工程塑料 第一章 绪论

1、第第1 1章章 绪绪 论论工工 程程 塑塑 料料Engineering Plastics授课教师：授课教师： 何何 东东 新新 E-mail: 第第1 1章章 绪绪 论论一、开设一、开设工程塑料工程塑料这门课的意义？这门课的意义？ 本课程是高分子材料与工程专业本课程是高分子材料与工程专业同生产和生活实际同生产和生活实际联系密切联系密切的一门选修课。的一门选修课。 是是高分子材料的一个分支高分子材料的一个分支，作为高分子材料与工程专，作为高分子材料与工程专业的学生，学习这门课，了解相关内容业的学生，学习这门课，了解相关内容非常必要非常必要。 具有优异的机械性能、耐热性能、电气性能、耐化学具有优异

2、的机械性能、耐热性能、电气性能、耐化学药品性能，药品性能，广泛应用广泛应用于电子电气、机械、仪表、汽车、航于电子电气、机械、仪表、汽车、航空、家用电器、办公设备、广播电视、邮电通讯以及新技空、家用电器、办公设备、广播电视、邮电通讯以及新技术领域，并渗透到建筑、包装、纺织、日用杂品等行业。术领域，并渗透到建筑、包装、纺织、日用杂品等行业。不仅与人们的衣、食、住、行密切相关，而且正发展成为不仅与人们的衣、食、住、行密切相关，而且正发展成为代替其它材料或其它材料无法代替的代替其它材料或其它材料无法代替的特殊材料特殊材料。 能开阔视野，深化所学专业知识，为将来能开阔视野，深化所学专业知识，为将来工作工

3、作和进一和进一步步深造深造奠定基础。奠定基础。有关有关工程塑料工程塑料这门课这门课第第1 1章章 绪绪 论论二、课程特点二、课程特点1 1 与与有机化学有机化学、高分子化学高分子化学和和高分子物理高分子物理等专业基础课程联系紧密。等专业基础课程联系紧密。2 2 遵循一般的材料遵循一般的材料科学科学研究方法研究方法3 3 应用性强应用性强4 4 内容多而散。内容多而散。加工加工制备制备成分成分组织组织结构结构性能性能第第1 1章章 绪绪 论论三、课程要求三、课程要求 通过学习应着重掌握材料成分、结构及加工过程通过学习应着重掌握材料成分、结构及加工过程与性能间的相互关系；与性能间的相互关系； 系统

4、掌握通用工程塑料和特种工程塑料主要品种系统掌握通用工程塑料和特种工程塑料主要品种的性能及应用的性能及应用; ; 了解工程塑料改性的一些原理、方法及相应内容。了解工程塑料改性的一些原理、方法及相应内容。 第第1 1章章 绪绪 论论月月 份份八八月月九月九月十月十月十一月十一月十二月十二月一月一月星期一星期一2951219192626310101717242431317 714142121282851219262 916星期二星期二3061320274 1118251 1815222961320273 10 17星期三星期三317142128285121219262629 916232330714

5、21284 11 18星期四星期四1 181522296 13202731017241 181522295 12 19星期五星期五291623307 1421284111825291623306 13 20星期六星期六310172418 15222951219263101724317 14 21星期日星期日411182529 9162330613202741118251 18 15 22周次周次一一二二三三四四五五 六六 七七八八九九十十十十一一十十二二十十三三十十四四十十五五十十六六十十七七十十八八十十九九二二十十二二十十一一高分子高分子08-1.208-1.2.3,4.3,4四、学习内容和

6、教学安排（共四、学习内容和教学安排（共3232学时）学时）第第1 1章章 绪论绪论第第2 2章章 聚酰胺聚酰胺(PA)(PA)第第3 3章章 热塑性聚酯热塑性聚酯(PBT(PBT、PET and so on)PET and so on)第第4 4章章 聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)(PC)第第5 5章章 聚苯醚聚苯醚(PPO)(PPO)和改性聚苯醚和改性聚苯醚(MPPO)(MPPO)第第6 6章章 聚甲醛聚甲醛(POM)(POM)第第7 7章章 特种工程塑料特种工程塑料第第1 1章章 绪绪 论论六、有关考试六、有关考试平时成绩平时成绩(20%)+(20%)+试卷成绩（闭卷试卷成绩（闭卷80%80%）

7、五、参考书五、参考书1.1.工程塑料工程塑料金国珍金国珍 化学工业出版社（化学工业出版社（20012001）2.2.工程塑料手册工程塑料手册(上、中、下上、中、下),石安富石安富,龚云表龚云表,上海科学技术出版上海科学技术出版社社,2002年年3.3.阻燃材料及应用技术阻燃材料及应用技术王永强王永强 化学工业出版社化学工业出版社(2003)(2003)4.4.塑料填充改性塑料填充改性刘英俊刘英俊 刘伯元刘伯元 中国轻工业出版社中国轻工业出版社(2000(2000年年2 2次印刷次印刷) )5.5.高分子材料概论高分子材料概论 韩冬冰韩冬冰 王慧敏王慧敏 中国石化出版社中国石化出版社(2003)

8、(2003)6.6.工程塑料及其应用工程塑料及其应用 樊新民樊新民 车剑飞车剑飞 机械工业出版社机械工业出版社(2006)7. 共混改性工程塑料共混改性工程塑料 邓如生邓如生 化学工业出版社化学工业出版社 (2003)8. 高分子材料高分子材料王澜王澜,王佩璋王佩璋,陆晓中陆晓中. 中国轻工业出版社中国轻工业出版社(2009)第第1 1章章 绪绪 论论内内 容容 简简 介介1.1 1.1 高分子材料的定义及其分类高分子材料的定义及其分类 1.2 1.2 塑料的定义及其分类塑料的定义及其分类 1.3 1.3 工程塑料的定义及其分类工程塑料的定义及其分类 1.4 1.4 工程塑料的主要性能特征工程

