益的。是无益的。 6 POM