塑料基本知识改性通用塑料工程塑料

第二章塑料塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第1页主要内容塑料基本知识塑料改性原理通用塑料工程塑料与特种工程塑料塑料成型与加工塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第2页一、认识塑料由合成或改性大分子组成材料大都来自于石油分子是什么?有特定性质原子组合分子是经过化学键键合在一起原子单元塑料是什么？塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第3页焦点分子级(原子单元)微观(晶体级–很多分子)宏观(块体)塑料用途?室温下，塑料是固体化学键有别于金属和陶瓷举起手，指出房间内塑料MetalsCeramics塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第4页塑料、金属和陶瓷对照缺点可用温度范围小蠕变大结构强度低散热慢导电性差UV降解配色困难受溶剂影响可燃/火灾优点易加工脆性低轻质绝热性好绝缘性好可用作透明材料不用刷漆能溶解(有些)废物可燃烧特点熔点低高伸长率密度低热导率低绝缘透光(有些)易着色溶剂敏感性可燃性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第5页塑料历史时间186819091919192719271929193619361938193819381939材料硝基纤维素酚醛树脂干酪素醋酸纤维素聚氯乙烯脲醛树脂丙烯酸类聚醋酸乙烯酯聚苯乙烯尼龙聚乙烯醇缩丁醛聚偏二氯乙烯应用实例小雕塑电子设备美容配件玻璃纸包装

管子,合成皮革轻质织物,胶合板胶水刷子边框,显示合成地板一次性餐具针织内衣夹层安全玻璃保鲜膜塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第6页194219421943194319471948195419561957195719641964聚酯聚乙烯碳氟化合物硅树脂环氧树脂ABS聚氨酯缩醛l聚丙烯聚碳酸酯离子型聚合物聚酰亚胺衣物,船壳牛奶壶工业垫圈,非粘性内衬衬垫,管，器皿胶水皮箱泡沫垫,鞋垫,轮子汽车部件,马桶部件活动铰链,安全帽水瓶,护目用具高尔夫球,皮肤包齿轮塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第7页塑料发展新型导电光敏生物可降解生物相容性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第8页应用汽车重量(里数)航空767,787旅行者号,太空一号飞船随地可见塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第9页金属非金属陶瓷(离子键)金属(金属键)聚合物(共价键)物质基础知识聚合物材料-分子水平塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第10页聚合物极性：源于F,O,N,Cl单体—聚合物单体聚合物碳基和硅基几乎全部聚合物均是碳基硅树脂及其聚合物是仅有硅基聚合物塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第11页功效基团芳香性芳香性增加塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第12页加成聚合引发剂共聚物类型嵌段无规交替接枝塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第13页缩合聚合机理单体(2)每种有两个反应位点缩合缩聚小分子去除聚酯尼龙塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第14页重排聚合塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第15页热效应老化氧化热防护助剂热导率热膨胀热应力反应速率(Arrhenius方程)速率=Ae-E/RT主要性质塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第16页热性质热转变温度玻璃化转变温度：塑料变软和皮革态温度热变形温度在要求时间内发生一定变形量仍保持基本形状和几何尺寸温度。熔融温度：聚合物链能自由移动温度分解温度：链开始断裂温度不一样类塑料转变点不一样熔融指数(MI)测试仪高分子量=低MI低分子量=高MI热变形温度塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第17页拉伸–用载荷(力)”拉”试样力学性质力与响应塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第18页行为解释分子间作用分子内作用塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第19页压缩–用力(载荷)“挤压”试样塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第20页弯曲–用力使试样“弯曲”剪切–所用载荷是平行偏心塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第21页冲击(韧性)–用力“撞击”试样冲击(简支梁冲击试验,投掷)塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第22页弹性固体蠕变应力-应变当力去除后会怎样?恢复塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第23页增强增加力学性质通常为纤维复合材料填料降低成本可能会降低力学性质

可提升

UV稳定性热稳定性耐磨

电导率阻燃热膨胀系数增韧剂增加冲击强度增加冲击时塑料内运动潜力(蠕变)举例：ABS塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第24页热塑性：可重复成型，普通柔韧性大、脆性低，但刚性、耐热性和尺寸稳定性差。热固性：体型结构聚合物，所以刚性高、耐热，不易变形，成新工艺复杂、成型效率低。按受热状态分类单组分：以合成树脂为主，有加入少许助剂（着色剂、润滑剂等），聚PE、PP、PS等。多组分：除树脂外还要加入增塑剂、稳定剂、着色剂、交联剂、阻燃剂、抗静电剂、润滑剂、偶联剂等。按组成份类由聚合物或聚合物/其它组分混合物，于受热后一定条件下塑制成一定形状，并经冷却、修整而成。成型热塑性塑料成型方法：挤出、注射、压延、吹塑热固性塑料成型方法：模压、铸塑、传递模塑塑料分类塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第25页通用塑料：相对于工程塑料，指起源丰富、产量大、应用面广、价格较低、力学性能普通，且轻易加工。主要作为非结构材料使用材料。聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯ABS酚醛塑料氨基塑料工程塑料：工程上应用塑料或可作工程材料塑料，普通指能在100~150ºC长时间使用，而能保持其优良性能，并有一定机械强度可作为结构材料塑料。聚碳酸酯聚酰胺聚甲醛聚砜聚芳酯聚苯酯聚酰亚胺含氟塑料通用塑料工程塑料塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第26页二、塑料改性原理塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第27页聚合物改性：可使聚合物材料性能大幅度提升，或者被赋予新功效。塑料改性：将现有树脂经过化学方法或物理方法进行改性到达预期目标。改性技术比合成新树脂轻易→人们主动

2.1概述物理改性化学改性填充增强共混共聚（接枝、嵌段）互穿网络等离子表面化学交联塑料改性按工艺分类发泡改性交联~拉伸~复合~共混~塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第28页填充改性：指在塑料成型过程中加入无机或有机填料，不但能使

价格大大降低，而且能显著改性力学性能、耐摩擦性

能、热学性能、耐老化性能等。（纤维增强复合材料）共混改性：指经过各种混和方法，在一个塑料中混入另一个或几

种塑料或弹性体，以改变塑料性能。又称塑料合金。化学改性：接枝共聚(ABS)：母体树脂溶于所要接枝单体中，经单体聚合接枝于母体树脂上。嵌段共聚物(SBS)：每种单体以一定长度，在末端连接在一起。增强塑料：高分子树脂与增强材料相结合，大幅度提升机械强度。聚合物共混（本意）：指两种以上聚合物经混合制成宏观均匀材

