高分子材料概论第九章高分子合成材料(合成树脂及塑料)

1、由单体合成或天然高由单体合成或天然高聚物改性获得聚物改性获得 指遇热变软，具有可塑性的天然高指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的统称。分子化合物的统称。 一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。天然橡胶、树胶、天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等虫胶、琥珀等 是以树脂为主要成分，适当加入（或不加）添是以树脂为主要成分，适当加入（或不加）添加剂（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一加剂（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一定温度、压力下塑化成型，而产品最后能在常温下定温度、压力下塑化成型，而产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料。保持形状不变

2、的一类高分子材料。 成型后再加成型后再加热重新软化加工热重新软化加工而化学组成不变而化学组成不变的一类塑料的一类塑料 可溶可熔可溶可熔 如聚氯乙烯如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙、聚乙烯、聚丙烯等。烯等。 成型后不能成型后不能再加热重新软化再加热重新软化加工的一类塑料加工的一类塑料不溶不熔不溶不熔 如酚醛树脂、如酚醛树脂、氨基树脂、不饱氨基树脂、不饱和聚酯、环氧树和聚酯、环氧树脂等。脂等。一般指产量大、一般指产量大、用途广、成型性用途广、成型性好、价廉的材料好、价廉的材料，仅作为非结构，仅作为非结构性材料。性材料。 产量较小，产量较小，价格较高，并具价格较高，并具有优良特性的塑有优良特性的塑料。料。

3、一般指具有一般指具有特种功能（如耐特种功能（如耐热、自润滑等）热、自润滑等），可应用于特殊，可应用于特殊要求的塑料。要求的塑料。 如有机硅塑料。如有机硅塑料。四大通用塑料：四大通用塑料：PE、PP、PVC、PS五大工程塑料：五大工程塑料：PA、PC、POM、PPO、PBT（ABS）合成树脂合成树脂+ +少量助剂少量助剂PE塑料、塑料、 PS塑料塑料、 PMMA塑料、塑料、 PP塑料塑料合成树脂合成树脂+ +大量助剂大量助剂PVC塑料、酚醛塑塑料、酚醛塑料、氨基塑料料、氨基塑料2012年年5781万万吨吨产产 量量与金属相比较，塑料材料有以下与金属相比较，塑料材料有以下： 比重小比重小 ； 比强

4、度高比强度高 ； 化学稳定性好；化学稳定性好； 优良的电绝缘性能优良的电绝缘性能 ； 优良的耐磨、减磨和自润滑性能优良的耐磨、减磨和自润滑性能 ； 优良的吸震性、抗冲击性、抗疲劳性及消声；优良的吸震性、抗冲击性、抗疲劳性及消声； 耗能少。耗能少。： 机械强度和硬度不及金属材料高；机械强度和硬度不及金属材料高； 耐热性也低于金属、陶瓷等材料；耐热性也低于金属、陶瓷等材料； 导热性较差；导热性较差； 吸湿性比金属大；吸湿性比金属大； 易老化；易老化； 蠕变性以及膨胀收缩变形较大。蠕变性以及膨胀收缩变形较大。 上述缺点或多或少地限制了工程塑料的使用范围，但可以通过共混上述缺点或多或少地限制了工程塑料

5、的使用范围，但可以通过共混、共聚、填充等方法减少或克服。、共聚、填充等方法减少或克服。CH2=CH2二、按二、按聚合压力聚合压力分类分类123聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较操作条件操作条件聚合压力，聚合压力，MPaMPa聚合温度，聚合温度， 引发剂引发剂98.1-245.298.1-245.2150-330150-330微量氧或有机过氧化微量氧或有机过氧化物物2-72-7125-150125-150金属氧化物金属氧化物2 26060齐格勒齐格勒- -纳塔引发剂纳塔引发剂转化率，转化率，% %16-2716-27接近接近100100接近接

