南昌大学聚合物材料期末考试终极解码

第1章通用塑料

1.1概述

1.1.2.1塑料的类型和特性

以合成树脂为主要成分（基材），按需要加入适当助剂，组成配料，借助成型工具，在一定

T、P条件下，可塑化成一定形状、而且在常温下能保持形状的一类材料

1.1.2.2塑料分类

（1）按化学组成分类PE、PP、EP、PC

（2）按塑料组分数目单一组分PE、PP、PS、PA多组分PVC

（3）按受热性行为

①热塑性塑料：在特定的温度范围内可反复加热软化、熔融流动，冷却时凝固变硬

的塑料；原因：树脂分子链线性或支链结构，不含可以产生链间反应基团，加热不产生交联

反应形成链间化学键，在加工中仅发生物理变化

主要性能特点：可熔、可溶主要优点：加工成型方便，可再生主要缺点：刚性、耐热性

较差

②热固性塑料：成型后不能再加热软化重复加工的塑料

产生原因：树脂加工前为线性结构并含有反应基团或双键，加工中发生化学交联反应，

成为三维网状结构

主要性能特点：不熔、不溶主要优点：耐热性高，受压不容易变形主要品种：PF、EP、

UP、UF、MF、PI、有机硅

（4）按使用范围和用途分类

①通用塑料：非结构材料PE、PP、PVC、PF、EP

②工程塑料：结构材料PA、PC、POM、PPS、PI

1.1.2.3塑料特性

（1）优点：质轻、电气绝缘性好、力学强度范围广、优良防腐蚀性、隔热性能好、成型加

工性能好、减震、消音、良好透光性、着色性好

（2）缺点：①耐热性较低，使用温度不高；②力学强度不如金属；③长期使用性能较

差；易发生蠕变、疲劳、结晶④大多数品种易燃；产生黑烟、有毒气体⑤较易老化；

变色、开裂、机械强度下降⑥热膨胀性比金属、陶瓷大

1.1.3塑料组成及其作用

多组分塑料基体材料树脂、辅助材料添加剂

1.1.3.1合成树脂主要作用：1）决定塑料的基本特性；2）粘接作用用量：40—100%

1.1.3.2添加剂添加目的:改善材料加工成型性能和制品使用性能，降低成本，延长使用寿命

添加剂主要品种：热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、增塑剂、润滑剂、增强剂、填充剂、着色

