六种用途韧性塑料材料的分析选择改性

六种用途韧性塑料材料的分析、选择、改性

项目15项目15的六组任务第一组：请为常温冲击强度＞400J/m的汽车保险杠的生产选择合适的高分子材料；第二组：如果选择常温冲击强度在51～200J/m的高分子材料生产汽车保险杠时，需要采取什么方法进行增韧；第三组：请为大型电视机外壳的生产选择合适的高分子材料；第四组：请为冰箱内胆的生产选择合适的复合高分子材料；第五组：如果选用PP做为汽车保险杠的基础材料，请为其生产选择合适的可共复合的其它高分子材料；第六组：请为耐热型电熨斗外壳的生产选择合适的高分子材料。教学目的通过对项目15

所涉及到六种韧性要求高分子材料的分析、选择、改性的整个实施过程，使学生进一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节，初步形成实施每个细节过程的能力，最终达到根据产品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、合理改性的总能力；进而结合学生所选择出来的材料从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直接相关的结构与性能的关系；同时在完成项目过程中对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。能力（技能）目标能根据不同韧性要求高分子的不同用途，合理的选择高分子材料；并能合理的分析所选择材料的结构、性能；如果不能直接选择到合适材料时，能提出合理的改进意见与方案。知识目标被选用的高分子材料的主要结构特征、主要性能及应用范围。其中第

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个项目重点学习、理解、应用高分子材料的结构层次、化学组成、连接方式、几何构型、柔性知识。素质目标初步建立良好的学习方法；资料收集的方法；处理问题的方法；团队合作的意识；用户至上的意识；安全环保意识；表述与合理辩解能力。参考资料潘文群,高分子材料分析与测试.化学工业出版社2005；戚亚光,高分子材料改性.化学工业出版社,2005；聂垣凯,橡胶材料与配方,化学工业出版社,2004；王文广,塑料材料的选用.化学工业出版社,2002；高俊刚,高分子材料.化学工业出版社,2002；桑永,塑料材料与配方.化学工业出版社,2001一、塑料的韧性塑料的韧性常用其冲击强度值大小来表示。目前已见报道的冲击强度测试方法至少有15种，但比较常用的只有三种，即悬臂梁冲击试验法、简艾梁冲击试验法和落锤冲击试验法。对同一种塑料而言，用不同的测定方法测量其结果会大不相同，各种结果之间无比较性可言，有时不同结果之间竟然还会产生不平行的结果。各种塑料之间的韧性相差十分大，以落球冲击试验法为例，其冲击强度具体见下表所示。几种树脂的落球冲击强度从上表中可以看出，除PC和LDPE等少数树脂以外，大部分树脂的冲击强度都不十分高。尤其是PS和PP两种树脂的冲击强度更低，其落球冲击强度值还不足20J/m，属于脆性材料之列。对于一些高冲击场合如汽车保险杠等，往往要求其常温落球冲击强度值要大于400J/m，低温冲击强度也要达到50J/m。从上表中可以看出，除PC和LDPE两种树脂外，其他树脂用于汽车保险杠材料，都需要进行不同程度的增韧改性。二、塑料的增韧方法塑料的增韧方法主要包括共混弹性体材料和添加刚性增韧材料两种。共混弹性体材料是一种开发最早且最有效的塑料增韧方法，此方法可使材料的冲击强度增大儿倍到几十倍。但缺点为在提高冲击强度的同时，却牺牲了刚性。添加刚性增韧材料是近几年开发的一种新型改性方法，它的冲击改性幅度虽不如共混弹性体材料高，但它是刚、韧兼增的一种两全其美的增韧方法。常用的刚性增韧材料有:有机类如PS、PP、PMMA、SAN等，无机类指刚性超细填料如碳酸钙、滑石粉、云母粉等。几种低冲击类树脂的增韧改性如下。1、PVCHPVC的冲击性能不好，其悬臂梁冲击强度仅6J/m2