6、近100100反应机理反应机理自由基型自由基型配位离子型配位离子型配位离子型配位离子型实施方法实施方法气相本体聚合气相本体聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合工艺流程工艺流程简单简单复杂复杂复杂复杂结构性能结构性能大分子支化程度大分子支化程度相对密度相对密度纯度纯度热变形温度，热变形温度， 高高低（低（0.910-0.9250.910-0.925）高高50 50 ，较软，较软介于两者之间介于两者之间居中（居中（0.926-0.926-0.9400.940）基本与低压法相同基本与低压法相同基本与低压法相同基本与低压法相同大分子排列整齐大分子排列整齐高（高（0.941-0.9700

7、.941-0.970）产品含有引发剂残基产品含有引发剂残基7878，较硬，较硬 建设投资建设投资高高低低低低操作费用操作费用低低高高高高 聚乙烯树脂为聚乙烯树脂为无毒、无味的白色无毒、无味的白色粉末或颗粒，外观粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡呈乳白色，有似蜡的手感，吸水率低的手感，吸水率低。(1)(1)一般性能一般性能 耐穿刺性好，耐穿刺性好，其中其中LLDPELLDPE最好。最好。LDPE LDPE 软软, ,HDPEHDPE硬硬(2)(2)力学性能力学性能 聚乙烯的耐热聚乙烯的耐热性不高，耐低温性性不高，耐低温性能好。能好。 LDPE:60 LDPE:60； HDPE:80 HDPE:80

8、以下。以下。(3)(3)热学性能热学性能 介电损耗低、介电损耗低、介电强度大的电性介电强度大的电性能优异。能优异。(4)(4)电学性能电学性能 耐候性不好，耐候性不好，日晒、雨淋都会引日晒、雨淋都会引起老化，需要加入起老化，需要加入抗氧剂和光稳定剂抗氧剂和光稳定剂改善。改善。(5)(5)环境性能环境性能 流动性好，加流动性好，加工温度低，是一种工温度低，是一种加工性能很好的塑加工性能很好的塑料。料。(6)(6)加工特性加工特性CH2CCOOCH3CH3相对分子质量相对分子质量熔点，熔点， 沸点，沸点， 相对密度相对密度10010048.848.8100.6100.60.9360.936闪点（闭

9、口），闪点（闭口）， 折光指数折光指数聚合热，聚合热，kJ/molkJ/mol爆炸极限（体积），爆炸极限（体积），% %10101.41181.411856.556.52.12-12.52.12-12.5物理常数表物理常数表在利用本体聚合生产有机玻璃时，主关键的问题是如何在利用本体聚合生产有机玻璃时，主关键的问题是如何控制克服甲基丙烯酸甲酯聚合过程中的控制克服甲基丙烯酸甲酯聚合过程中的“凝胶效应凝胶效应”和聚和聚合过程合过程体积收缩体积收缩问题。问题。 如果采用配位聚合也可以得如果采用配位聚合也可以得到全同产构或间同立构聚甲基丙到全同产构或间同立构聚甲基丙烯酸甲酯。烯酸甲酯。Click to

10、add Title1光学性能光学性能高度透明高度透明 1Click to add Title2力学性能力学性能质轻而坚韧质轻而坚韧 2Click to add Title1热学性能热学性能易燃塑料，耐热易燃塑料，耐热T T仅为仅为80 80 3Click to add Title2电学性能电学性能高频率绝缘材料高频率绝缘材料 4Click to add Title1环境性能环境性能耐候性好，耐溶剂一般耐候性好，耐溶剂一般 5 常用于灯罩，汽车、轮船、飞机上的窗玻常用于灯罩，汽车、轮船、飞机上的窗玻璃及挡风玻璃，仪表窗、展示窗、广告窗、天花板、照明板璃及挡风玻璃，仪表窗、展示窗、广告窗、天花板、

11、照明板等。等。各种光学镜片如眼镜、放大镜及透镜等，信息各种光学镜片如眼镜、放大镜及透镜等，信息传播材料如光盘及光纤等。传播材料如光盘及光纤等。用于牙科材料如牙托、假牙以及假肢材料等。用于牙科材料如牙托、假牙以及假肢材料等。各种产品模型、标本及工艺美术品等，各种钮扣各种产品模型、标本及工艺美术品等，各种钮扣、发夹、儿童玩具、笔杆及绘图仪器等。、发夹、儿童玩具、笔杆及绘图仪器等。通用型通用型 平均聚合度为平均聚合度为500500-1500-1500高聚合度高聚合度平均聚合度为大于平均聚合度为大于17001700以上以上按按相对分子质量相对分子质量的大小的大小 按按形态形态不同不同粉状粉状用于生产压