9、塑料的主要性能特征1.5 1.5 工程塑料的发展史、国内现状及其展望工程塑料的发展史、国内现状及其展望 1.6 1.6 工程塑料中涉及到的一些术语工程塑料中涉及到的一些术语 1.7 1.7 主要工程塑料助剂主要工程塑料助剂 第第1 1章章 绪绪 论论1.1 1.1 高分子材料的定义及其分类高分子材料的定义及其分类1. 1. 高分子材料的定义高分子材料的定义又称聚合物材料，是以聚合物为又称聚合物材料，是以聚合物为基体组分基体组分的材料，主的材料，主要包括塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合要包括塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合剂、涂料和功能高分子等。剂、涂料和功能高分子等。第第1 1

10、章章 绪绪 论论2. 2. 高分子材料的分类（按用途）高分子材料的分类（按用途）高分子材料塑料 橡胶 纤维 聚合物基复合材料 粘合剂 涂料 功能高分子 第第1 1章章 绪绪 论论橡胶 通用橡胶 特种橡胶 其它橡胶 天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶和丁胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶和丁腈橡胶等腈橡胶等 硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚硫橡胶和聚醚橡胶等酯橡胶、聚硫橡胶和聚醚橡胶等 热塑性弹性体（如热塑性弹性体（如SBSSBS、SISSIS、TPOTPO等）等）合成胶乳（如丁

11、苯、丁腈胶乳等）合成胶乳（如丁苯、丁腈胶乳等）粉末橡胶（丁苯、丁腈橡胶等）粉末橡胶（丁苯、丁腈橡胶等）液体橡胶等液体橡胶等 第第1 1章章 绪绪 论论纤维 天然纤维 化学纤维 植物纤维 动物纤维 人造纤维 合成纤维 矿物纤维 棉花、麻等棉花、麻等 羊毛、蚕丝等羊毛、蚕丝等 石棉等石棉等 ( (普通、新型普通、新型) )粘胶纤维、硝酸酯纤粘胶纤维、硝酸酯纤维、醋酸酯纤维、铜铵纤维、人造维、醋酸酯纤维、铜铵纤维、人造蛋白纤维等蛋白纤维等 普通纤维 特种纤维 聚酯纤维、聚酯纤维、PANPAN纤维、含纤维、含氯纤维、聚酰胺纤维、聚氯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维烯烃纤维、聚乙烯醇纤维 聚四

12、氟乙烯纤维、酚醛纤维、聚四氟乙烯纤维、酚醛纤维、碳纤维、聚芳纶纤维、聚氨碳纤维、聚芳纶纤维、聚氨酯纤维、聚酰亚胺纤维酯纤维、聚酰亚胺纤维 第第1 1章章 绪绪 论论聚合物基复合材料 热固性聚合物基复合材料 热塑性聚合物基复合材料 包括聚合物基体、包括聚合物基体、增强材料和添加剂增强材料和添加剂( (如偶联剂、增韧剂、如偶联剂、增韧剂、稀释剂、抗氧剂、稀释剂、抗氧剂、脱膜剂、光脱膜剂、光 稳定剂、稳定剂、填料和其它助剂填料和其它助剂) ) 第第1 1章章 绪绪 论论粘合剂 热固性高分子胶粘剂 热塑性高分子胶粘剂橡胶型胶粘剂 结构型胶粘剂 耐热型胶粘剂 第第1 1章章 绪绪 论论涂料 粉末涂料 水

13、性涂料 紫外线固化涂料 防火涂料 第第1 1章章 绪绪 论论功能高分子 离子交换树脂 高分子吸附剂 光敏性高分子 磁性记录材料 第第1 1章章 绪绪 论论1.2 1.2 塑料的定义及其分类塑料的定义及其分类1.1.塑料的定义塑料的定义以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成主要成分分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅辅助成分助成分，在加工过程中能流动成型的材料。，在加工过程中能流动成型的材料。合成树脂合成树脂是人们采用化学方法，人工合成出来的一种与天然树是人们采用化学方法，人工合成出来的一种与

14、天然树脂类似的有机高分子材料。脂类似的有机高分子材料。第第1 1章章 绪绪 论论2. 2. 塑料的分类塑料的分类 塑料 通用塑料 工程塑料 特种塑料 PEPE、PPPP、PVCPVC、PSPS、ABSABS、酚醛塑料、氨基、酚醛塑料、氨基塑料等塑料等 PAPA、PCPC、POMPOM、PPOPPO、PETPET和和PBTPBT等等 氟塑料、有机硅等氟塑料、有机硅等 通用工程塑料 特种工程塑料 PPSPPS、PIPI、PSFPSF、PEKPEK、PARPAR、LCPLCP和和PTFEPTFE等等 按使用性能按使用性能 一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般，主要作为非结构材料使用

15、的塑料一般指具有特种功能，可用于航空航天等特殊应用领域的塑料 第第1 1章章 绪绪 论论 按理化特性按理化特性 塑料 热固性塑料热固性塑料 热塑性塑料热塑性塑料 烃类塑料烃类塑料 酚醛塑料、氨基塑料酚醛塑料、氨基塑料(脲脲-甲醛甲醛-三聚氰胺三聚氰胺-甲醛等甲醛等) 不饱和聚酯、环氧树脂等不饱和聚酯、环氧树脂等 PVC、PTFE、聚醋酸乙、聚醋酸乙烯酯等烯酯等甲醛交联型甲醛交联型 其它交联型其它交联型 PE、PP、PS等等 含极性基团的含极性基团的乙烯基类塑料乙烯基类塑料 热塑性工热塑性工程塑料程塑料 热塑性纤维热塑性纤维素类塑料素类塑料 POM、PA、PC、PPO、PET、PI、PPS、PT

16、FE等等醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、玻璃纸等素、玻璃纸等在受热或其它条件下能固化或具有不溶不熔特性的塑料 在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料 第第1 1章章 绪绪 论论 按加工方法按加工方法 塑料 挤出成型塑料 模压成型塑料 压延成型塑料 注射成型塑料 吹塑成型塑料 第第1 1章章 绪绪 论论1.3 1.3 工程塑料的定义及其分类工程塑料的定义及其分类1.1.工程塑料的定义工程塑料的定义能承受一定的外力作用，有良好的机械性能和尺寸稳能承受一定的外力作用，有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下能保持其优异性能，可作为定性，在高、低温下能保持其优异性能，可作