。PVC常用的增韧材料有：不透明制品用ACR、CPE、EVA及NBR等，透明制品用MBS。PVC还常用弹性增韧材料和刚性增韧材料协同增韧，如PVC/CPE/PS(PMMA、PP)、PVC/CPE/CaCO3等。如PVC增韧配方：①PVC100，CPE15，此配方的冲击强度提高3倍。②PVC100，PS4，CPl2。此配方的冲击强度提高6倍。2、PSPS常用的增韧材料为丁苯胶、顺丁胶、乙丙胶、SBS及MS等。例如，在PS中加入15%丁苯胶，冲击强度可提高8倍。3、PPPP常用EPDM、POE、LDPE及CPE为增韧材料，并协同加入无机刚性材料如碳酸钙、滑石粉及云母等，以达到刚韧同增的目的。具体配方如下：PP56%，云母30%，EPDM14%。此配方的冲击强度提高6.8倍。三、韧性塑料的选用原则1、壳体类要求材料除具有优异的冲击性能外，还要求如下性能：①良好的加工流动性，以适应壳体类制品壁薄的特点；②制品表面光泽度和硬度要高，着色性能好；③足够的力学强度，重点为常温或低温冲击强度要高，拉伸强度、耐蠕变性、弯曲强度等要适当；④耐热性要适当一般要达到l00℃左右；⑤阻燃性要好，氧指数应在30%以上；⑥抗静电性、电磁屏蔽性要好；⑦电绝缘性要好。最常用的壳体类塑料为ABS、HIPS、改性PP及PVC/ABS等，其中改性PP由于价格低廉，正在逐步取代HIPS和ABS；少数高档壳体选用PC、PPO等耐热类塑料。不同用途的壳体材料具体选材如下。①电视机壳体。小型电视机选用改性PP，中型电视机选用改性PP、HIPS、ABS及PVC/ABS合金，大型型电视机选ABS。②电冰箱的门胆和内胆。常用HIPS板、ABS板及HIPS/ABS复合板。纯HIPS板易受氟利昂侵蚀，需要共混橡胶以改性处理；ABS价格又太高，最好的材料为两者复合；另外，正在研究采用PP复合板的可能性。我国目前冰箱企业仍以ABS为主，只有海尔冰箱用改性HIPS。③洗衣机洗衣机塑料件有内桶、盖板等，需要性能除上述七点外，还要求耐化学腐蚀性。常用材料为PP，其熔融指数为15～30g/10min，少量用PVC/ABS合金。PP主要牌号有；日本三菱的SC2A、日本住友的AY564、日本三井的BJ4HM、日本宇部兴产的J830HK、扬子石化的J740、北京燕山的PP1830、中科院化学所的KHMOl5等。其中扬子石化J740的配方如下：PP(MI=15g/10min)80~85，苯甲酸成核剂1，HDPE（5200B、MI＝35g/10min）7.5~10，抗氧剂10100.3，辅抗氧化剂0.25，EPDM7.5~10，硬脂酸钙0.1。④空调器。用增强ABS、AS、PP三种。⑤电风扇。用ABS、AS、GPPS。⑥吸尘器。用ABS、HIPS、改性PP。⑦电熨斗。非耐热型用改性PP，耐热用ABS、PC、PA、PBT等。⑧微波炉和电饭煲。非耐热型用改性PP和ABS；耐热型要耐热260C，具体品种有PES、PEEK、PPS、LCP等。⑨收音机、录音机、录像机。用ABS、HIPS等。⑩电话机。用ABS、HIPS、改性PP、PVC/ABS等，我国以ABS为主、美国以PVC/ABS为主。2、保险杠类耐低温冲击性好，耐候性好，表面美化性好。常用材料为：PP增韧材料(PP/PDM、PP/POE)、PC/PBT、MPPO、RIMPU、SMC片状模塑料等。其中PP/EPDM常用于中低档轿车，而其他种类抗冲击材料常用于高档轿车。参考答案①PC、LDPE②对PA1010、PSF、POM、PA66、PTFE、HDPE、PA6、ABS的增韧方法为与弹性体共混、添加刚性增韧材料。③ABS树脂。④常用HIPS板、ABS板、HIPS与ABS复合。⑤PP增韧（PP/EPDM、PP/POE）⑥ABS、PC、PA、PET项目15的总结部分增韧PA增韧PBTABS项目15的总结部分MMBS尼龙项目15的总结部分项目15引深部分内容增韧PP项目1