高分子材料之塑料

1、高分子材料之塑料第1页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四2.7 常见塑料品种介绍氨基树脂聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）环氧树脂（EP）酚醛树脂（PF）不饱和聚酯（UP）第2页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚甲醛（POM）聚苯醚（PPO）聚酰胺（PA）聚四氟乙烯（PTTE）聚碳酸酯（PC）聚酯（PBT、PET）第3页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四 聚乙烯是稍具柔软性的部分结晶固体物。其结晶相区与无定形相区的比例不同导致其密度有差异。 纯结晶聚乙烯其密度约为1.0g/cm3，而纯无定

2、形的密度则约为0.8558cm3。工业产品的密度则在0.9150.970范围之间。聚乙烯（PE）第4页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四(1)高压低密度聚乙烯(LDPE): 密度0.9150.930g/cm3(2)线型低密度和中等密度聚乙烯(LLDPE): 密度 0.9150.940g/cm3(3)高密度PE(HDPE):密度0.9400.970g/cm3均聚 物和密度0.9400.958g/cm3共聚物。(4)超高分子量聚乙烯(HMWPE)：分子量10倍 于HDPE(5)改性聚乙烯：交联PE，接枝水解PE，氯化PE 氯磺化PE。第5页，共69页，2022年，5月20日，

3、19点39分，星期四 聚乙烯分子仅含有C、H两种元素，是非极性聚合物，具有优良的耐酸、碱以及耐极性化学物质腐蚀的性质。 聚乙烯绝缘性能优良，可耐高频，但易产生静电，因而表面易于吸收灰尘，加入抗静电剂可予以改进。 纯的聚乙烯树脂外观为白色半透明状，触感似蜡，低密度较柔软，高密度则刚性增加。 聚乙烯具有优良的耐低温性能，脆折温度可达 -75，但是随熔融指数的变化而变。第6页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四 聚乙烯塑料：通常仅加入少量抗氧化剂，一是防止成型加工时热氧化降解，二是防止长期使用过程中老化。为了降低成本可用碳酸钙、陶土等填充。加入发泡剂可制造泡沫塑料。为提高耐热性，

4、特别是提高电缆包层的耐热性采用加入交联剂以进行化学交联或用高能射线辐照以进行交联。聚乙烯塑料主要用来制造包装与农田薄膜、容器、电缆、高频绝缘材料、注塑日用品等。第7页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚丙烯（PP） 由于单体链段中含有不对称碳原子，所以根据甲基在空间结构的排列不同，而有等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯三种立体异构体。聚丙烯分子结构通式为:第8页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四第9页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四 工业聚丙烯产品中要求等规聚丙烯含量在95以上。此外，根据其熔融指数(与聚乙烯测定方法相同，但温

5、度为230 )，是否含有共聚单体以及其应用范围划分为若干牌号。 商品聚丙烯的熔融指数范围为(0.350)g。约占总产量的30为共聚物产品。第10页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚丙烯外观上是白色蜡状体，密度在0.90.91g/cm3之间，是塑料材料中较轻的品种。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，但缺点是韧性不够好，特别是低温时脆性明显。第11页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四注塑成型汽车配件，电器设备配件、外壳等。挤塑成型生产管道、薄板、薄膜等。熔融纺丝生产单丝和丙纶纤维。吹塑成型生产吹塑薄膜、中空容器。生产复合型材。第12页，共69页，2022年

6、，5月20日，19点39分，星期四挤塑法生产的薄膜经拉伸取向提高强度后与吹塑薄膜可经切割为扁丝后，用来生产编织袋，捆扎绳等，挤塑生产的薄板可用热成型法制成盖板、外壳等制品。容器可用作食品包装材料以及日用化学品的包装材料。第13页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚丙烯改性：提高韧性、改善耐寒性、耐候性、 染色性等与聚乙烯共混与乙丙橡胶共混与其它聚合物共混增强聚丙烯第14页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚苯乙烯（PS）第15页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四侧苯基的存在使聚苯乙烯具有如下结构特点：（1）使分子链变刚变硬 （苯