剂、改性剂、交联剂、发泡剂、阻燃剂、抗静电剂、防霉剂、软化剂、防粘剂、光泽剂、脱

模剂、开口剂等

（1）对助剂基本要求：功能上有效，塑料加工、使用条件下稳定，与树脂结合稳固，不渗

析和喷霜，无毒无味，价格适宜

渗析：塑料中助剂向相接触的其它材料中发生迁移的现象

喷霜：塑料中助剂向制品表面迁移的现象易发生喷霜助剂品种：增塑剂、润滑剂

（2）稳定剂：老化：长期储存或使用过程中，性能随时间逐渐劣化的现象

老化现象：变色、发粘、变脆、龟裂、变形、粉化、斑点、霉变、物理力学性能降低

稳定剂：抑制或减缓塑料老化作用的物质三大类稳定剂：抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂

①抗氧剂能延缓或抑制塑料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。

▲酚类：2,6一二叔丁基苯酚，3一甲基一4一异丙基丙酚

▲胺类：N,N一二苯基乙二胺

▲亚磷酸酯类：亚磷酸三苯酯、亚磷酸三丁酯

②热稳定剂改善树脂热稳定性，抑制热降解、热分解

常用三类热稳定剂：盐基铅盐类三盐基硫酸铅：3PbO-Pb2SO4•H20

二盐基硬脂酸铅：2PbO•PblOOC（CH2）16CH3J

金属皂类硬脂酸的钙、钠、镉、钢、锌等盐月桂酸的钏、钙、镉等盐类

有机锡类二月桂酸二丁基锡：［CH3（CH2）10COOJ2Snl（CH2）3CH3J2

顺丁烯二酸二丁基锡热稳定剂消耗量：2—4%树脂量

③光稳定剂改善塑料的耐日光性，防止或降低日光中紫外线对塑料的破坏

（3）增塑剂①增塑剂作用改善塑料塑性，增加成型加工时流动性，降低制品脆性，改善

耐寒性②增塑剂基本要求挥发性很小，与树脂混溶性良好③常用品种邻苯二甲酸酯类

磷酸酯类脂肪族二元酸酯类④增塑机理——隔离作用增加分子链之间距离7大分子

间吸引、缠结J内旋转T柔曲、滑移T7耐寒性T脆性也

（4）润滑剂改善塑料在成型加工时的流动性、脱模性，促进加工成型，提高生产能力和制

品外观质量和光洁度等内润滑剂作用：减小加工时树脂大分子之间的摩擦，降低熔体粘

度主要品种：硬脂酸、硬脂酸酯类（甲酯、丁酯）外润滑剂：减小加工时物料或制品

与加工设备金属表面间的摩擦或粘附主要品种：硬脂酸盐（Ca、Mg、Ba、Zn、Pb）、石蜡、

硅有机化合物（甲基硅油、乙基硅油）

（5）填充剂增加体积，减少树脂用量，降低成本，改善塑料某些物理性能主要品种：

碳酸钙、滑石粉、云母粉、木粉

（6）增强剂能够显著提高塑料力学性能，增大材料承我能力主要品种：玻璃纤维、碳纤

维等

（7）阻燃剂能够降低材料的燃着倾向和程度，或降低燃烧速率和火焰传播速度的助剂以

卤素化合物为主阻燃效果：溟化合物>氯化合物〉碘化合物〉氟化合物

1.1.4塑料的成型加工方法

1.1.4.1塑料的配制1）热塑性塑料的配制主要供料形式：颗粒

工艺流程：树脂+助剂7混合T塑炼挤出一切粒一包装

主要工序：①原料准备原材料预处理、计量、输送②初混合混合：固体状粉料的混合

使用设备：高速混合机③塑炼④粉碎或粒化

2）热固性塑料的配制供料形式：压塑粉、团块状、片状或层压的板材和棒材

①粉状配料工艺流程②层压板、棒材制备工艺流程

1.1.4.2（1）成型将各种形态的塑料（粒料、粉料等）制成所需形状的制品或半成品。

成型过程发生物理、化学变化塑料主要成型方式：挤出、注塑、吹塑、压延、模压

（2）加工加工机械加工、装配修饰

1.2塑料性能表征与测试

性能：材料在各种不同的条件下所具有的适应能力

塑料主要性能：供料、力学、热学、耐热、耐寒、电、光学、化学、燃烧与阻燃、老化

1.2.1塑料供料表征