17、为工程结工程结构制件构制件使用的塑料，包括通用工程塑料和特种工程塑料使用的塑料，包括通用工程塑料和特种工程塑料（高性能工程塑料或超级工程塑料）。（高性能工程塑料或超级工程塑料）。 第第1 1章章 绪绪 论论2. 2. 工程塑料的分类工程塑料的分类 按化学组成按化学组成 工程塑料 聚酯类 聚醚类 含杂环化合物 聚酰胺类 含氟塑料类 聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、聚苯酯等苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、聚苯酯等尼龙尼龙6、尼龙、尼龙66等等 聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮等聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮等 聚四氟乙烯、聚三氟乙烯

18、、聚偏聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等氟乙烯、聚氟乙烯等 聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚苯并咪聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚苯并咪唑等唑等 第第1 1章章 绪绪 论论 按聚合物的物理状态按聚合物的物理状态 工程塑料 结晶型工程塑料 无定型工程塑料 聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚苯酯、聚醚醚酮、醇酯、聚苯硫醚、聚苯酯、聚醚醚酮、氟树脂氟树脂 聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜类、聚芳酯聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜类、聚芳酯 按评价工程塑料的耐热性按评价工程塑料的耐热性 工程塑料 通用工程塑料 特种工程塑料 聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛

19、、聚苯醚、热塑性聚酯热塑性聚酯 聚苯硫醚、聚酰亚胺类、聚醚类、聚聚苯硫醚、聚酰亚胺类、聚醚类、聚醚酮类、聚芳酯、聚苯酯、热致性液醚酮类、聚芳酯、聚苯酯、热致性液晶聚合物、氟塑料晶聚合物、氟塑料 长期使用温度长期使用温度100-150100-150长期使用温度长期使用温度150,150,热变形温度热变形温度200第第1 1章章 绪绪 论论1.4 1.4 工程塑料的主要性能特征工程塑料的主要性能特征 工程塑料的性能主要取决于聚合物的工程塑料的性能主要取决于聚合物的化学组成化学组成、分子量大小分子量大小及及其其分布分布，分子结构分子结构和和物理形态物理形态等因素。主要性能有以下几点：等因素。主要性能

20、有以下几点： 相对密度小相对密度小 PA(1.14)、PC(1.2)、POM(1.42)、PPO(1.06)、PBT(1.21)比水略大，一般为钢铁的比水略大，一般为钢铁的1/4，铝，铝的的1/2，约为大多数有色金属的，约为大多数有色金属的1/81/5。这对减轻车辆、。这对减轻车辆、飞行器等的自重，节约能源意义重大。飞行器等的自重，节约能源意义重大。 比强度高比强度高 纤维增强工程塑料具有与金属材料相抗衡纤维增强工程塑料具有与金属材料相抗衡的比强度的比强度 耐热性好耐热性好 与通用塑料相比与通用塑料相比，工程塑料的突出性能特，工程塑料的突出性能特点是耐热性能优异。玻纤增强后的耐热温度更高。点是

21、耐热性能优异。玻纤增强后的耐热温度更高。第第1 1章章 绪绪 论论 化学稳定性好化学稳定性好 对酸、碱以及一般有机溶剂均有良对酸、碱以及一般有机溶剂均有良好的耐腐蚀性。好的耐腐蚀性。 电绝缘性能优良电绝缘性能优良 机械性能优良机械性能优良 在较宽的温度范围内，具有优异的在较宽的温度范围内，具有优异的抗冲击、耐疲劳性能；减摩、耐磨、自润滑。抗冲击、耐疲劳性能；减摩、耐磨、自润滑。 耗能少耗能少 工程塑料可采用注塑、挤出、吹塑等成型工程塑料可采用注塑、挤出、吹塑等成型工艺，与加工金属铸件相比，节能、节时、降低成本。工艺，与加工金属铸件相比，节能、节时、降低成本。 尺寸稳定性好尺寸稳定性好 能进行精

22、密成型。能进行精密成型。第第1 1章章 绪绪 论论工程塑料的成型加工工艺第第1 1章章 绪绪 论论1.5 1.5 工程塑料的发展史、国内现状及其展望工程塑料的发展史、国内现状及其展望 1. 1. 发展史发展史工程塑料作为塑料工业的重要分支和新的发展点，是工程塑料作为塑料工业的重要分支和新的发展点，是在塑料工业的在塑料工业的高分子理论基础高分子理论基础和和生产实践的大环境生产实践的大环境中成中成长起来的。长起来的。它随着汽车工业、电子电器工业、信息技术、航空航它随着汽车工业、电子电器工业、信息技术、航空航天以及主要是国防军工的特殊要求，在通用塑料的基础天以及主要是国防军工的特殊要求，在通用塑料的

23、基础上于上于2020世纪世纪5050年代年代崛起崛起的一类新型高分子材料。的一类新型高分子材料。它是它是新材料新材料领域最活跃、最有前景的领域，先进的工领域最活跃、最有前景的领域，先进的工程塑料体现着国家的工业水平，也是开发和生产许多先程塑料体现着国家的工业水平，也是开发和生产许多先进产品的重要基础。进产品的重要基础。第第1 1章章 绪绪 论论W.H.Carothers 开发开发聚酰胺聚酰胺研究并于研究并于1931年申请专利，年申请专利，1939年杜邦公司开始组织生产；年杜邦公司开始组织生产；1956年，杜邦公司成功开发出年，杜邦公司成功开发出均聚甲醛均聚甲醛，1959年实现年实现产业化；产业