料过程。广义共混物理共混：通常意义上混合。化学共混：如互穿聚合物网络（IPN）。物理/化学共混：物理共混过程中发生一些化学反应。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第29页表面化学改性：许多场所需要适当表面性能，如印刷、粘

合、涂装、染色、电镀、防震等。伎俩：电学、化学、光学、热学、力学等。2.2塑料共混改性2.2.1.基本概念及主要方法聚合物共混物：两种以上均聚物或共聚物经混合制成宏观均匀混合物。该共混产物为聚合物共混物。（1）高分子复合材料高分子/无机复合材料高分子/有机复合材料复合材料：两种以上材料组成一个有用多相材料，各组分在化学或物理性能上是不一样，组分间有显著界面。纳米复合材料塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第30页改性意义功效性、高性能化、耐久性、加工性、经济性高分子合金：指两种以上聚合物均混炼形成高分子共混体，包含聚合物共混物、嵌段共聚物、接枝共聚物。非均相或出现宏观相分离聚合物不属于高分子合金。优点：原料来源广、分子设计灵活、工艺过程简单、改性目性强。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第31页增强填充阻燃增韧功效化改性目：某些性能大幅度提高或被赋予新性能抗静电：矿山机械、纺织机械等导电高分子：电子设备抗菌高分子：家电、服装、家俱、医药高阻隔：包装、容器磁性高分子、记忆高分子综合性能力学~~耐热~~工艺~~，如PS改进聚苯醚（PPO）加工性。阻燃~~：电气/电子设备，经过阻燃改性，

提升安全性。防静电~~：不与导电聚合物共混。共混改性目（提高）塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第32页共混改性方法熔融共混法：将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。应

用极广。属于机械共混，工业上绝大多数属这类。溶液共混法：将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。主要用

于研究领域。工业上，适合用于溶液型涂料、粘合剂。乳液共混法：两种以上绝毫无乳液进行共混。自聚合物共混物问世以来，相容性就是研究主要组成部分。改性方法（1）高分子合金相容化技术：分子复合、原位复合、就地增容（2）液晶改性技术：高温下强度高、弹性模量大、热变形温度高、线膨胀系数小、阻燃性高（3）互穿网络：各自交联、相互穿透；物理缠结、非化学结合（4）动态硫化/热塑性弹性体：动态硫化：将弹性与热塑性树脂进行熔融共混，在双螺杆挤出机中熔融共混同时，弹性体被‘就地硫化’。硫化过程→交联过程（交联剂+高速剪切应力）交联反应与接枝反应共存塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第33页相容性：热力学相互溶解能力，是塑料共混改性基础，决定合金基本性能。共混物是一个多相结构材料，性能受界面相互作用。互溶性：又称溶解性，互溶性共混物是指分子程度混合。溶混性：互溶性难以在聚合物中实现，指可形成均相体系共混物，其判断依据为含有单一Tg，相当于相容性概念中完全相容。（2）共混相容化理论：基于统计热力学如：Florry-Huggins晶格理论/Florry状态方程理论溶解度参数共混物界面层理论：界面层厚度反应相容性大小PS/PE中加入PS接枝聚合物，界面粘协力↑，相容剂塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第34页

塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第35页（2）相容性研究方法a类：χ1,2和δ→热力学方法b类：Tg（热分析）→固体物理方法c类：显微镜→形态学法（3）相容性标准

a)：溶解度参数相近（适用非溶剂体系）|δ1-δ2|<0.5

b)：极性相近

c)：结构相近

如PA6与PA66均含有CH2、-NH-和-CO-NH-结构

d)：结晶能力相近

呈混晶时相容；各自结晶或结晶/非晶相容性差

e)：表面张力相近越相近，越相容

f)：粘度相近粘度相近利于浸润和扩散，形成互溶区塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第36页2.2.2聚合物共混物形态结构成份相容性→结构→性能→制备特定结构（分子设计）（1）非晶聚合物/非晶聚合物体系a)一相连续，另一分散（颗粒状、球形、香肠形）b)两相互锁或交织结构，如PS/PMMA共混改性塑料c)相互贯通两相形态结构，如IPN等（2）结晶性聚合物/非结晶性聚合物体系如：弹性体增韧PP、弹性体增韧PC相态单向连续两相互锁相互贯通结晶形态晶粒分散（细小、非完整球晶）球晶分散于非晶相中球晶充满体系（呈连续相）非晶成大相畴，分散于球晶中另外，结晶性聚合物未能结晶→非晶/非晶共混体系非晶聚合物产生结晶→结晶/结晶共混体系塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第37页（3）结晶性聚合物/结晶性聚合物体系非晶/非晶体系：如PET/PBT体系，

经酯交换反应成无规嵌段共聚物晶体/晶体体系：如聚苯硫醚（PPS）/PA体系共晶体系：共同形成球晶或串晶2.2.3塑料增容（1）共混改性塑料界面层a)形成：两相接触+链端相互扩散

b)厚度：取决于两种聚合物分子相互扩散程度取决于相容性：链段大小、分子量、相分离条件相容性好→可达几十纳米界面层占总体体积~20%

c)层中组分间相互作用力化学键：如接枝/嵌段共聚物次价键力：普遍存在塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第38页（3）增容作用类型反应型+非反应型（2）相容性主要影响原因分子间作用力分子量温度界面性质增加基团间作用力：

如氢键、π-键、离子-离子间相互作用等加入增容剂：降低表面张力，提升分散性和界面力形成交联聚合物：化学交联，预防相分离增容原理非反应型：惯用嵌段/接枝共聚物作为增容剂。反应型：加反应型增容剂增容，或组分间直

接反应。微相分离：嵌段/接枝均相：无规共聚物

官能团化

均聚物塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第39页（4）物理本质降低表面张力，促进分散提升相稳定性→性能稳定改进界面→提升性能（5）增容剂类型a)嵌段共聚物b)接枝共聚物c)反应型增容剂聚苯乙烯-b-聚乙烯吡咯烷酮（PS-b-PVP）聚碳酸酯-g-聚甲基丙烯酸甲酯（PC-g-PMMA）→PC/PMMA体系(聚丙烯-马来酸酐)-g-聚氧化乙烯（(PP-MAH)-g-PEO）→PP/TPU条件：两组分带反应性基团；分散性好；反应速度够快反应增容类型：链劈裂反应