1.2.1.1熔融指数将热塑性塑料在•定温度和压力下，熔体在lOmin内通过标准毛细管

的重量值，称为塑料的熔体流动速率指数，简称熔融指数

熔融指数简写：M.I单位：g/10min表征参数：热塑性塑料供料流动性性能指标

1.2.1.2拉西格流动性将热固性塑料供料试样热压成锭，加入到测定仪的料腔中。在规定

温度、压力下，3min内从仪器下端口模中压出塑料的长度。

1.2.2力学性能

1.2.2.1强度表征材料受载时抵抗破坏的能力强度：拉伸、剪切、压缩、弯曲

1.2.2.2硬度材料抵抗压入变形特别是永久变形、抗压痕、耐划伤性的衡量尺度

表示方法（1）洛氏（Rockwell）R、L、M三种尺度（2）邵氏（Shore,Hs）邵氏A,HA；

邵氏D,HD（3）巴氏（巴柯尔）

1.2.2.3韧性材料抵抗快速载荷引起破坏的能力表示方法:：冲击强度，断裂伸长率

冲击强度测试方法：（1）简支梁法2）悬臂梁法（缺口试样）Izod式3）落锤法（4）薄膜摆

锤冲击法

1.2.3热学性能

（1）热导率热导率小（2）线胀系数线胀系数大（3）比热容比热容大

1.2.4耐热性在升温环境中材料抵抗由于自身的物理或化学变化引起变形、软化、尺寸

改变、强度下降及其它性能降低或工作寿命明显减少等的能力

1.2.4.1塑料特征性温度

（1）玻璃化温度Tg（2）熔点Tm或流动温度Tf（3）热分解温度Td

塑料加工温度：Tf—Td

1.2.4.2短时耐热性评价参数：物理耐热性1）弯曲负载热变形温度（热变形温度）

（2）维卡耐热（维卡软化点）

测试原理：一定负载荷，一定升温速度下，试样某一指标达到规定形变时所对应的温度

1.2.4.3长时耐热性评价参数：最高连续使用温度性能值保持不低于初始值的50%时的温

度测定方法：热老化试验

1.2.6电性能

1.2.7光学性能1.2.7」透光率Tt=T2/T1（%）T1——入射光光通量（lm）T2——透射

光光通量（Im）1.2.7.2雾度hs=Ts/T2Ts——透射光中散射光光通量（Im）

1.2.8化学性能耐化学药品性、耐溶剂应力开裂性、耐环境应力开裂性

改善ESCR方法：提高分子量、减少分子量的分散性、降低结晶度、与弹性体共混改性、交

联

1.2.9燃烧与阻燃性能评价塑料燃烧最科学的方法：有限氧指数法

有限氧指数定义：在室温和规定的条件下，在氮、氧气体中恰好能维持塑料试样平稳燃烧时

混合气体中所含氧气的体积百分数

材料可燃性判断标准：易燃材料：01<22难燃材料：01:22—27高难燃材料：01>27

良好阻燃材料结构：含卤素原子、芳环

阻燃塑料：氟塑料、芳香族聚酰胺、聚芳碉、PLPPS、PVC易燃塑料：PE、PP、P0M、

PET、PBT

密度最大类塑料：叙塑料密度最小类塑料：聚烯煌类塑料

1.3聚乙烯（PE）

1.3.1概述分子通式：（CH2—CH2）nPE占塑料总产量：20%

1.3.2支链型聚乙烯

1.3.2.1低密度聚乙烯（1）树脂制备方法nCH2=CH2-»（CH2—CH2）n

反应条件：150℃——300℃,110—350Mpa釜式停留时间：10—120S

管式停留时间：60—300S乙烯单程转化率：15—30%

（2）PE的结构

支链MWD、密度、结晶度结晶强度非结晶弹性、柔性、光学透明性

（3）性能①优点无毒、无味、光泽性蜡状、优良电性能、化学惰性、加工性、软而韧,

阻隔性T不受稀酸影响，室温无溶剂溶解②缺点I、除韧性外，其它力学性能低H、热

变形温度低HI、易燃IV、耐环境应力开裂性(ESCR)差产生原因：活性物质降低PE内聚

能改善方法：降低结晶度、降低分子量分散性、交联V、粘附性差