24、化；1962年，美国塞拉尼斯公司生产年，美国塞拉尼斯公司生产共聚甲醛共聚甲醛；1958年，德国拜耳公司开发生产了年，德国拜耳公司开发生产了酯交换法聚碳酸酯酯交换法聚碳酸酯；1960年，美国通用电气公司开发生产了年，美国通用电气公司开发生产了光气化法聚碳光气化法聚碳酸酯酸酯；1964年，美国通用电气公司开发年，美国通用电气公司开发聚苯醚聚苯醚；1966年，美国通用电气公司对年，美国通用电气公司对聚苯醚成功地改性聚苯醚成功地改性，产，产品应用领域扩大；品应用领域扩大；第第1 1章章 绪绪 论论 1970 1970年，美国塞拉尼斯公司开发出热塑性聚酯类的年，美国塞拉尼斯公司开发出热塑性聚酯类的聚聚对

25、苯二甲酸丁二醇酯对苯二甲酸丁二醇酯； 19641964年，美国杜邦公司成功开发出迄今耐热性能最佳年，美国杜邦公司成功开发出迄今耐热性能最佳的的聚酰亚胺聚酰亚胺，后又相继开发出，后又相继开发出聚砜类树脂聚砜类树脂、聚苯硫醚聚苯硫醚等等耐高温工程塑料。耐高温工程塑料。 19801980年，英国卜内门公司开发成功熔点高达年，英国卜内门公司开发成功熔点高达336336的的聚醚醚酮聚醚醚酮。 19961996年，美国陶氏化学公司和日本出光化学公司成功年，美国陶氏化学公司和日本出光化学公司成功的以茂金属为催化剂体系合成的以茂金属为催化剂体系合成间规聚苯乙烯间规聚苯乙烯，并实现工，并实现工业化。业化。第第1

26、 1章章 绪绪 论论第第1 1章章 绪绪 论论2. 2. 工程塑料的国内发展现状工程塑料的国内发展现状 工程塑料树脂工程塑料树脂均能国内生产均能国内生产，聚合能力已经达到，聚合能力已经达到6060万万吨左右，改性材料生产量也有吨左右，改性材料生产量也有200200多万吨。过去西方多万吨。过去西方对我国禁运的特种工程塑料树脂，现在国内几乎都有对我国禁运的特种工程塑料树脂，现在国内几乎都有生产，并且能够少量出口。生产，并且能够少量出口。中国的工程塑料工业，随着国民经济快速发展，实现中国的工程塑料工业，随着国民经济快速发展，实现了了跨越式进步跨越式进步。已逐步形成了具有树脂合成、塑料改。已逐步形成了

27、具有树脂合成、塑料改性与合金、助剂生产、塑机模具制造、加工应用等相性与合金、助剂生产、塑机模具制造、加工应用等相关配套能力的完整产业链。关配套能力的完整产业链。存在的问题存在的问题 1)树脂合成树脂合成工艺工艺比较落后，比较落后，品种品种少，少，质量质量不够稳定；不够稳定； 2)改性加工装置小而分散，经济改性加工装置小而分散，经济效益效益较差；较差； 3)科技科技开发开发进展缓慢，自主进展缓慢，自主创新创新能力较弱，科技成果工程化、能力较弱，科技成果工程化、产业化仍制约着行业发展；产业化仍制约着行业发展； 4)行业集中度低，有实力的骨干企业少，市场竞争力较差。行业集中度低，有实力的骨干企业少，

28、市场竞争力较差。第第1 1章章 绪绪 论论3. 3. 工程塑料的发展前景与展望工程塑料的发展前景与展望 技术创新日益深化，是技术创新日益深化，是2121世纪工程塑料发展的主题世纪工程塑料发展的主题 应用创新技术改造传统工艺；应用创新技术改造传统工艺；(PC;PA66(PC;PA66单体己二酸单体己二酸) )工程塑料的工程塑料的合金化合金化和和复合化复合化是开发高性能合成材料的是开发高性能合成材料的重要途径。重要途径。当今高分子材料的发展方向是当今高分子材料的发展方向是高性能化高性能化、功能化功能化和和多元化多元化。1)1)工程塑料合金化工程塑料合金化 目的是优化组合，实现性能互补。目的是优化组

29、合，实现性能互补。合金的主要制备技术：合金的主要制备技术：互穿网络技术、原位复合技术、互穿网络技术、原位复合技术、反应反应增容技术增容技术、接枝共聚和嵌段共聚技术等。、接枝共聚和嵌段共聚技术等。反应性反应性增容品种和增容品种和增容工艺增容工艺是反应增容合金化的核心技术。是反应增容合金化的核心技术。热致性液晶聚合物合金，前景宽广。热致性液晶聚合物合金，前景宽广。耐热性耐热性和和功能性功能性合金新品种是合金新品种是合金化合金化的开发重点。的开发重点。第第1 1章章 绪绪 论论2)2)工程塑料复合化工程塑料复合化仿生高分子复合材料将成为研究重点仿生高分子复合材料将成为研究重点 制备与生物高制备与生物

30、高分子复合材料相仿的聚合物基复合材料有望获得新突破。分子复合材料相仿的聚合物基复合材料有望获得新突破。它的成功将给相关科学领域，如生物医用高分子材料和它的成功将给相关科学领域，如生物医用高分子材料和药物释放载体材料等带来新发展。药物释放载体材料等带来新发展。机敏和智能复合材料将进入实用化。电子信息技术对机敏和智能复合材料将进入实用化。电子信息技术对材料性能要求的提高是推动器。材料性能要求的提高是推动器。高性能聚合物基体的复合材料将加快发展。高性能聚合物基体的复合材料将加快发展。纳米复合材料的发展潜能巨大。纳米复合材料的发展潜能巨大。第第1 1章章 绪绪 论论“零垃圾零垃圾”、“零排放零排放”、

31、“高的资源再生率高的资源再生率”以及以及“环境友好产品环境友好产品的生产的生产”是是21世纪规范企业环保行为世纪规范企业环保行为的共同要求。的共同要求。生产和使用塑料，生产和使用塑料，“以塑代钢以塑代钢”、“以塑代木以塑代木”，特别，特别是是工程塑料的应用是节约能源和资源的重要举措工程塑料的应用是节约能源和资源的重要举措。因此。因此在国家中长期科技发展纲要中将在国家中长期科技发展纲要中将“复合材料、功能高分复合材料、功能高分子材料、子材料、工程塑料工程塑料及低成本化、新型及低成本化、新型塑料合金塑料合金生产生产”作作为产业结构调整，发展高新技术的重点选项。为产业结构调整，发展高新技术的重点选项