7、基体积大）。（2）存在空间异构现象（无规异构体为主）。（3）耐化学性较PE、PP等要差（氯化、磺化、硝化等）。（4）在空气中易氧，并引起降解（主链上氢）。（5）耐溶剂性差。（6）有优异的介电、电绝缘性能。 （7）耐辐射性较高 （苯环共轭）。 第16页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚苯乙烯因价廉易得、透明、加工性能好、绝缘性优、易印刷着色，故用途广泛。PS主要应用在以下各方面：（1）制备装饰、照明制品、仪器仪表壳罩、仪表板、汽车灯罩等。（2）一般电绝缘用品、高频电容器、高频绝缘用品及传输器件，光导纤维。（3）绝热保温材料，冷藏冷冻装置绝热层、建筑用绝热构件；（4）防震、

8、抗冲击的泡沫包装垫层。（5）日用杂品、玩具、一次性餐具、透明模型等。第17页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四抗冲击性聚苯乙烯 （HIPS）用丁苯橡胶或顺丁橡胶对PS改性增韧（共混或共聚法）苯乙烯-丙烯腈共聚物 （AS或SAN） 苯乙烯和丙烯腈共聚第18页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（MS） 苯乙烯和甲基丙烯酸共聚ABS塑料丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚第19页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四ABS外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度与聚苯乙烯基本相同。ABS具有良好的综合物理力学性能 。丙烯腈

9、赋予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐，良好的着色性和电镀性；丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性，改变三组分的比例，可以调节材料性能。 第20页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四通用型ABS高耐热型 ABS（-甲基苯乙烯部分或全部替代St）电镀型ABS（丁二烯含量在18%-23%，接枝共聚）透明型 ABS（MMA作为第四单体或替代AN）阻燃ABS ABS合金 （1）ABS与聚碳酸酯的合金 （2）ABS与聚氯乙烯的合金 （3）ABSSMA合金 第21页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四(一)悬浮聚合制备颗粒

10、料、粉状料(二)本体聚合制备型材 要分段进行：预聚、浇铸、完成聚合。分段目的：（1）有效地解决聚合放热的散热问题；（2）解决一步聚合时的收缩量过大的问题；（3）避免将单体直接浇入模具中的泄漏问题。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）第22页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四1制备预聚体 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，放热使反应体系达85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2Pas时，这时单体转化率达10，即得到可用于浇铸的预聚体。2浇铸将预聚体浇入模具中。3完成聚合将浇有预聚体的模具置于热水箱内加热，

11、在4042下聚合至凝胶状，再将模具转入蒸气加热箱内在110下继续聚合3h，即可取出模具冷却，得到产品。第23页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四第24页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四侧甲酯基和碳原子上的侧甲基的存在对聚合物带来如下影响：（1）使分子量变刚。 （2）极性基团影响。（3）存在空间异构现象。第25页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四拉伸、弯曲、压缩等强度聚烯烃类塑料、PS、PVC冲击韧性较差高于高于PS优异的耐大气老化性第26页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四（1）灯具、照明器材。（2）光学

12、玻璃。（3）制备各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘。 （4）制备光导纤维。（5）商品广告橱窗、广告牌。（6）防弹玻璃(需带有中间夹层材料)。（7）各种医用、军用、建筑用玻璃。第27页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四甲基丙烯酸甲醋与苯乙烯共聚物一、372号树脂 二、373号树脂用100份372号树脂与5份丁腈橡胶进行共混，所得到的共混材料冲击韧性可以成倍增长，这种材料称为373号树脂，也是改性有机玻璃的模塑用料主要品种之一。 第28页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四甲基丙烯酸甲醋与丙烯酸甲醋共聚物甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯的共聚物应用较多。这种共聚物的