(4)加工方法吹塑、挤出、注塑

(5)应用①薄膜类主要用途，占55%挤出涂敷中空吹塑、注塑制品、电缆制品、泡

沫塑料

1.3.2.2乙烯共聚物

(1)乙烯一乙酸乙烯共聚物(EVA)结构式：(CH2—CH2)x(CH2—CH)yjn

o—CO—CH3

I、乙酸乙烯含量T——结晶性J

Ik分子量t——软化点T、加工性J、强度T、韧性T、ESCRt

IIL极性VA侧链——粘合性、溶解性T

EVA和PE性能相比：弹性、柔性、ESCR、粘结性、耐低温性、透明性、透气性、耐候性、

对填料的受容性增大

(2)其它乙烯共聚物

(3)离子聚合体①组成与制备乙烯与不饱和竣酸共聚物用竣酸盐或醋酸盐中和后形成

的含有共价键和离子键的共聚物链

②结构

C-O

/

O-

Me+

R

C-O

\

CR一力士

结构特点：既有共价键又有离子键交联键是依靠竣基的阴离子与金属阳离子的静电吸引，

又称为离子型交联键

离子型交联键无规存在于长链聚合物之间，常温下稳定，使具有高分子量聚合物的固态性质,

但不如共价交联键强，温度升高时离子键可逆断裂，使材料熔融流动，呈现热塑性弹性体性

能

可采用热塑性塑料方法加工，冷却又重新形成离子键，提高产品力学性能

(4)应用包装、运动器具、汽车工业

(4)乙烯——乙烯醇共聚物简写：EVOH

ICHjO12fl

乙烯醇(PVOH):0H优点：气体透过性低——阻隔性缺点：高吸水性、水解性

JCH_CH2)xJCH_CH)y]n

OH

EVOH结构式：

①阻隔类塑料对小分子液体、气体、水蒸气等透过系数小的聚合物

②结构与性能特点EVOH最突出性能特点：高阻隔性其它性能特点：优良耐油、耐

有机溶剂，较高力学性能，热稳定性好，可回收利用应用①食品包装保鲜包装②非食品包

装

1.3.3线性聚乙烯

主要品种：HDPE、LLDPE,HMWHDPE、UHMWPE、VLDPE、ULDPE

均聚物共聚物共聚单体：a一烯姓

1.3.3.1高密度聚乙烯（HDPE）均聚物共聚物共聚单体：<1一2%（1—烯煌

1.3.3.2线性低密度聚乙烯（LLDPE）共聚单体：8%a—（例：丁烯）结构特点：带

短小共聚单体支链

（1）性能优点：耐穿刺、拉伸、撕裂、ESCR、耐寒、耐热缺点：光泽度、雾度

（2）应用薄膜占65—70%,包装膜、保鲜膜高ESCR容器

1.3.3.3超高分子量聚乙烯（UHMWPE）

重均分子量：100—300万（1）突出优点①耐磨性在已知塑料中最好；②优异的韧性；

③自润滑性能良好，磨耗低：耐低温性能好；Tb<-80℃;优异的耐化学腐蚀性；电绝缘

性、消音减震性、抗粘结性良好，不结垢；无毒、无味、无污染

（2）缺点硬度、耐热、抗蠕变性最大缺点：加工困难-流动性差造成因素:分子量——

流动性熔体流动速率MFR-0熔融粘度——109Pa•S

（3）解决成型加工方法①改进加工设备②改进工艺配方

（4）应用耐磨、耐腐制件如齿轮、滑轮、阀门、弯管接头

1.3.4聚乙烯的改性

PE主要缺点：承载能力、易燃、耐候性、ESCR改性主要品种：LLDPE、VLDPE、ULDPE、

交联PE、CPE

1.4聚丙烯（PP）

1.4.1聚丙烯均聚物1.4.1.1制备方法nCH3—CH=CH2T（CH—CH2）n

反应机理：阴离子型定向配位聚合第三代高效载体催化剂：TiCI4・ED・MgCI2/AIR3

1.4.1.2结构（a）全同立构（c）间规立构

1.4.1.3性能特点（1）密度小；d=0.90—0.92（2）化学稳定性好；耐化学试剂性良好，

室温下不溶解于任何溶剂（3）环境与老化性能：比PE更容易受热、光氧化（4）耐热性好;