32、。第第1 1章章 绪绪 论论1.6 1.6 工程塑料中涉及到的一些术语工程塑料中涉及到的一些术语 (1)密度与相对密度密度与相对密度(Density and relative density) (2)熔点与凝固点熔点与凝固点(Melting point and Freezing point)(3)熔点范围熔点范围(Melting range) (4)结晶点结晶点(Crystal point) (5)倾点倾点(Pour point) (6)沸点沸点(Boiling point) (7)沸程沸程(Boiling range) (8)升华升华(Sublimation) (9)蒸发速度蒸发速度(Vap

33、orizing velocity) (10)蒸气压蒸气压(Vapor pressure) (11)共沸共沸(Azeotrope) (12)折射率折射率(Refractive index) (13)闪点闪点(Flashing point) (14)燃点燃点(Ignition point) (15)自燃点自燃点(Spontaneous ignition point) (16)爆炸极限爆炸极限(Explosive limits) (17)粘度粘度(Viscosity) (18)门尼粘度门尼粘度(Mooney viscosity) (19)溶解度溶解度(Solubility) (20)溶解度参数溶解度

34、参数(Solubility parameter) (21)表面张力和表面能表面张力和表面能(Surface tension and surface energy) (22)比热容比热容(Specific heat capacity) (23)热导率热导率(Thermal conductivity) (24)水分水分(Water content) 第第1 1章章 绪绪 论论(25)吸水性吸水性(Water absorption) (26)灰分灰分(Ash) (27)针入度针入度(Needle penetration) (28)硬度硬度(Hardness) (29)苯胺点苯胺点(Aniline p

35、oint；A.P.) (30)体积电阻率体积电阻率(Volume resistivity) (31)吸油量吸油量(Oil absorption) (32)酸值酸值(Acid value) (33)羟值羟值(Hydroxyl value) (34)碘值碘值(Iodine value) (35)环氧值环氧值(Epoxy value) (37)HLB值值(HLB value) (Hydrophile-Lipophile-Balance) (38)临界胶束浓度临界胶束浓度(Critical micell concentration) (39)波美度波美度(Degree Baume) (40)固体含量固

36、体含量(Solid content) (41)表面活性剂表面活性剂(Surfaceactive agent) (42)相对湿度相对湿度(Relative humitity) (43)表观密度表观密度(Apparent density) (44)同分异构体同分异构体(Isomer) (45)相对分子质量相对分子质量(Relative molecular mass) (46)数均分子量数均分子量(Number average molecular weight) (47)聚合度聚合度(Degree of polymerization) (48)分子量分布分子量分布(Molecular weight

37、distribution)(49)均聚物均聚物(Homopolymer)(50)共聚物共聚物(Copolymer) 第第1 1章章 绪绪 论论(51)接枝共聚物接枝共聚物(Graft copolymer) (52)预聚物预聚物(Prepolymer) (53)玻璃化温度玻璃化温度(Glass transition temperature) (54)脆化温度脆化温度(Brittle temperature) (55)热变形温度热变形温度(Heat deflection temperature under load) (56)最低成膜温度最低成膜温度(Minimum filming tempera

38、ture) (57)软化点软化点(Softening point) (58)马丁耐热试验马丁耐热试验(Martens test) (59)维卡软化点试验维卡软化点试验(Vicat softening point test) (60)熔体指数熔体指数(Melt index) (61)应力松弛应力松弛(Stress relaxation) (62)蠕变蠕变(Creep) (63)收缩率收缩率(Shrinkage ration) (64)内应力内应力(Internal stress) (65)拉伸强度拉伸强度(Tensile strength) (66)剪切强度剪切强度(Shear strength

39、) (67)剥离强度剥离强度(Peel strength) (68)比强度比强度(Specific strength) (69)伸长率伸长率(Elongation) (70)溶胀溶胀(Swelling) (71)乳化乳化(Emulsion) (72)糊化糊化(Gelatinization) (73)相容性相容性(Compatibility) (74)塑炼塑炼(Mastication) (75)混炼混炼(Milling) (76)硫化硫化(Valcanization) (77)交联交联(Crosslinking) (78)焦烧焦烧(Scorching) 第第1 1章章 绪绪 论论(79)耐油性耐

40、油性(Oil resistance) (80)耐溶剂性耐溶剂性(Solvent resistance) (81)耐化学性耐化学性(Chemical resistance) (82)耐水性耐水性(Water resistance) (83)耐燃性耐燃性(Flame resistance) (84)耐候性耐候性(Weatherability) (85)耐久性耐久性(Permanence) (86)老化老化(Aging) (87)半数致死量半数致死量(Lethal dose) (88) 贮存期贮存期(Storage life；shelf life) 第第1 1章章 绪绪 论论1.7 1.7 主要主要

41、工程塑料助剂工程塑料助剂 由于工程塑料助剂能赋予工程塑料以新的性能，包由于工程塑料助剂能赋予工程塑料以新的性能，包括高性能、多功能等，或提高原有性能，或改善加工括高性能、多功能等，或提高原有性能，或改善加工性、延长使用寿命、降低能耗、提高生产效率，是一性、延长使用寿命、降低能耗、提高生产效率，是一个个高技术含量高技术含量，高附加值高附加值的行业，只要市场开发好，的行业，只要市场开发好，也是一个高回报率的行业。近年来，研究工作相当活也是一个高回报率的行业。近年来，研究工作相当活跃，且随工程塑料的增长而增长。跃，且随工程塑料的增长而增长。发展方向发展方向：高效、低毒、多功能化和性能优化高效、低毒、