13、商品牌号称为613号树脂，具有如下结构。其中，xy，613号树脂具有比372号树脂更好的强度和硬度，透光率保持了聚甲基丙烯酸甲酯均聚物的水平。 第29页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚四氟乙烯（PTTE）聚四氟乙烯的结构特点：（1）分子链以螺旋形排列。（2）分子链高度规整（高度结晶、高耐热性和高熔点）。（3）氟原子高度对称，非极性（优异的介电和电绝缘性能）（4）氟原子对骨架碳原子有屏蔽作用，C-F键键能大（高度热稳定性）。（5）优异的耐化学试剂性和耐溶剂性。（6）分子链刚性大、且异常巨大（熔融粘度极高）。（7）材料宏观上力学性能不佳，易出现冷流现象。 第30页，共69

14、页，2022年，5月20日，19点39分，星期四第31页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四（1）防腐；（2）绝缘； （3）密封；（4）摩擦磨损；（5）防粘；（6）其它。第32页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚四氟乙烯挤压管聚四氟乙烯模压板聚四氟乙烯薄膜聚四氟乙烯防腐蚀衬里1 聚四氟乙烯防腐蚀衬里2 聚四氟乙烯模压管、棒 第33页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚酰胺（PA）于1939年聚酰胺(尼龙66)实现工业化，作为合成纤维应用。聚酰胺是品种颇多、应用最广泛的工程塑料之一。 第34页，共69页，2022年，5月20日，1

15、9点39分，星期四 分子链中含有许多重复的 酰胺基团的一类聚合物，统称为聚酰胺(简称PA)，通常称为尼龙(Nylon)。聚酰胺具有两大类结构：第35页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚酰胺的命名1. 由二元胺和二元酸缩聚得的聚酰胺，在聚酰胺名后加两个数字，第一个数表示二元胺的碳原子数，后一个表示二元酸的碳原子数。聚酰胺66聚酰胺610聚酰胺1010 第36页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四2.由氨基酸或相应的内酰胺制得的聚酰胺，则用一个数字表示。此数字代表氨基酸或内酰胺分子中的碳原子数目，如尼龙-6第37页，共69页，2022年，5月20日，19

16、点39分，星期四3.混合聚酰胺，即由多种二元胺、二元酸或内酰胺等制得的共缩聚物，则在原数字后面列一个括弧，括号中注明各组分质量比的数字。如尼龙666 (60:40)，表示由60的66盐和40的已内酰胺所制得；尼龙-66610 (50:50)，表示由等质量的66盐和610盐所得。第38页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四4.由含苯环结构单体分子制得的聚酰胺，则采用一个英文字母来表示该含环化合物。 如己二胺和对苯二甲酸反应所得的聚酰胺，称为尼龙6T，其中英文字母“T”即为对苯二甲酸英文名称的第一个字母。第39页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四PA 聚酰

17、胺(尼龙) PA-1010 聚癸二酸癸二胺(尼龙1010) PA-11 聚十一酰胺(尼龙11) PA-12 聚十二酰胺(尼龙12) PA-6 聚己内酰胺(尼龙6) PA-610 聚癸二酰己二胺(尼龙610) PA-612 聚十二烷二酰己二胺(尼龙612) PA-66 聚己二酸己二胺(尼龙66) PA-8 聚辛酰胺(尼龙8) PA-9 聚9-氨基壬酸(尼龙9) 第40页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四 聚酰胺分子链上的强极性基因CONH可构成氢键，分子间的作用力较大。 聚酰胺的内聚能密度高达744Jcm3，是聚乙烯的3倍，聚苯乙烯的2.4倍，所以具有较高强度。 极性酰胺基