12、延和挤出制品用于生产压延和挤出制品糊状糊状用于人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套用于人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套按按树脂结构树脂结构不同不同紧密型紧密型用于硬制品的生产用于硬制品的生产疏松型疏松型用于软制品的生产用于软制品的生产 常温常压下是带有乙醚香味的无色气体常温常压下是带有乙醚香味的无色气体，容易液化。，容易液化。联合法路线联合法路线目前生产氯乙烯的主要路线目前生产氯乙烯的主要路线乙烯氧氯化法乙烯氧氯化法新的路线新的路线自由基型聚合自由基型聚合为油溶性的偶氮类、有机过氧为油溶性的偶氮类、有机过氧 化物类和氧化化物类和氧化- -还原引发体系。还原引发体系。头头- -尾相连尾相连：增长链向

13、单体的转移，是影响：增长链向单体的转移，是影响 产物相对分子质量的主要因素产物相对分子质量的主要因素 ，这种转移随温度的升高而加，这种转移随温度的升高而加 快。快。一般性能一般性能 树脂为白色或淡黄色的粉末，制品的软硬程度树脂为白色或淡黄色的粉末，制品的软硬程度可以增塑剂量的多少进行调整。纯聚氯乙烯的可以增塑剂量的多少进行调整。纯聚氯乙烯的吸水率和透气性都很小。吸水率和透气性都很小。 mtKAQmtKAQ力学性能力学性能 聚氯乙烯具有较高的硬度和力学性能，并相对聚氯乙烯具有较高的硬度和力学性能，并相对分子质量的增大而提高，但随温度的升高而下降分子质量的增大而提高，但随温度的升高而下降。 mtK

14、AQmtKAQ热学性能热学性能 聚氯乙烯的热稳定性十分差，在聚氯乙烯的热稳定性十分差，在140即开始分即开始分解，到解，到180迅速分解，难燃。迅速分解，难燃。 mtKAQmtKAQ电学性能电学性能 聚氯乙烯的电性能较好，其电绝缘性不如聚氯乙烯的电性能较好，其电绝缘性不如PE和和PP，一般只能用于中低压和低频绝缘材料。一般只能用于中低压和低频绝缘材料。mtKAQmtKAQ环境性能环境性能聚氯乙烯可耐除发烟硫酸和浓硝酸以外的大多聚氯乙烯可耐除发烟硫酸和浓硝酸以外的大多数无机酸、碱、多数有机溶剂（如乙醇、汽油和数无机酸、碱、多数有机溶剂（如乙醇、汽油和矿物油）和无机盐，适合作化工防腐材料。矿物油）

15、和无机盐，适合作化工防腐材料。 聚聚氯乙烯易发生降解，引起制品颜色的变化，顺序氯乙烯易发生降解，引起制品颜色的变化，顺序为：白色为：白色粉红色粉红色淡黄色淡黄色褐色褐色红综色红综色约约黑色黑色黑色黑色mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯粉末树脂以颗粒状态存在聚氯乙烯粉末树脂以颗粒状态存在 聚氯乙烯在聚氯乙烯在160以前以颗粒状态存在，在以前以颗粒状态存在，在60以后颗粒破碎成初级粒子，在以后颗粒破碎成初级粒子，在190时初级时初级粒子熔融。粒子熔融。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯的加工稳定性不好聚氯乙烯的加工稳定性不好 改性方法改性方法:一是在其中加入热稳定剂，以提高

16、分一是在其中加入热稳定剂，以提高分解温度，使其在熔融温度之上；解温度，使其在熔融温度之上； 二是在其中加二是在其中加入增塑剂，以降低其熔融温度，使其在分解温度入增塑剂，以降低其熔融温度，使其在分解温度之上。之上。 要求要求:加工温度控制要精确，加工时间尽量短。加工温度控制要精确，加工时间尽量短。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯熔体的流动性不好聚氯乙烯熔体的流动性不好 易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象，必须易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象，必须加入加工助剂。加入加工助剂。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯熔体之间、与加工设备之间的磨擦聚氯乙烯熔体之间、与加工设备之间