42、多功能化和性能优化主要工程塑料助剂包括主要工程塑料助剂包括阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、化学发泡剂、润滑剂、偶联剂、抗电弧剂抗静电剂、化学发泡剂、润滑剂、偶联剂、抗电弧剂和抗电弧径迹剂、相容剂（增容剂）、成核剂。和抗电弧径迹剂、相容剂（增容剂）、成核剂。帮助完成工程塑料树脂帮助完成工程塑料树脂合成和树脂后加工的低合成和树脂后加工的低分子量化合物。分子量化合物。第第1 1章章 绪绪 论论1 1 阻燃剂阻燃剂 可提高高分子材料的耐燃性，可提高高分子材料的耐燃性，延缓延缓燃烧速度或燃烧速度或阻止阻止它它燃烧。燃烧。 按元素种类按元素种类 阻燃剂阻燃剂 卤系卤系 卤卤-

43、 -磷系磷系 钼系钼系 有机磷系有机磷系 氮系氮系 硅系硅系 铝铝- -镁系镁系 元素周期表中元素周期表中第第A的的N、P、Sb、Bi的化合物；的化合物；A的的Cl、Br的化合物；的化合物；A的的B、Al的化合物；的化合物；Si、Mo的化合物。的化合物。机理：通过物理和化学途径机理：通过物理和化学途径切断燃烧循环切断燃烧循环气相阻燃气相阻燃(产生不燃气体产生不燃气体)凝聚相阻燃凝聚相阻燃(形成保护皮膜形成保护皮膜)中断热交换中断热交换(吸热降温吸热降温)第第1 1章章 绪绪 论论阻燃剂阻燃剂膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂 成炭阻燃剂成炭阻燃剂 阻燃剂阻燃剂无机阻燃剂无机阻燃剂 有机阻燃剂有机阻燃剂

44、高分子阻燃剂高分子阻燃剂 按阻燃作用按阻燃作用 按化学结构按化学结构 按阻燃剂和被阻燃材料的关系按阻燃剂和被阻燃材料的关系 阻燃剂阻燃剂添加型阻燃剂添加型阻燃剂 反应型阻燃剂反应型阻燃剂 第第1 1章章 绪绪 论论 卤系阻燃剂卤系阻燃剂阻燃效率高、价格适中、性价比优异，因阻燃效率高、价格适中、性价比优异，因而成为世界上产量最大的有机阻燃剂之一。不足之处是而成为世界上产量最大的有机阻燃剂之一。不足之处是在热裂解或燃烧时生成较多的在热裂解或燃烧时生成较多的烟和腐蚀性烟和腐蚀性气体，并受二气体，并受二噁英问题干扰，噁英问题干扰，存在环境污染及毒性问题。存在环境污染及毒性问题。 卤系阻燃剂包括溴系、氯

45、系和溴卤系阻燃剂包括溴系、氯系和溴-氯系有机化合物，氯系有机化合物，其中溴系阻燃剂在工程塑料中使用最多，与协效剂其中溴系阻燃剂在工程塑料中使用最多，与协效剂Sb2O3并用，阻燃效果更佳。并用，阻燃效果更佳。第第1 1章章 绪绪 论论 代表性的阻燃剂代表性的阻燃剂有十溴二苯醚、四溴双酚有十溴二苯醚、四溴双酚A A碳酸酯齐碳酸酯齐聚物、聚五溴苯基丙烯酸酯、十二氯戊环十八碳聚物、聚五溴苯基丙烯酸酯、十二氯戊环十八碳-7-7，15-15-二烯（二烯（得克隆得克隆）、溴代环氧齐聚物、溴代三甲苯氢）、溴代环氧齐聚物、溴代三甲苯氢化茚、化茚、1 1，2-2-双（四溴邻二甲酰亚胺）乙烷、聚二溴苯双（四溴邻二甲

46、酰亚胺）乙烷、聚二溴苯基醚和溴代聚苯乙烯等。其中基醚和溴代聚苯乙烯等。其中得克隆得克隆是热塑性工程塑料是热塑性工程塑料中仅用的一种含氯阻燃剂，主要用于尼龙中协效剂，可中仅用的一种含氯阻燃剂，主要用于尼龙中协效剂，可用氧化铁、硼酸锌或氧化锌全部或部分取代用氧化铁、硼酸锌或氧化锌全部或部分取代SbSb2 2O O3 3。第第1 1章章 绪绪 论论 含磷阻燃剂含磷阻燃剂包括包括红磷、水溶性的无机磷酸盐类、不溶红磷、水溶性的无机磷酸盐类、不溶性的聚磷酸铵、性的聚磷酸铵、有机磷酸酯有机磷酸酯、膦酸酯类膦酸酯类、氧化膦类、氯、氧化膦类、氯烃基磷酸酯类、溴芳烃基磷酸酯类和烃基磷酸酯类、溴芳烃基磷酸酯类和磷磷

47、- -氮化合物氮化合物等。等。红磷是极有效的阻燃剂，可用于含氧聚合物，如红磷是极有效的阻燃剂，可用于含氧聚合物，如PCPC、PETPET、PBTPBT、PPOPPO。需指出需指出：红磷能与大气中的水汽反应生成有：红磷能与大气中的水汽反应生成有毒毒的磷化的磷化氢，因此工业产品需作稳定化处理和包覆。氢，因此工业产品需作稳定化处理和包覆。 磷酸铵是尼龙类的有效阻燃剂，原因在于磷酸铵与滞磷酸铵是尼龙类的有效阻燃剂，原因在于磷酸铵与滞留的氨长久加热生成一种极其稳定的留的氨长久加热生成一种极其稳定的交联无机聚合物交联无机聚合物- -磷酰氮。磷酰氮。第第1 1章章 绪绪 论论 无机氢氧化物因为易处理，相对无