端基与另一主链基团反应

两链官能团反应

离子键塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第40页（6）增韧理论a)弹性体增韧机理橡胶形变过程吸收能量。b)屈服理论橡胶热膨胀系数大于塑料。橡胶粒子在基体中产生三维静张力，引发体积膨胀，使基体自由体积增加，降低了基体玻璃化转变温度，产生塑性变形，可终止裂纹。1）使Plastics处于张应力，自由体积增加→塑性变形2）橡胶粒起到应力集中效应缺点：未能解释剪切屈服时经常伴有应力发白现象。发展历程20世纪50~70年代微裂纹→多重纹→剪切屈服→银纹80年代空穴化理论+逾渗理论理论84年非弹性体增韧理论：首次提出有机刚性粒子增韧机理90年代重视橡胶增韧微观化研究银纹→剪切带→空穴化形变过程联络起来塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第41页c)裂纹关键理论橡胶颗粒充作应力集中点，产生多而小裂纹吸收较多能量众多小裂纹比扩展少数大裂纹需较多能量。

它们相互干扰，减弱裂纹前沿应力→终止d)多重银纹理论橡胶粒子数量多，成为应力集中物，引发大量银纹→耗能同时，橡胶粒子能终止银纹e)空穴化理论在低温或高速形变过程中，在三维应力作用下，发生在橡胶粒子内部或粒子与基体界面间空穴化现象，这利于剪切带形成。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第42页剪切形变银纹化f)银纹-剪切带理论聚合物形变弥散性剪切屈服形变（形变但内聚能密度不变）局部剪切带：外力>屈服应力，产生剪切变形材料损伤→微观断裂破坏先兆耗能→增韧（银纹：应力作用下发白现象）①拉伸应力场中产生②玻璃态、结晶聚合物均可存在③可在材料表面、内部、裂纹尖端存在④应力作用→应力银纹应力+溶剂→应力-溶剂银纹⑤外形与裂纹相同，二者有区分：空/实银纹特征塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第43页（2）将热塑性聚合物基体划分为两大类：

准韧性体：以剪切屈服为主

（3）临界粒子间距普适判据：

de：临界粒度；Φr：橡胶体积分数脆性基体：以银纹断裂为主链缠结密度特征比塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第44页（7）刚性粒子增韧机理‘冷拉’机理（适合用于有机粒子）：在拉伸时，因为基体与分散相模量不一样，基体形变时，分散相极区受拉应力，赤道区受压应力，脆性粒子屈服而产生冷拉，与基体一起发生较大塑性形变，吸收能量。如ABS粒子增韧PC‘空洞化’机理（也适合用于无机粒子）：基体PC/粒PE体系中，在拉应力作用下，粒子赤道面上应力为本体3倍；若界面较弱，裂纹尖端损伤区内分散相粒子承受三维应力，界面处脱粘，形成空洞化损伤，同时PC基体易剪切屈服，实现增韧。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第45页2.3塑料填充改性降低成本提升耐热性，如纯PP，110ºC热变形；加30%滑石粉，130ºC热变形提升刚性：同上，弯曲模量从1000MPa升至MPa成型性变好：BaSO4改进塑料加工性尺寸稳定性提升：填料降低收缩率表面硬度/强度升高功效性：金属丝提升导热性；CaCO3提升印刷性中空玻璃球实现隔热性；1）填料与塑料、树脂复合：降低成本、提升功效性优点2）特点a)固体物质（形状）b)相对惰性（不与被填充物反应）c)份数（质量）≥5%不一样于加工添加剂，如颜料、热稳定剂、阻燃剂、润滑剂等。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第46页3）分类4）惯用填料特点a)CaCO3与滑石粉氧化物盐单质有机物无机物有机物普通功效性作用球形块状片状纤维状形状CaCO3轻质CaCO3↔化学合成

Na2CO3+CaCl2/Ca(OH)2→Ca(OH)2+CO2→重质↔矿物胶质滑石粉：有滑腻感，为层状结构（范德华力结合）化学成份为含水硅酸镁，3MgO·4SiO2·H2O

b)高岭土：水合硅酸铝矿物质分子式Al2O3·2SiO2·2H2O其单晶为：双层水合硅酸铝，层间为化学键一层是SiO2一层是水合氧化铝塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第47页c)SiO2与硅灰石沉淀法：Na2SiO3+HCl→NaCl+H2SiO3碳化法：硅砂+NaOH→燃烧法：SiCl4+H2+O2→SiO2合成SiO2溶于NaOH和HF，有类炭黑补强作用，又称白炭黑。d)BaSO4/玻璃珠e)纤维无机：玻璃纤维（SiO2、Al2O3、B2O3、CaO）、

碳材料（纤维、石墨、纳米管）、B、石棉、

陶瓷、金属、晶须天然高分子：合成纤维、棉、麻、纸合成高分子：聚芳胺：对苯二酰氯+对苯二胺；PVA纤维；聚酯纤维：PET；

芳纶：芳香族聚酰胺塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第48页5)填料-聚合物界面基体-增强剂接触与浸润聚合物-填料表面处理剂反应和作用界面形成两个阶段界面浸润理论：液体树脂对填料浸润亲和，即物理与化学吸附化学键：经过化学键连接形成理论。界面粘结理论偶联剂：能在有机/无机、有机/有机材料之间，经过化学作用和物理作用，使二者相容性得到改进一个小分子有机化合物。分子结构特点：两类性质不一样化学基团（亲油基团+亲水基团）(RO)x-M-AyRO：易水解/交换反应短链烷基；M：中心原子如Si/Ti/Al/B；Ay：稳定长链亲油基团。a)硅烷偶联剂γ-胺丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷b)钛酸酯类c)锆类d)铝酸酯类，异丙醇铝塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第49页2.4阻燃改性阻燃材料与高分子基体树脂共混含有阻燃性元素反应性单体与高分子共聚反应阻燃改性方法阻燃改性：易燃→难燃原因：电气、电子、汽车、车辆、航空、建筑→安全性↑阻燃机制：阻止或抑制燃烧过程中物理改变或氧化反应速度。（1）燃烧过程：可燃物与氧化剂一个快速氧化反应，放热发光，生成气态、凝聚态产物，同时聚合物燃烧伴有热氧降解、分解产物扩散、与空气混合进行反应。热解产物燃烧反应：按自由基反应进行a)链引发RH→R·+H·b)链增加R·+O2→ROO·ROO·+RH→R·+ROOHc)链支化ROOH→RO·+·OH2ROOH→ROO·+RO·+H2Od)链终止反应2R·→RRR·+O·→ROH2ROO·→ROOR+O2所以，要抑制或降低其燃烧反应发生，就要捕捉自由基H·和·OH。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第50页（2）卤-锑系阻燃剂：以含卤有机物为主成份，Sb2O3为协效剂作用机制：气相阻燃为主，兼具凝聚相阻燃作用。燃烧中，卤素化合物→HX聚合物燃烧→HO·+O·+H·(高活性)以及卤素自由基X·(低活性)HX+H·→H2+X·HX+O·→HO·+XHX+HO·→H2O+X·①减缓或终止燃烧②HX密度大于空气，稀释空气中O2，覆盖于材料表面，降低燃烧速度③形成H2O汽化吸热，隔离O2④HX与Sb2O3（无阻燃作用）反应生成SbX3或SbxOyXz（有阻燃作用）