表现：耐沸水、蒸气性良好（5）电性能优异；（6）力学性能优异的抗弯曲疲劳性；但韧

性较差，对缺口十分敏感

1.4.1.4加工工艺注塑、挤出

1.4.2聚丙烯共聚物聚合物链上引入不同种类的单体分子常见共聚单体：乙烯PP-C：

丙烯与乙烯的共聚物

1.4.2.1聚丙烯无规共聚物（PP-R）PP—R性能特点：结晶度、熔点降低；柔顺性、

透明性、低温耐冲击性能增加，硬度、刚度较PP低

1.4.2.2聚丙烯共聚物改性品种耐冲击PP：用弹性体共混,PP/EPDM增强PP：10~40%

玻纤增强填充PP：碳酸钙、滑石粉等填充

1.5聚氯乙烯（PVC）

1.5.1聚氯乙烯树脂由氯乙烯单体经自由基聚合而成151.1制备方法乳液、悬浮聚合

151.2分类（1）分子量大小通用型n=500—1500高聚合度n>1700（2）形态粉状（悬

浮法）糊状（乳液法）（3）结构紧密型疏松型

1.5.1.3聚氯乙烯性能（1）•般性能白色或淡黄色坚硬粉未，结晶度<5%,d=1.35~1.46,

阻燃、自熄性（2）力学性能强度、刚度、硬度较高；韧性、耐寒性较差（3）热性能软

化温度区间：80—85℃丁分=140℃T熔=160℃热稳定性差，最高连续使用温度

为60~80℃（4）电性能较好的电性能材料（5）耐化学试剂及耐溶剂性耐化学腐蚀性较

优异。耐大多数无机酸、碱、盐及多数有机溶剂（6）环境与老化降解热、光、氧作用下，

易发生降解制品需加入热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂（7）成型加工T分=140℃T熔