48、毒，不产生有毒、无机氢氧化物因为易处理，相对无毒，不产生有毒、有腐蚀性的气体，而且抑烟，比卤、磷阻燃体系便宜，有腐蚀性的气体，而且抑烟，比卤、磷阻燃体系便宜，是非常重要的阻燃剂。是非常重要的阻燃剂。 这类阻燃剂包括这类阻燃剂包括Al(OH)Al(OH)3 3、Mg(OH)2 2、水镁石、水镁石(Mg(OH)(Mg(OH)2 2的天然形式的天然形式) )、水菱镁石、水菱镁石(MgCO(MgCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2的混合物的混合物) )、碱、碱性草酸铝和磷酸铝等。其中性草酸铝和磷酸铝等。其中Al(OH)3 3是应用最广泛的阻是应用最广泛的阻燃剂，其次是燃剂，其次是Mg(OH)2

49、 2。磷酸铝对含氧聚合物，如热塑。磷酸铝对含氧聚合物，如热塑性聚酯性聚酯(PET(PET、PBT)PBT)及聚酰胺等，阻燃效果非常明显。及聚酰胺等，阻燃效果非常明显。第第1 1章章 绪绪 论论 增效化合物能达到减少无机氢氧化合物阻燃剂的用量，增效化合物能达到减少无机氢氧化合物阻燃剂的用量，并保持足够阻燃性能和提高物理性能的目的，因此受到并保持足够阻燃性能和提高物理性能的目的，因此受到研究者的关注。如研究者的关注。如无机氢氧化物与无机氢氧化物与SbSb2 2O O3 3( (加入硼酸锌代加入硼酸锌代替部分替部分SbSb2 2O O3 3) )组合组合、无机氢氧化物与含钼化合物无机氢氧化物与含钼化

50、合物( (如氧如氧化钼和各种钼酸盐化钼和各种钼酸盐) )的各种组合的各种组合、无机氢氧化物与红磷无机氢氧化物与红磷的配合的配合、无机氢氧化物与含硅化合物的配合无机氢氧化物与含硅化合物的配合，添加成炭，添加成炭剂剂( (如细炭粉、如细炭粉、PANPAN纤维等纤维等) )、过渡金属、金属硝酸盐等。、过渡金属、金属硝酸盐等。第第1 1章章 绪绪 论论 含硅阻燃剂含硅阻燃剂是被寄予较大期望的一类新型阻燃剂，包是被寄予较大期望的一类新型阻燃剂，包括聚硅氧烷（更多是聚二甲基硅烷、硅树脂）、硅胶括聚硅氧烷（更多是聚二甲基硅烷、硅树脂）、硅胶-碳酸钾、硅酸盐、聚合物碳酸钾、硅酸盐、聚合物/粘土纳米复合材料等。

51、粘土纳米复合材料等。 已获得应用的已获得应用的氮系阻燃剂氮系阻燃剂主要有主要有双氰胺、联二脲、胍双氰胺、联二脲、胍盐、三聚氰胺及其盐盐、三聚氰胺及其盐。这类阻燃剂主要通过分解吸热及。这类阻燃剂主要通过分解吸热及生成不燃性气体以稀释可燃物而发挥作用，主要特点是生成不燃性气体以稀释可燃物而发挥作用，主要特点是无色、无卤、低毒、低烟、不产生腐蚀性气体。无色、无卤、低毒、低烟、不产生腐蚀性气体。 双氰胺双氰胺又称二氰二胺、二聚氨基氰、氨基胍，结构式又称二氰二胺、二聚氨基氰、氨基胍，结构式为：为： ，用于制造防火涂料、阻燃胶粘剂、阻，用于制造防火涂料、阻燃胶粘剂、阻燃木材以及作为聚酰胺阻燃剂。燃木材以及

52、作为聚酰胺阻燃剂。 CNHNH2NHCN第第1 1章章 绪绪 论论 胍胍又称氨基脲，结构式为：又称氨基脲，结构式为： ，是一种强碱，是一种强碱，游离的胍不稳定，它的盐是优良的阻燃剂。常用的胍盐游离的胍不稳定，它的盐是优良的阻燃剂。常用的胍盐阻燃剂有碳酸胍、磷酸胍、氨基磺酸胍。阻燃剂有碳酸胍、磷酸胍、氨基磺酸胍。 三聚氰胺三聚氰胺又称蜜胺，化学名称为又称蜜胺，化学名称为2,4,6-三氨基三氨基-1,3,5-三三嗪，结构式为：嗪，结构式为： 在在250450间分解吸收大量的热，并放出氨同时形间分解吸收大量的热，并放出氨同时形成多种缩聚物，还可促进高聚物炭化，作为阻燃剂可用成多种缩聚物，还可促进高聚

53、物炭化，作为阻燃剂可用于于PA、PPO。三聚氰胺的盐包括三聚氰胺磷酸盐、三。三聚氰胺的盐包括三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐，作为阻燃剂，可用于聚氰胺氰脲酸盐，作为阻燃剂，可用于PA、聚酯等高、聚酯等高聚物的阻燃。聚物的阻燃。CNH2NH2NHCNNCCNNH2NH2NH2第第1 1章章 绪绪 论论 其它一些无机阻燃剂或消烟剂包括其它一些无机阻燃剂或消烟剂包括锑系阻燃剂、硼系锑系阻燃剂、硼系阻燃剂、钙化合物、锡化合物、钼化合物和铁化合物阻燃剂、钙化合物、锡化合物、钼化合物和铁化合物等。等。 锑系阻燃剂的主要品种是锑系阻燃剂的主要品种是Sb2O3、胶体、胶体Sb2O5五氧化二五氧化二锑和锑酸钠。

54、氧化锑几乎总是与卤素并用，这是锑和锑酸钠。氧化锑几乎总是与卤素并用，这是阻燃领阻燃领域内典型的协同效应域内典型的协同效应。锑系阻燃剂在单独使用时阻燃效。锑系阻燃剂在单独使用时阻燃效果不明显，除非被阻燃的聚合物已含有卤素。其中最重果不明显，除非被阻燃的聚合物已含有卤素。其中最重要和应用最广的是要和应用最广的是Sb2O3 ，它几乎是所有卤系阻燃剂的，它几乎是所有卤系阻燃剂的协效剂。但对聚酯和聚碳酸酯以用锑酸钠为宜，因为三协效剂。但对聚酯和聚碳酸酯以用锑酸钠为宜，因为三氧化二锑有引起降解催化的作用，特别是在需要捕捉卤氧化二锑有引起降解催化的作用，特别是在需要捕捉卤化氢的重要场合。化氢的重要场合。 第