a、密度大、长时间停留于物体表面，稀释O2/覆盖b、卤氧化物分解是吸热过程，降低物体温度c、SbX3能与自由基反应，使火焰猝灭塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第51页如水合氢氧化铝、水合氢氧化镁、硼化物、红磷抑烟技术Al(OH)3+HCl→AlCl3+H2OCaCO3+HCl→CaCl2+H2O+CO2↑（除去HCl）Al(OH)3→Al2O3+H2O(该反应吸热)(3)磷系、氮系阻燃剂有机磷磷酸偏磷酸聚偏磷酸隔氧/热聚合物脱水碳化（毒性大）燃烧（4）无机阻燃剂脱水(脱水剂)氮系三聚氰胺及其盐不燃气体取代卤素热塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第52页阻燃剂阻燃作用路径：a)稀释效应：指可燃物和氧浓度b)隔绝效应：产生不燃气体/泡沫层，隔绝氧气c)冷却效应：吸收聚合物热解热量d)消除效应：消除高活性自由基H·和OH·1）氧化锑，协效卤素2）二茂铁，促碳化，协同卤素化合物3）Si粉，协同卤素、P、Mg(OH)2等，改进冲击性阻燃协效剂及助剂塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第53页2.5抗静电剂塑料含有很高体积电阻和比表面电阻，是主要绝缘材料。因为高电阻，使之含有大量静电荷，会造成以下危害：①易吸灰尘②干扰较大面积制品加工过程③粉料会发生团聚或搭桥现象④放电损坏产品性能，如电子芯片封装和拆卸⑤火花放电造成事故所以，添加抗静电剂来减缓或阻止产生上述危害。（1）抗静电剂作用机理可从抑制电荷产生和助长漏电两方面着手。惯用方法：加入导电物质（表面活性剂和导电填料）以提升其漏电速度。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第54页（2）抗静电剂种类与特征a）阳离子化合物：包含一个含有长链烷基（季铵盐、磷酸盐）大致积阳离子如硬脂酸基三甲基氯化铵b）阴离子化合物：活性分子部分是阴离子，如羧酸基、磷酸基、硫酸烷基等，

例：烷基二苯醚磺酸钾c）非离子化合物：极性弱或不带电分子，

如N-(3-十二烷氧基-2-羟丙基)乙醇胺d）外部抗静电剂（3）使用基本要求①抗静电剂效果持久性②与塑料有一定相容性③不使塑料变质④用量少、无毒、低价a)相容性太大或太小均不宜；b)为提升抗静电能力，可两种复配c)抗静电剂与热稳定剂有反抗作用d)添加量不宜太大e)要求高时，只能选金属粉、导电高分子、炭黑注意事项：塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第55页（4）使用基本要求导电高分子材料结构型：纯结构导电高分子只有聚氮化硫类复合型（填充型）：有机掺杂聚乙炔：需采取氧化-还原、离子化、电化学等伎俩掺杂等。

代表：聚乙炔、聚对苯基吡咯、噻吩、吡啶、聚苯硫醚热结型导电高分子：聚酰亚胺、聚丙烯腈等。结构型复合型（填充型）高分子抗静电剂：如聚醚型、季铵盐型、磺酸(酯)接枝共聚物

优势：相对于小分子抗静电剂，更耐水洗，持久性好碳系填充物：炭黑、石墨、碳纤维体积电阻率：102~10-9Ω·cm金属填充物：表面金属化（电镀、喷涂等）填充金属粉、丝主要用途：电磁屏蔽塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第56页塑料发展趋势1）改性伎俩更主要（开发新产品投资大、见效慢）合金化共混改性（通用塑料工程化、工程塑料高性能化、低成本）2）环境问题（可连续发展）节能+环境保护+回收3）纳米/液晶前景辽阔4）高性能化、专用化、系列化、特色化塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第57页2.6工程塑料改性工程与设备2.6.1概述（1）共混改性工程塑料生产过程工艺流程原料预处理计量/配料混合双螺杆挤出冷却/切料混合包装表面处理、烘干等。CaCO3表面活化处理玻璃纤维烘干，降低尼龙水解助剂→溶液→分散好产品性能搅拌分散一定程度/分子级分散冷却温度切粒机转速外观均一性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第58页(2)聚合物混合分散过程与状态1）共混原理：在无本质改变情况下，实现细化和均化分布。物理混合分布混合：组分间空间发生交换→均匀化分散混合：组分颗粒变小，达分子程度分散2）混合状态描述：a、分散相：分散程度用平均粒径大小表示粒径愈窄愈好b、Tg（合金化）：未达分子级混合→两个Tg到达分子级混合→一个Tg

(3)共混设备与改性塑料塑料工程化共混改性组分性能与共混工艺共混设备：双螺杆挤出机方向自控水平高、高精度、大型化、高转速、结构多元化塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第59页2.6.2干燥与设备（1）干燥过程与要求PA、PC、PBT、PET吸湿（3.5%）水解分子量↓干燥过程表面水挥发空气中内部水(结晶水)扩散表面高温干燥→氧化裂解真空低温→（2）鼓风干燥与设备鼓风干燥箱热风料斗式干燥器塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第60页2.6.3预混合与设备（1）预混合作用①搅拌时间←物料不一样②控制混合温度③选混合设备预混合基本标准：①物料均匀进入挤出机、稳定化生产②物料分散均一性③物性均一性（2）混合设备①高速混合机：效果好、效率高；缺点：低软化点物质不适合②Z形捏合机：机箱、Z形桨、驱动装置。

用于普通混合、配色缺点：效率低、操作劳动强度大③螺杆式混合机：两螺杆成一定角度，通体为锥形优点：效果好、能耗低、可调速、噪声小塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第61页2.6.4熔融混炼与双螺杆挤出机共混关键：熔融混炼→强剪切作用→分子级水平混合