18、团易于吸水。在同系列聚酰胺中,分子链CH2 基团越多，吸水性越小。故尼龙-1010适宜于作工程塑料，尼龙-6宜作合成纤维。第41页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四 尼龙具有优良的机械性能，比拉伸强度和比压缩强度与金属相当，但刚性不及金属。在耐磨性、自润滑性以及冲击韧性方面，尼龙的性能也很好。 在化学性能上，尼龙能耐大多数盐类，耐油、耐芳烃类化合物方面也较好，但不耐强酸和氧化剂。 尼龙的缺点，如热变形温度低，连续使用温度在80120 ，吸水性较大等。由于吸水性的影响，尼龙机械性能及电性能会变差及制品的尺寸会发生变化。第42页，共69页，2022年，5月20日，19点39分

19、，星期四 应用聚酰胺应用范围较广，主要在以下各方面：（1）机械设备 例如轴承、轴瓦、小模数齿轮、蜗轮、密封垫、活塞环、泵叶轮、螺栓、螺母等连接件、水压机的立柱导套，阀座、风扇叶片等。（2）汽车工业 主要采用玻纤增强聚酰胺，可用在皮带轮、吸附罐、散热器箱体、刮水器、油泵齿轮等。（3）电子电器 各种线圈骨架、机罩，集成线路板、旋扭、电视机调谐零件、电器线圈。（4）化工设备 耐腐耐油管道、输油管、贮油容器、过滤器。（5）建筑与民用 窗、门、窗帘导轨、滑轮、自动门横栏、实全帽、绳索、打字机框架。聚酰胺11和12的双轴拉伸薄膜还用在食品包装上。第43页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星

20、期四微型天线传感器轴承电机齿轮第44页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚碳酸酯（PC） 大分子链中含有碳酸酯( ) 重复单元的线型高聚物，称为聚碳酸酯(PC)。其中R可为脂肪族、脂环族、芳香族或混合型的基团。 只有双酚A型聚碳酸酯有实用价值。在1958年首先获得工业生产，60年代发展成为一种新型的热塑性工程塑料。它的产量在工程塑料已跃居为第一位。第45页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四第46页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四分子链有刚性苯环和柔性碳酸酯结构，分子缠结作用强，相互滑移难，不易变形，是硬而韧的固体。其性能表现在

21、：1、优异的抗冲击性能，冲击强度与其分子量有关，随分子量上升而增加。2、尺寸稳定性很好，耐蠕变性优于尼龙及聚甲醛，成型收缩率为0.5 0.7，用来制造尺寸精度和稳定性较高的机械零件。第47页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四3.耐热性，聚碳酸酯的Tg149，长期使用温度为130 ，脆化温度为-100 ，耐寒性好。4.在较宽的温度范围内，具有良好的电绝缘性和耐电晕性。5. 透光率达90，可用作光学照明器材。第48页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四1、用于制造小负荷的零部件，如齿轮、轴、曲轴、杠杆等。对于那些尺寸精度和稳定性较高的零部件，它更为合适。2

22、、在电器方面用作绝缘接插件、套管等。是优良的E级（120）绝缘材料。3、在光学照明方面可作大型灯罩、窗玻璃、防护玻璃(汽车)及航空工业上的透明材料。4、光盘。应用：第49页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四第50页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚酯（PBT、PET）聚对苯二甲酸酯类工程塑料，即指聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），其结构式如下；1947年PET开发后飞速发展，主要是合成纤维。后用于生产薄膜(1963年)及聚酯瓶(1977年)。1970年PBT才开始工业化。第51页，共69页，2022年，5月20日，19

23、点39分，星期四 PBT/PET它们的性能相近，吸水率较小，电性能优良，又耐化学溶剂和韧性都较好。 与其他工程塑料相比较，除PBT的长期温度及PET的弯曲强度稍高外，其他的性能大都不如其他工程塑料。 用30玻璃纤维增强后，性能极大提高。尤其是耐热性(热变形温度超过200 )，从而使其成为耐热性较高的塑料品种。其产量在工程塑料中居第五位。第52页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四 PBT主要是以玻璃纤维增强的品种应用于工程塑料领域中。如用作电子电器、机械设备的部件、汽车及精密仪器的零部件等，取代铜、锌、铝及铸铁等金属材料。 PET则以薄膜、聚酯瓶及增强PET制品三个方面得到