17、的磨擦力大力大 需要加入相容性大的内润滑剂或相容性差的外需要加入相容性大的内润滑剂或相容性差的外润滑剂。润滑剂。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯熔体为非牛顿流体聚氯乙烯熔体为非牛顿流体 可以通过提高螺杆转速来降低粘度，但要尽量可以通过提高螺杆转速来降低粘度，但要尽量少调温度。少调温度。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯在加工前需要干燥处理聚氯乙烯在加工前需要干燥处理 条件是条件是110，11.5h。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯加工配方组分多，要充分混合均匀聚氯乙烯加工配方组分多，要充分混合均匀 注意加料顺序，为防吸油，吸油性大的填料后加；注意加料顺序

18、，为防吸油，吸油性大的填料后加； 为防止影响其他组分分散，而润滑剂要后加。混合为防止影响其他组分分散，而润滑剂要后加。混合温度一般在温度一般在110。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯遇金属离子会加速降解聚氯乙烯遇金属离子会加速降解 加工前要进行磁选，设备不应有铁锈。加工前要进行磁选，设备不应有铁锈。mtKAQmtKAQmtKAQPVC塑料用途塑料用途硬质硬质PVC塑料塑料软质软质PVC塑料塑料管材：管材：软管、硬管等型材型材：门、窗、家具等板材板材：瓦楞板、密实板、发泡板等片材：片材：吸塑制品如包装盒等丝类丝类：纱窗、蚊帐、绳索等瓶类瓶类：食品、药品、化妆品包装材料等注塑品注塑品

19、：管件、阀门、办公用品、壳等薄膜薄膜：大棚膜、包装膜、装饰膜，雨衣电缆：电缆：中低压绝缘和电缆料等鞋类鞋类：雨鞋、凉鞋、鞋底、鞋面材料等革类：革类：人造革、地板革、壁纸等其他：其他：软透明管、唱片及垫片等第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料优点优点 具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、及化学腐蚀等。性好、及化学腐蚀等。缺点缺点 性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不耐沸性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不耐沸水等。水等。改性改性 克服聚苯乙烯脆性大、耐热性低的缺点，

20、工业采用和其他克服聚苯乙烯脆性大、耐热性低的缺点，工业采用和其他单体共聚、共混。如单体共聚、共混。如ABS、MBS、AAS、ACS、AS树脂等。树脂等。第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料 第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSAB

21、S树脂及塑料树脂及塑料第五节聚苯乙烯第五节聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS树脂及塑料树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料按成型加工按成型加工方法的不同方法的不同第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料 第六节第六节 酚醛树脂及塑料酚醛树脂及

22、塑料纸基层压板纸基层压板用于制造电器绝缘结构零件如接线板绝缘垫圈等用于制造电器绝缘结构零件如接线板绝缘垫圈等布基层压板布基层压板 多用于垫圈、轴瓦、轴承、皮带及无声齿轮等机械零多用于垫圈、轴瓦、轴承、皮带及无声齿轮等机械零 件，以及电话、无线设备和要求不高的绝缘体等。件，以及电话、无线设备和要求不高的绝缘体等。玻璃布基层压板玻璃布基层压板 用于电机、电器及无线电工程中。用于电机、电器及无线电工程中。石棉层压板石棉层压板 用于刹车片及离合器等耐磨材料及要求高机械强度及用于刹车片及离合器等耐磨材料及要求高机械强度及 耐热的机械零件。耐热的机械零件。超级纤维层压板超级纤维层压板 作为耐烧蚀导弹外壳、

23、宇宙飞船的耐热面层等。作为耐烧蚀导弹外壳、宇宙飞船的耐热面层等。层压管层压管 用于电器绝缘结构零件。用于电器绝缘结构零件。敷铜层压板敷铜层压板 用于印刷电路板。用于印刷电路板。 第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料 CH2CHCH2Cl OHOCOHCH3CH3第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料 低低相对分子质量环氧树脂 中中相对分子质量环氧树脂 高高相对分子质量环氧树脂第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第七节环氧树脂及塑料第八节聚氨酯及塑料第八