混合原理：螺纹件（螺纹快/捏合快）相互啮合、相对运动时，不停改变物料流动方向/空间改变对其施加高剪切，促使物料变形，破碎实现混合。双螺杆挤出机集混合、混炼、熔融反应、挤出成型于一体。优点①适应性广，一机多用：接枝、交联、共混②混炼效果好：双螺杆(剪切作用)；单螺杆(背压作用)③物料停留时分布窄：强制输送作用④良好自清洁作用：双螺杆相互啮合⑤挤出量大、能耗低⑥采取积木式结构，可任意组合塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第62页（1）双螺杆挤出机类型转向同向异向啮合啮合非啮合直径圆柱形锥形功效共混反应挤出啮合双螺杆混合型增强型低速挤出机：反应型高速挤出机：共混型同向旋转异向旋转锥形挤出机圆柱形挤出机（2）结构传动装置（电机、齿轮箱）、加料装置、螺杆、机筒、加热器、机头、控制柜、冷却系统塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第63页（3）螺杆材质：合金钢（38CrMoAlA、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2）（4）挤出机五个分区：固体输送区熔融区（外加热/剪切热）混炼区（更细化）排气熔体输出(口模/计量)（5）双螺杆挤出机组合普通标准①正确物料形态、性能与配比②螺杆元件及各区功效、工作原理及构型③加料方式与位置④选适当几何参数螺纹和捏合元件⑤依据混合程度选螺杆组合（6）几个经典螺杆组合1)玻璃纤维增强型：纤维形状、加料位置

（短纤维：混合段加，长纤维：熔融区/混炼区间加）2)共混合金型：熔融/混协议时发生3)填充改性型：熔融区塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第64页2.6.5反应挤出

概念：利用挤出机这一连续化共混设备，直接在挤出机中加入共混聚合物、引发剂、助剂，来制备聚合物共混物一个新方法，可实现共混改性和制品成型一体化操作。1)可规模化生产2)产品转型快3)易实现自动化4)可在机器内直接去除未反应单体5)不使用溶剂6)厂房面积小、投资少7)可同时控制化学结构和微观形态结构8)利于物料热交换9)螺杆含有自清洁功效优点塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第65页反应挤出类型（1）接枝反应熔融聚合物+单体（自由基引发聚合）聚烯烃PVC、PS、ABS硅烷、苯乙烯丙烯酸酯过氧化物（2）链间共聚物形成两种以上聚合物→共聚物如酐封端PE与PA反应a)链断裂、再结合b)反应性基团+反应性基团(扩链)c)交联（3）偶联/交联反应聚合物大分子与缩合剂、多官能团偶联剂/交联剂反应，经过链增加或支化提升分子量或经过交联增加熔体粘度。如：尼龙、PET为大分子缩合剂：亚磷酸酯偶联剂：环酐、环氧等经典例子：动态硫化制热塑性弹性体(TPE)

反应挤出制备聚烯烃类与橡胶硫化塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第66页（4）可控降解：降低分子量，如PP+过氧化物230ºC/1min10r/min分子量↓（5）聚合物官能团化/改性如：聚烯烃聚酯卤化羧基封端热稳定性↑马来酸酐/PP接枝于聚合物上改性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第67页三、通用塑料聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯ABS酚醛塑料氨基塑料塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第68页聚乙烯(PE)单体单元聚合物链塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第69页聚乙烯形式LDPE高温/高压工艺高度支化HDPEZiegler-Natta催化剂支化少结晶度高LLDPE“共聚物”—侧链阻止结晶提升韧性、强度交联PE高压工艺(LDPE)压力：350MPa温度：300ס

C低压工艺(LLDPE)压力：3MPa温度：100ס

C塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第70页聚乙烯共聚物共聚物类型无规交替嵌段接枝EVAGlue,softEAA—乙烯丙烯酸共聚物离聚物(沙林树脂)EPM(EPBM含丁二烯)橡胶状塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第71页聚丙烯(PP)单体单元聚合物链塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第72页无规:无序间同:交替

全同:一样性质刚性耐环境应力开裂UV敏感比PETg高耐机械应力开裂毯子活合页塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第73页聚氯乙烯(PVC)单体单元聚合物链塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第74页僵硬无定形热敏性溶剂敏感性焊接胶结塑化PVC溶剂效应加工w/o热性质UV敏感性不燃性(塑化除外)自熄性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第75页聚苯乙烯(PS)单体单元聚合物链塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第76页性质脆而硬不宜挤出抗划痕性尚可

增韧改性相对于丁二烯-苯乙烯透明但泛黄结晶性无定性透明脆性UV敏感性火焰可燃性泡沫可膨胀塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第77页合金&共混物不单是

共聚物HIPS(添加橡胶)SANABSPolyStyrenePolyButadieneRubberABSPolyAcrylonitrile性质依赖于混合百分比合金可取得成份性质塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第78页四、工程塑料聚碳酸酯聚酰胺聚甲醛聚砜聚芳酯聚苯酯聚酰亚胺含氟塑料塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第79页1939年杜邦在W.H.Carothers开发聚酰胺(PA6)专利基础上实现工业化1952年美国Fiberfil企业长纤维增强尼龙1956年杜邦开发出聚甲醛(POM)：高刚性、高硬度、力学性能优异，

含有金属替换潜能1958年德国拜耳企业酯交换法聚碳酸酯1960年美国通用电气企业光气化法聚碳酸酯(PC)1964年通用电气聚苯醚(PPO)：性能好，但加工困难

1966年开发出改性聚苯醚(MPPO)1965年美国通用PPO/PS合金处理了PPO流动性差问题1970年美国塞拉尼斯企业热塑性聚酯类(PBT)：发展极快1976年美杜邦弹性体增韧PA66→（首次）共混合金主要特种工程塑料出现先后次序：