=160°C加工解决办法：加入热稳定剂或增塑剂

PVC性能总结：优点：阻燃、自熄性、强度、刚度、硬度较高，耐化学腐蚀性好，电绝

缘性好缺点：热稳定性、耐老化性能差

1.5.1.4聚氯乙烯添加剂及其作用（1）稳定剂作用①在加工过程中，吸收中和分解产生

的盐酸，避免盐酸进一步催化树脂分解：②消除氧化降解反应生成的自由基或与生成的双键

加成，消除共规双键体系；③制品使用过程中，防止或延缓老化；④提高PVC树脂分解

温度，使在熔融温度以上，改善加工稳定性。（2）增塑剂作用①与PVC混溶，分布在大分

子链之间，削弱PVC分子间作用力，使聚合物粘度降低，熔融温度降低，并使T熔＜T

分②使塑性增加，改善制品的柔软性

1.5.1.6成型加工及应用（1）挤出成型管、板、棒材（2）压延成型硬、软片材，薄

膜、人造革、壁纸（3）注塑成型凉鞋、壳体、阀门、泵、管件（4）中空吹塑瓶、桶、

壶

1.5.2PVC糊树脂及加工PVC糊树脂：用乳液聚合或悬浮方法生产的粒径较小的PVC树

脂，悬浮在液态增塑剂中，并配以各种添加剂，调成的一种糊状物。生产制品：人造革、手

套、地板革、玩具、涂料成型特点：先成型后塑化

1.5.3高聚合度PVCn:2000——3000高温下能塑化成型而常温下能显示橡胶弹性的热

塑性弹性体

1.6苯乙烯系树脂大分子链中包含苯乙烯的一类聚合物总称

1.6.1通用型聚苯乙烯（GPPS）最主要生产方法：本体聚合相对分子量：5—10万

1.6.1.2性能（1）物理性能尺寸稳定性好，收缩率、吸湿率低、易着色，透明性、光泽

性好最大特点：高度透明性

制品透明条件：非结晶体；可部分结晶，但颗粒细小，并小于可见光波长范围

衡量材料透明性指标：透光率、雾度（浊度）三大透明塑料材料：PS、PMMA、PC

表征材料透光质量：折射率、双折射、色散

良好透明材料条件：高透光率、低雾度、高折射率、小双折射、小色散

（2）热性能热变形温度：70—98℃最高使用温度：60—80℃热导率：0.10—0.15w/mk

耐热性较差，热导率较小

（3）电性能良好的介电、电绝缘性；应用于潮湿环境（4）力学性能硬而脆

（5）化学性能耐盐酸、碱腐蚀，不耐氧化性酸、氧化剂；耐溶剂性能差（6）耐候性空

气中易氧化降解

1.6.1.3应用（1）电器制品各种电器配件、壳体、高频电容器（2）透明制品灯罩、

透明模型3）日用品家具把手、牙刷把、梳子、儿童玩具（4）包装、隔热制品防震包

装、隔墙板、屋顶夹芯材料

1.6.2高抗冲聚苯乙烯（HIPS）PS主要缺点：韧性、耐热性、耐溶剂将PS树脂与橡胶

进行混炼性HIPS组成：PS+橡胶162.1制备方法机械混炼法、接技共聚法（1）机

械混炼法（2）接枝共聚法将丁苯或顺丁、丁基橡胶粉碎为碎粒后溶解到苯乙烯单体中，

用过氧化物引发进行共聚本体接枝共聚法、本体一悬浮接枝共聚法丁苯橡胶、顺丁橡胶

［（C«2_CH=CH_CHC%§］门

l

接枝共聚的HIPS结构通式：OSBR、BR增韧效果好

原因：与PS最适宜的混溶性

1.6.2.2性能特点

白色不透明珠状或粒状颗粒，冲击性能优异、刚性好、易着色、制品光泽度高、尺寸稳定性

好、易加工拉伸强度、透明性、耐热性、氧渗透率较差

1.6.2.3用途

（1）各类壳体各种电器壳体，占国内彩电壳体60%（2）低发泡材料（3其它材料

板材、片材，吸塑成容器或杯盘