24、广泛的应用。薄膜主要用于电子电器的电绝缘材料(B级，130)，另外用作录音带和录像带的基材，聚酯瓶作为包装容器，用于饮料、药剂、洗涤剂和化妆品等。增强PET则用于汽车及机械设备的零部件。第53页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚甲醛（POM） 聚甲醛大分子链中含有 链节，学名为聚氧化亚甲基因其主要原料是甲醛,故称为聚甲醛。工业产品：均聚甲醛和共聚甲醛（由三聚甲醛和少量共聚单体二氧五环共聚而成） 聚甲醛具有优良的综合性能，所以它的发展极快。现今在工程塑料中其产量已占第三位，仅次于尼龙及聚碳酸酯。第54页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚甲醛的结构性

25、能 无支化的线型高分子，CH2-O主链原子密集度高，内聚能、结晶度大，有较高的模量、硬度和冲击强度；是塑料中机械性能（比强度与比刚性）最接近金属材料的品种。1、均聚甲醛的结晶度大、熔点高，其热变形温度高于共聚甲醛。均聚物和共聚物的长期使用温度分别为104和90。3、均聚甲醛的机械性能也略优1020但其的热稳定性较差，容易热分解，耐酸碱性能也较差。 第55页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚甲醛的应用 1、代替有色金属，作各种零部件。 2、最大的应用领域是汽车工业在电气、化工、仪表及家用电器行业也有广泛用途。 3、它持别适用于耐摩擦、耐磨耗及承受高负荷的零件，如齿轮、轴承

26、、阀杆和螺母等， 4、也可用于精密仪表、石油工业管道等。第56页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚苯醚（PPO）全名为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚。是60年代开发的一种新型工程塑料。优点：质硬而坚韧，电性能、耐水蒸气性及尺寸 稳定性优异。缺点：成型加工较困难，价格较贵。结构式为：第57页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四由单体2,6-二甲基苯酚在亚铜和胺的催化下发生聚合反应而成。反应式为：第58页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚苯醚的结构与性能分子链中有大量苯环，两个甲基占据了酚基邻位上的两个反应点，内聚能和热稳定性都较

27、大。热变形温度173，脆化温度-173分子中没有易于水解的极性基团，故耐水性好、吸湿性低、尺寸稳定，耐化学腐蚀。电性能优良，其介电常数和介质损耗角正切值在整个工程塑料范围内是较低的。拉伸强度与耐蠕变性优于尼龙、聚甲醛和聚碳酸酯，可在负荷下长时间工作。第59页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四聚苯醚的应用 基于聚苯醚优良的综合性能，特别适合于潮湿、有负荷，要求电绝缘、机械和尺寸稳定等性能较高的场合。如无声齿轮、精密相机和钟表零件、电器线圈及开关、化工中耐蒸汽、化学腐蚀等的泵叶及管道等。 特别是聚苯醚能在高温下进行多次消毒，可作外科手术器械、零件及食具，代替不锈钢，价廉而物美。第60页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四环氧树脂及塑料（EP）分子中含有两个以上环氧基团 的合成树脂称为环氧树脂。这类树脂单独受热不会发生固化反应，但在固化剂的作用下，环氧基团发生交联反应而形成体型结构高聚物。环氧树脂种类：双酚A型，酚醛型第61页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四环氧树脂结构特性第62页，共69页，2022年，5月20日，19点39分，星期四环氧树脂应用 主要用作涂料、粘合剂、模塑料和结构材料。液态环氧树脂用作涂料时，具有粘结性好，涂膜坚硬，耐化学腐蚀。如用