聚酰亚胺→聚砜类→聚苯硫醚→聚醚醚酮4.1工程塑料发展简史塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第80页4.2共性取代金属部件强度和刚性性质可在一定温度范围内保持尺寸稳定性蠕变低热膨胀系数低耐受环境原因(UV,O2,化学试剂)易成型相对于通用塑料更贵通用塑料缺乏一些关键性质一些工程塑料主要经过缩合聚合得到塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第81页4.3聚酰胺及其改性()n[]a[]b[]a[]b塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第82页尼龙66己二胺(6碳)己二酸(6碳)水尼龙6氨基羧基水芳香族聚酰胺塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第83页塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第84页PA共性极性结晶性尖熔点强度透明(极少)—袋装食品(火鸡)抗磨—不比PTFE，但很好韧性—优异断裂韧性—优异吸水—缺点(0.2-2.5%—注射成型时必须干燥)结晶度高塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第85页不一样尼龙性质尼龙6,6–普通尼龙6–内酰胺尼龙6,10–吸水性低尼龙6,12–柔软、吸水少尼龙2,2–强度尼龙加工注射成型收缩—结晶—1.8%(线)预先干燥挤出低熔体粘度注意分解纤维牵引结晶取向塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第86页聚酰胺：主链上含有重复酰胺基团(-CONH-)聚合物，通常称为尼龙(Nylon)。五大工程塑料之首。有600余种，其中PA6、PA66产量与用量最大，约占PA总量90%。PA11、PA12、PA46陆续上市，半芳香族尼龙等新型尼龙陆续上市4.3.1概述脂肪族开环聚合：如PA6、PA12缩合聚合：PA66、PA46、PA1212聚酰亚胺：R-C(O)-N(R1)R2PA(1)分类半芳香族：全芳香族：如聚对苯二甲酰对苯二胺共聚聚酰胺：无规、嵌段、耐热性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第87页(2)命名氨基酸或内酰胺制得PA，用一个数字表示，如PA6，数字为碳原子数二元胺-二元酸制得，用两个数字表示，如PA610，由己二胺-葵二酸制得共聚尼龙：由两类尼龙对应组合数，如PA66/6（60:40），份数(3)主要优缺点高强度：拉伸、弯曲冲击强度高：耐低温性能突出耐热性高：PA6热变形温度为210ºC，PA46在320ºC长久使用耐磨性优良、自润滑性：全部尼龙都有此性质耐化学腐蚀性能优良：耐化学药品、试剂、酸碱等阻隔性优：PA6阻气性好加工流动性优：可用于注塑、挤出、吹塑、反应性注射成型化学活性高：链中极性基团可与极性单体、高聚物优点塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第88页(4)改性目PA作为结构性材料，对强度、耐热性、耐寒性要求更高。吸水性↓→尺寸稳定性↑阻燃性↑→电子、电气、通讯行业要求耐热性↑→适应汽车发动机等耐高温条件强度↑→取代金属材料，作为结构件抗低温性↑→增强耐环境应变能力耐磨性↑→适应高耐磨场所抗静电性↑→适应矿山及其机械应用要求成本↓→产品竞争力↑缺点吸水性强：链中氨基→吸水性强→制品尺寸稳定性差大部分产品低温韧性较差耐燃性普通塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第89页(5)尼龙改性发展趋势PA合金化：相容剂开发→合金化/高性能化→各种用途高强度高刚性PA：机械器件、航空/汽车发动机纳米尼龙：热/力/阻燃/阻隔性好，成本与普通PA相当，竞争力强阻燃尼龙：电子、电器需求大抗静电/导电/磁性PA：电子设备、矿山/纺织机械首选材料加工助剂→实现PA功效化/高性能化综合技术应用→产品精细化塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第90页定义：以尼龙树脂为基料，加入无机或有机纤维及相关助剂，经共混挤出造粒等工序制造高强度尼龙复合材料。强度↑+热变形温度↑生产方法：短纤维和长纤维短纤维：切断纤维混入尼龙中，同时加入双螺杆挤出机中共混长纤维：玻璃纤维从双螺杆熔融区导入，经杆转动带入，在捏合区经剪切成一定长度短纤维，与基料混合均匀，得到终产品。4.3.2增强尼龙分类增强填充PA(强度+加工成性能性能)增强阻燃PA增强增韧PA纯增强PA塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第91页举例：纯增强PA——玻璃纤维增强PA玻璃纤维特点：高强度、耐热、绝缘、耐候、成本低（1）玻璃纤维增强机制成型中纤维取向基体纤维力/能量分散力外力①玻纤直径(10-20μm):太粗→与PA粘合差→力学性能↓太细→成型时易成细微粉→失去纤维作用②纤维长度：理论上愈长增强效果愈好，但会造成表面粗造/挠曲③玻纤含水量：含水→PA降解→力学性能↓④表面处理：保护纤维不受磨损；纤维间良好粘结界面偶联剂：硅烷类；

成膜剂：丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯醇⑤玻纤含量：通常，玻纤含量↑→PA性能↑如30%玻纤，可提升1.2倍不过，设备磨损严重，缩短螺杆寿命方向变（2）玻璃纤维增强PA主要控制原因a)熔体流动性↓→成型加工困难，外观差b)<40%，力学性能↑；再高，力学性能↓c)热变形温度↑<30%时，升高；再大，对温度影响小d)成型收缩率↓，如35%时，收缩率约为0.2%含量↑塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第92页⑥对PA表面性能影响：玻纤含量↑→表面光洁度↓⑦共混温度影响：低温时包覆效果差，脆性大；高温时，PA易分解，力学性能↓，色变黄⑧螺杆转速对PA性能影响：混合效果：低速时分散不均匀，性能不均太高时，产热造成产品分解产量：速度高，产量大（3）几个经典玻璃纤维增强尼龙复合材料生产技术①玻璃纤维增强尼龙制造技术关键点②玻璃纤维填充尼龙技术关键点：除上述关键点外，还应注意以下问题a)控制体系含水量b)选择适当偶联剂品种c)选适当螺杆组合，确保分散与混合d)高含量玻纤制品，应注意玻纤外露与分散不均匀问题a)选择适当无机填料品种与规格b)确定玻纤/填料比c)选偶联剂及用量d)填料表面处理与分散塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第93页举例：炭纤维增强尼龙1）特点Cf特点：高强度+高刚性模量3倍于玻纤长度范围：mm↔数百米2）应用：①汽车工业：耐油耐磨、抗蠕变性能好，用作燃料箱，取代压铸件；

德国重型柴油机材料制造齿轮和管接头②国防：40%Cf尼龙66代替铝合金，用于美国MX导弹、发射筒③航空航天：美国比奇飞机企业，双发小型公务机，70%使用Cf/环氧/尼龙④文体用具：网球拍、高尔夫球杆、头盔等Cf/尼龙特点密度小（1.25<1.4(玻纤)）强度高：拉伸强度18MPa高温蠕变小/热稳定性高尺寸精度好，线膨胀系数与金属靠近10-5/ºC阻尼性能优良耐磨性好生产：保持Cf长径比大，普通为0.2~0.3mm；Cf不耐磨，以混合为主，尽可能降低捏合块。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第94页4.3.3填充PA填料种类惰性~：增加体积，降低成本为目活性~：以改善聚合物某些力学和物理性能为目功能~：以赋予或改进聚合物某些功能特性为目填充改性：以机械掺混方法，将在组成和结构上与聚合物不一样填料，添加到聚合物中，形成份散均匀复合体系过程。改性目提升尺寸稳定性提升韧性和耐磨性降低成型收缩率和制品翘曲降低成本1）填料种类CaCO3：用于增强，减低成本硅酸盐：改进晶体尺寸完整性，降低晶体缺点金属粉：用于导电、高热变形温度改性塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第95页2）填充增强PA主要控制原因a)配方和制造过程：①正确选取填料种类与用量