55、第1 1章章 绪绪 论论 硼系阻燃剂硼系阻燃剂包括包括硼酸锌、氧化硼、磷酸硼和硼酸铵硼酸锌、氧化硼、磷酸硼和硼酸铵等。等。其中硼酸锌是最主要的，它具有抑烟、阻燃、改善漏电其中硼酸锌是最主要的，它具有抑烟、阻燃、改善漏电痕迹指数等多种功能。痕迹指数等多种功能。 钙化合物钙化合物包括硼酸钙、碳酸钙和氢氧化钙等，一般作包括硼酸钙、碳酸钙和氢氧化钙等，一般作为填充型阻燃剂。为填充型阻燃剂。 钼化合物钼化合物的凝聚相增加炭化作用。氧化钼与含卤阻燃的凝聚相增加炭化作用。氧化钼与含卤阻燃剂并用提高了氧指数，特别是在消烟上有特别效果。高剂并用提高了氧指数，特别是在消烟上有特别效果。高效钼系抑烟剂有氧化钼（效钼

56、系抑烟剂有氧化钼（MoO3）、八钼酸铵，其次有）、八钼酸铵，其次有钼酸钙和钼酸锌。钼酸钙和钼酸锌。 铁化合物铁化合物在卤素体系中可作协效剂和抑烟剂，铁化合在卤素体系中可作协效剂和抑烟剂，铁化合物的抑烟作用对含卤高聚物主要发生在凝聚相，而对非物的抑烟作用对含卤高聚物主要发生在凝聚相，而对非卤高聚物则主要发生在气相。卤高聚物则主要发生在气相。第第1 1章章 绪绪 论论 是一类能够是一类能够延缓或抑制延缓或抑制氧化降解的物质。尽管工程塑氧化降解的物质。尽管工程塑料大多为分子结构稳定的高分子化合物，但在加工或应料大多为分子结构稳定的高分子化合物，但在加工或应用时，由于温度高，加之承受较大机械剪切力，往

57、往造用时，由于温度高，加之承受较大机械剪切力，往往造成局部过热，易发生氧化作用而被氧化，导致高聚物的成局部过热，易发生氧化作用而被氧化，导致高聚物的断链、交联等降解作用发生。断链、交联等降解作用发生。 抗氧剂分为抗氧剂分为主抗氧剂主抗氧剂和和辅助抗氧剂辅助抗氧剂。主抗氧剂主要为。主抗氧剂主要为受阻酚类和芳香胺类受阻酚类和芳香胺类，辅助抗氧剂有，辅助抗氧剂有硫代二丙酸酯类硫代二丙酸酯类（如硫代二丙酸月桂醇酯、硫代二丙酸硬脂醇酯）和（如硫代二丙酸月桂醇酯、硫代二丙酸硬脂醇酯）和亚亚磷酸酯磷酸酯。 2 2 抗氧剂抗氧剂第第1 1章章 绪绪 论论3 3 光稳定剂光稳定剂 光、空气和热等环境因素的作用可

58、能导致高聚物的降光、空气和热等环境因素的作用可能导致高聚物的降解，破坏制品外观和物理机械性能，光稳定剂就是用来解，破坏制品外观和物理机械性能，光稳定剂就是用来抑制或减弱光致降解抑制或减弱光致降解的物理和化学过程作用的。的物理和化学过程作用的。 光稳定剂按照作用机理分为光稳定剂按照作用机理分为光屏蔽剂光屏蔽剂（如氧化锌、炭（如氧化锌、炭黑和二氧化钛等）、黑和二氧化钛等）、紫外线吸收剂紫外线吸收剂（如二苯甲酮、苯并（如二苯甲酮、苯并三唑类、水杨酸苯酯类、三嗪、三唑类、水杨酸苯酯类、三嗪、二酮类等）、二酮类等）、猝灭剂猝灭剂（如有机镍、钴盐类及其络合物等，缺点是对人体和环（如有机镍、钴盐类及其络合物

59、等，缺点是对人体和环境有害）、境有害）、受阻胺光稳定剂受阻胺光稳定剂（如双（如双（2,2,6,6-2,2,6,6-四甲基四甲基- -4-4-哌碇基）癸二酸酯）。哌碇基）癸二酸酯）。第第1 1章章 绪绪 论论4 4 抗静电剂抗静电剂 在加工成型或使用过程中，塑料静电电荷的积累，会在加工成型或使用过程中，塑料静电电荷的积累，会产生吸尘、吸垢、变脏，甚至于放电、电击，破坏了制产生吸尘、吸垢、变脏，甚至于放电、电击，破坏了制品的使用性能，甚至引起火灾和爆炸，导致灾难性事故品的使用性能，甚至引起火灾和爆炸，导致灾难性事故的发生。的发生。抗静电剂主要是表面活性剂，分子中含有亲水抗静电剂主要是表面活性剂，分

60、子中含有亲水基团和亲油基团基团和亲油基团。亲油基团与塑料有一定的相容性，而。亲油基团与塑料有一定的相容性，而亲水基团通过吸附空气中的水分而形成一层导电薄层，亲水基团通过吸附空气中的水分而形成一层导电薄层，使静电荷消散。抗静电剂按化学结构分为使静电荷消散。抗静电剂按化学结构分为 阳离子型阳离子型 通式为通式为 其中其中R R，RR，RR，RR分别为不同的烷基、芳基；分别为不同的烷基、芳基；X X为酸根。为酸根。第第1 1章章 绪绪 论论 阴离子型阴离子型 如脂肪族磺酸盐（如脂肪族磺酸盐（RSO3Na）、高级醇硫酸）、高级醇硫酸酯盐（酯盐（ROSO3Na）、高级醇磷酸酯盐）、高级醇磷酸酯盐 非离子