②表面偶联剂处理

③螺杆组合形式以混合为主

④添加各种助剂(抗氧化、润滑、光亮)b)填料强效果决定原因：粒径、形状、长径比、表面处理剂

①填料种类与复合材料性能②填料用量，通常存在最正确填充量③对材料热性能和成型收缩率降低/流变性能影响稀土可提升热稳定性，可预防光热老化④偶联剂影响：填料与尼龙不相容⑤其它助剂：润滑剂→流动性↑光亮剂→光洁度↑热稳定剂塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第96页4.3.4PA合金（1）合金化原因与目原因吸水性大→制品稳定性和电性能不理想耐热性和低温抗冲击性有待提升目①提升耐热性

PPO/PA66→耐热性↑，尺寸稳定性↑可代替钛钢做汽车外防护板和车轮盖板PA66/PA6T(聚对苯二甲酰己二胺)

可在200ºC下长久使用②改进吸水性/尺寸稳定性如用PP、PE改性③耐药品性和耐磨耗性，PTFE/PA、PA/PBT④低温抗冲击性PE、EVA、EPDM、SBS⑤提升刚性，加半芳香族PA、热致性液晶高分子塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第97页（2）尼龙合金设计标准共混改性组分选择相容剂设计合金结构设计性能检测a)改性组分选择①含有针对性拟提升哪方面性能②符合相容性标准相容性要求③共混组分黏度比标准

如高粘度PA与低粘度PE共混可成层状结构，阻隔性好④性价比只要能满足用需要，尽可能选价格低、起源广品种，并不追求性能越高越好标准b)相容剂设计相容剂设计与制造是高分子合金制造关键。要求：能与尼龙大分子链中-NH2发生化学反应基团。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第98页相容剂主要类型①马来酸酐例：PA/PP相容性差，简单共混时，易分层，冲击强度低用PP-g-MAH为相容剂，可有效改进PP/PA相容性用量为5~10%，PPPA6PP-g-MAH=15/75/10时马来酸酐活性大，能发生各种接枝反应PA6PA6/PP合金PA6/PP(无相容剂)弯曲强度/MPa12579-拉伸强度/MPa7457-缺口冲击韧性/kJ/m256135塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第99页②羧酸型③甲基丙烯酸缩水甘油醚型以丙烯酸、甲基丙烯酸为共聚单体，形成接枝共聚物，与PA共混时发生酰胺化、酰亚胺化反应，提升合金冲击强度、拉伸强度。注意事项：a)非极性聚合物/PA合金相容剂设计相容剂结构：可与非极性聚合物互容，与PA反应b)极性聚合物/PA体系：相容剂与共混组分相容+反应c)分子量应小于共混组分：利于分散与流动d)相容剂极性基团含量大：利于与组分反应，提升相容化作用塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第100页（3）尼龙合金生产控制原因a)相容剂影响b)分散相颗粒大小及间距c)组分比d)共混挤出温度e)螺杆转速分子结构官能团含量(接枝率)用量如PA6/PP体系无相容剂：分散相粒径分布宽，>10μm粒多，有空洞有相容剂：普通<1μm，空洞小通常，相容性越好，分散相粒小，间距小：与混炼过程、相容性相关微观结构改变力学性能向连续相组分转变相间分子作用也会发生改变如PA6/ABS中，PA6↑→融指↑

热变形温度↓

拉伸强度↑以共混组分熔点(连续相)为主基本依据热敏性组分（考虑热降解→低温挤出）螺杆加热温度分布越快、剪切力越大、分散相小，合金性能越好，但会造成热氧降解塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第101页（4）尼龙合金主要种类1）PA6/PP、PA66/PP合金：改进吸湿性，提升制品尺寸稳定性极性屏蔽作用：改性PP极性基团与PA6极性基团相互作用，

消弱水与PA6作用结晶~：PP、PA6均可结晶，共混时造成共晶，晶粒包裹、交叉、

覆盖作用，消弱水与PA6作用。结构~：改性PP阻止水渗透PP作用2）PA6/PE合金：改进PA吸水性，提升制品尺寸稳定性和韧性相对于PP，PE耐老化性很好。PP/PA6体系呈粒状、层状结构，阻隔性好。①PA6/LDPE合金：改进吸水性，提升抗冲击强度②PA6/HDPE合金：阻隔性能，PA6呈细微薄片状、分散相；HDPE呈连续相可阻O2、CO2扩散→食品保鲜可阻烃类、有机溶剂→汽油、柴油、有机溶剂包装材料3）PPO/PA66合金：利用聚苯醚提升PA66耐热性、力学、尺寸稳定性PPO/PA（海/岛）结构：微观相分离用途：汽车挡板、散热器格栅、车轮盖板、办公用具、医疗器械塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第102页4）PA/PPS合金：利用特种工程塑料聚苯硫醚改性PA①热变形温度高>200~240ºC，长久使用②化学稳定性好<200ºC以下不溶于任何溶剂③高强、高刚性：出众耐疲劳性和抗蠕变性④难燃：氧指数44~53%，垂直燃烧等级为VO级

（燃烧时间<10s，无熔滴）⑤尺寸稳定性好：高温吸湿后，尺寸几乎不变⑥PPS流动性极好：成型收缩率小，可制精密制件5）PA/ABS合金：6）PA/PC合金：PA——耐热，耐化学药品性；ABS——韧性，刚性好PC优点：抗冲击性优、尺寸稳定性好

缺点：易发生应力开裂，耐磨性差，加工流动性差PA/PC：抗冲击性、耐化学药品、可涂饰PA/PC共混：易发生氨基交换反应→分子量下降塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第103页4.3.5阻燃PA（1）概述PA用量大→火灾多→阻燃改性常见PA氧指数为25%氧指数：在要求条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需最低氧浓度。以氧所占体积百分数数值来表示。氧指数越高，表示越不易燃烧。氧指数<22，易燃22~27，可燃>27，难燃阻燃PA开发动向①高性能多功效阻燃PA：荷兰DSM企业：极具耐腐蚀性和韧性阻燃增强PA46，阻燃剂为溴化苯乙烯、Sb2O3，热变形温度高达285ºC日本松下电工：阻燃/耐电弧且韧性好阻燃共聚PA弯曲强度为72MPa，冲击强度8.5kJ/m2阻燃性为UL94VO级（熔体不易燃棉花）②非卤素阻燃PA开发含卤素阻燃剂→二噁英，严重污染环境③绿色环境保护型塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第104页（2）配方设计①阻燃剂选取标准：阻燃效率、产品性能、毒性等方面考虑a)效果好、用量少b)与PA相容性好c)分解温度高，在PA加工温度下不分解d)耐久性优良，无显著表面迁移e)对PA力学性能负面作用小f)对电性能影响小g)对设备无腐蚀h)无毒、无臭、无污染i)价格低阻燃剂主阻燃剂：可单独使用，如卤素、磷、氮、氢氧化物，加入量大作用：阻燃辅阻燃剂：不可单独用，对主阻燃剂有增效作用，如Sb2O3、硼酸锌、ZnO、ZnS和Fe2O3等作用：消烟、防滴落注意两大问题：(a)阻燃剂协同效应：卤素+锑系；卤素+磷系；磷+氮系；红磷+炭黑(b)阻燃剂反抗效应：红磷/卤素↔有机硅；溴系↔CaCO3、MgCO3、硬脂酸锌塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第105页②配方设计标准与要求依据PA性质，如熔点、结构、用途、性能要求来调配。(a)熔点/用途：选择阻燃剂品种(b)性能要求：选择增韧剂、润滑剂等助剂(c)Gf/PA：只能选择磷系阻燃剂，N系不能单独用(d)白色PA：对纯度要求高，不能含有氧化作用金属杂质(e)应加分散剂（3）阻燃尼龙特征①力学性能普遍下降：但红磷、氮系相对好些②加工流动性有所提升：加入小分子化合物对流动性有积极作用，其中N系较优③耐热性有所改变：溴系通常会降低耐热性→加工时，

尽可能低温④耐磨檫性下降：通常这类材料不适适用作耐磨材料塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第106页4.3.6抗静电PAPA绝缘性能优：表面电阻率为1014~1016Ω，

体积电阻为1013~1014Ω·cm静电危害：

静电→电火花→火灾/爆炸→人身伤亡/财产损失抗静电要求：表面电阻率为108~109Ω，体积电阻在10-1Ω·cm路径抗静电剂：表面活性剂或水溶性高分子(永久性)，如聚醚、季铵盐等导电填料：炭黑、碳纤维、金属粉、晶须等导电高分子：聚苯胺等静电产生：起源于塑料电子结构，含有不一样介电常数或不一样电荷释放能量两种材料接触时，会产生电荷转移。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第107页4.3.7增韧尼龙以尼龙树脂为主体，添加弹性体、热塑性弹性体及韧性树脂，经共混制得改性尼龙。增韧剂(惯用)橡胶弹性体：三元乙丙橡胶，乙丙/丁腈/丁苯橡胶热塑性弹性体：嵌段/接枝共聚物，SBS嵌段共聚物茂金属聚烯烃：乙烯-辛烯共聚物(POE)、弹性极好，

耐候性好，无双键核-壳共聚物：柔性分子为核、刚性分子为壳共聚物(内柔外刚)刚性粒子：有机刚性粒子少；无机刚性粒子多，达纳米级时有增韧效果增韧PA特征①提升了PA低温韧性、冲击强度，但刚性下降②弹性大，但表面光洁度会下降③改进了PA吸水性，制品稳定性改进④加工流动性下降，弹性体交联造成⑤成型收缩率增加塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第108页4.3.8纳米尼龙最大优点：纳米材料用量极少，而性能改变大

（力学性能↑+耐热性↑）纳米材料：指平均直径在100nm以下材料。①增强增韧双重功效②优良热性能③气体阻隔性好④加工性能⑤改进吸水性和尺寸稳定性⑥改进聚合物电、磁性能纳米材料在PA中应用塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第109页（1）用于工程材料纳米材料种类与特征分类有机无机液晶聚合物：成型时沿外力取向，形成微纤→增强弹性体：如纳米羧基丁腈橡胶层状结构材料：聚合物插入其层间→纳米级普通无机材料：层状无机纳米材料天然层状无机物：如滑石粉、云母、粘土人工合成~：如沸石、锂蒙脱土层状金属氧化物：V2O5、M2O3层状过渡金属二硫化物：层状金属盐：磷酸盐、磷酸酯盐等无机纳米粒：Al2O3、CaCO3、SiO2、TiO2、Ag、陶瓷粉塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第110页（2）聚合物纳米复合材料制备技术插层复正当原位复正当→原位聚正当：纳米材料在单体溶液中实施聚合共混法：熔融共混、溶液共混插层聚合：单体在层间聚合，片层分离，均匀分散聚合物插层：先插入插层剂，再与聚合物反应，

高分子链进入片层内插层复正当：将单体或聚合物插入层状结构硅酸盐片层中，进而破坏硅酸盐片层结构，剥离成厚1nm、长100nm基体单元。PA6/蒙脱土纳米复合材料：蒙脱土由中心层为氧化铝/氧化镁八面体、层外为二氧化硅四面体所组成硅酸盐。可进行阳离子交换→有机改性剂如季铵盐、胺盐类有机物，经过离子交换进入层间，拉大晶层间距（剥离）。有机改性剂与熔融PA亲和性大，可进入层间反应。塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第111页插层聚正当：PA6/粘土纳米复合材料工艺粘土离子交换过滤分离聚合切粒萃取干燥包装H2O/插层剂HCl/H3PO4-H2O+己内酰胺△纳米CaCO3/PA共混：表面处理剂很主要塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第112页4.3.9PA应用（1）概况力学性能、耐热、耐油、耐老化、耐低温、耐化学腐蚀汽车、机车、通讯、电子电气、机械、兵器、航空航天、家电、体育用具如汽车，国内累计产销量分别为1841万辆/1850万辆；，中国工程塑料需求200万吨。年，全球工程塑料需求将到达2000万吨。（2）在汽车工业中应用塑料应用：轻量化→节油、高速→汽车设计与制造水平标志塑料基本知识改性通用塑料工程塑料第113页详细用途a)发动机周围部件主要适用材料：Gf-R-PA-40ºC~140ºC；耐热/寒、耐水解，飞砂石冲击耐油、高温水、各种添加剂压力/振动：耐摩、强度复杂形状：流动性好→可注射成型可回收利用工况b)进气歧管作用：将汽油和空气按一定百分