1.6.3ABS树脂以丙烯脐、丁二烯、苯乙烯三种单体为基础合成的聚合物总称

（CH2—CH）x（CH2—CH=CH—CH2）y（CH2—CH）z

164.1制备方法（1）混炼接技法AS树脂与橡胶熔融混炼（2）接枝共聚法①乳液接枝共

聚法②本体一悬浮接枝共聚法

1.6.4.2单体组分作用

（1）丙烯脂耐化学腐蚀、高表面硬度、热稳定、电镀（2）丁二烯柔韧、耐寒（3）苯

乙烯刚性、硬度、光泽，易加工ABS特性：耐热、耐腐、坚韧、质硬、刚性、电镀性

微观结构：BR分散在AS连续相中的“海岛”型结构

1.6.4.3性能（1）物理性能无毒无味，不透明，易燃、易着色,高光泽度（2）力学性能

韧性好、耐磨、尺寸稳定、耐油（3）热性能ABS热变形温度：93—118℃PS热变形温度：

70—98℃良好耐热、耐寒性，可在一40—100℃使用（4）电性能良好电绝缘性，几乎不

受温度、湿度、频率影响（5）耐候性较差，易氧化降解（6）耐化学试剂及耐溶剂性不受

水、无机盐、碱、多种酸影响，但溶于醛、酮及氯代姓中

1.6.4.4ABS塑料的加工

（1）工艺特性无定形，无明显熔点，吸水率0.3%,干燥处理；成型收缩率较低；0.4-

0.8%很好光泽性；很好电镀性（2）加工工艺注塑、挤出

1.6.4.5应用1）机械零件齿轮、轴承、泵叶轮2）壳体材料电视机、手机、洗衣

机等外壳（3）汽车配件方向盘、仪表盘、挡泥板、风扇叶片（4）其它制品化工各类

防腐蚀管、电镀制品

1.7热固性通用塑料

1.7.1热固性通用塑料概述

树脂在加工中发生化学变化，分子结构从加工前线性转变为网状体型结构，成型后不能再加

热软化重复加工的一类塑料

1.7.2生产、成型特点

1.7.2.1原料分子量较低的合成树脂，分子具有活性反应基团或双键，线性或线性支链结构

1.7.2.2成型发生固化反应，由线性或线性支链低聚物转变为体型高聚物，同时树脂形态

发生变化

1.7.3性能特点强度、耐热温度、加工尺寸精度较高，耐电弧性、耐蠕变性好加工较难,

不能反复加工

1.7.5主要成型加工方法压制、层压、浇注

1.8酚醛树脂（PF）

1.8.1简介酚类与醛类缩聚反应得到树脂统称酚类：苯酚、（对、邻）甲酚、3,5一二甲酚

醛类：甲醛、糠醛

1.8.21.8.2.1热塑性酚醛树脂（酸法树脂）

反应条件：催化剂神排酸、草酸PH<3苯酚海醛=6/5nV7/6（摩尔比）

(n+1)I+则0

反应式：

热塑性树脂性质:线性结构，松香状，性脆，可溶、可熔

形状：粉状用途:压缩粉、泡沫塑料

1.8.2.2热固性酚醛树脂（碱法树脂）

反应条件：催化剂：氢氧化钠、氢氧化钢、氨水PH=8—11苯酚/甲醛=6/7（摩尔比）

热固性酚醛树脂：甲阶、乙阶、丙阶

（1）甲阶树脂（A阶树脂）①加成反应②羟甲基缩合反应

特点：多种羟甲基苯酚的混合物。线性或支链，溶于乙醇、丙酮、碱水溶液，热塑性

（2）乙阶树脂（B阶树脂）典型乙阶树脂结构式：”）

特点：粘稠液体或固体。支链或部分交链，不溶碱液，可全部或部分溶解于丙酮、乙醇，加

热不溶化但可软化又称：半熔PF

（3）丙阶树脂不溶不熔交联体系，结构复杂，分子量很大，完全硬化又称：不熔PF

1.8.3PF固化1.8.3.1热塑性PF固化热塑性PF结构式：固化特点：加固化剂

聚甲醛、环氧树脂六次甲基四胺加热分解过程:

6cH2。+4吗

1.83.2热固性PF固化固化方式：（1）加热固化（2）酸固化酸类固化剂：盐酸、磷酸、

对甲苯磺酸PF树脂固化总结：热塑性必须加固化剂固化热固性加热或加入少量酸类固化剂

室温固化

1.8.4酚醛塑料层压塑料模压塑料泡沫塑料塑料组分：酚醛树脂、填料、着色剂、固化剂、

润滑剂

1.8.4.1层压塑料树脂制造T填料浸胶一干燥T裁剪叠合（或卷制）T加热压制T层压塑

料树脂：甲阶PF

1.8.4.2模压塑料压塑粉组成：酚醛树脂、粉状填料、固化剂、固化促进剂、润滑剂、着

色剂各组分作用：酚醛树脂：粘结。热塑性PF或甲阶PF,含量35—55%填料：骨架作

用，降低成本品种：木粉、云母粉、玻纤、石棉、石墨固化促进剂：中和树脂中剩余酸，

促进硬化，提高耐热性、机械强度主要品种：氧化镁、氢氧化钙润滑剂：消除对模具粘

附，增加可塑性、流动性主要品种：硬脂酸、硬脂酸盐类着色剂：主要品种：苯胺黑、儆

菁蓝、氧化铁红、氧化铝

1.8.4.3泡沫塑料主要原料：热塑性或甲阶热固性酚醛树脂

1.8.5主要性能特点价格低廉，耐高温、电绝缘；脆、不耐碱、需高温高压加工

1.8.6应用应用领域：酚醛塑料：60%；粘合剂：30%,清漆及其它用途：10%

电绝缘材料、管材料、隔热隔音、耐高温材料

1.9氨基树脂（AF）

氨基化合物和醛类化合物缩聚产物胭甲醛（UF）三聚鼠胺一甲醛（MF）

1.9.1胭醛树照/版*1.9.111八〃又的合成八八八

MCONlL+CELONILCONHCILOH

（1）加成反应*

NH2coNHCH20H+码0

HOC4NHCONHCH20H

（2）缩聚反应

HOC4NHCONHCH20H+NH2coN4

HOCI^NHCONHC^NHCON^

结构特点：活性羟甲基、活性氢原子

1.9.1.2固化

(1)加热固化130—160℃下反应

2)加热并加入潜伏性酸类固化促进剂潜伏性酸类固化促进剂：又称催化剂或变定剂。

主要品种：草酸、邻苯二甲酸、一氯乙酸

(3)室温固化催化剂：磷酸、氯化镂、氯化锌

1.9.1.3性能优点：耐光、耐燃、易着色、坚硬、耐弱酸、碱及油脂缺点：耐湿耐热性差

1.9.1.4应用UF最大用途：粘合剂

1.9.2三聚系胺甲醛树脂(MF)又称密胺树脂密胺塑料特性：耐湿、耐热、表面硬度高、

耐污染、介电最主要用途：餐具，用量占50%

1.10聚氨酯(PU)分子主链含有许多重复氨基甲酸酯基团(又称氨酯键)一NH—CO-

O一的一类聚合物

1.11.2泡沫塑料以树脂为基础，采用化学或物理方法，在内部产生无数小气孔制成的塑

料

1.11.2.2原料组分主要原料：多异氟酸酯、多元醇、催化剂、扩链剂、发泡剂、泡沫稳定

剂、开孔剂阻燃剂、防老剂、增强剂、填充剂

1.11.2.3成泡原理

(1)水

RNCO+%0R啊+C0.

f原理：化学方法。一NCO与水发生化学反应

产生82发泡。CC1F

QCCI9F9

2)低沸点卤代燃原理：物理方法。低沸点物吸收热量产生气体，

使聚合物发泡。

1.11.2.4发泡成型工艺

模塑发泡各组分计量，经高速搅拌混合数秒后，倒入涂有脱模剂的金属模具在一定温度预

反应，脱模，再加热充分熟化

喷涂发泡借助压力使各组分在喷枪内混合，喷涂于施工物件表面上进行现场发泡成型

第2章工程塑料

2.1概述

2.1.1定义作为结构材料，能在较广温度范围内，承受一定机械应力和较苛刻物理、化学

环境中使用的塑料。

2.1.2分类按产量和使用范围分类：

通用工程塑料：产量大，耐热温度100—150℃,用作结构材料五大通用工程塑料比例结

构：PA(35%)、POM(20%)、PBT(9%)、FR—PET(2%)、PC(25%)、MPPO(9%)

特种工程塑料：产量小，价格贵，耐热温度150℃以上，结构材料或特殊用途

主要品种：氟塑料、PPS、PSU、PI、PAEK

2.1.3特性结构特性：大分子含有0、N、S、F等杂原子、极性基团

2.1.3特性

优点：比强度高，耐热、耐寒、耐腐、耐候、耐磨、电绝缘

缺点：力学性能、硬度、导热及耐高温较金属或陶瓷差；易老化、蠕变

2.2聚酰胺（PA）2.2.1概述大分子主链上含有一NH—CO-重复结构单元的一类

线性聚合物总称俗称：尼龙

2.2.1.1PZ宿聚或由内酰胺开环聚合制得

NHJCH^CX）

w氨基酸:内酰胺：I_________I

鄙^谶懦嬲虾娜上元酸缩聚制得

HJNHJCHg）NHCO£Cl^）C0]nOH+吗0

m:二元胺中碳原子数P:二元酸中碳

原子数

2.2.1.3种类PA6、PA66、PA9、PA610、PA1010、PA11、PA1212、芳香尼龙

2.2.2脂肪族聚酰胺结构

特点：线型结构，分子链骨架组成：一C—N—柔曲性，典型热塑性聚合物

极性酰胺基一较强结晶能力、分子链之间氢键较高内聚能密度

酰胺基一亲水基团一吸湿性、吸水率

2.2.3性能2.231力学性能

（1）比强度高比拉伸：PA＞金属；比压缩：PA—金属

（2）优良耐摩擦、耐磨耗性无油润滑因数=0.1—0.3（3）良好耐疲劳性

2.23.2热性能熔点：180—280°C热变形、最高使用温度＜100C,耐寒性良好

2.23.3耐化学试剂及耐溶剂性耐大部分有机溶剂、碱、盐，不耐强酸、氧化剂

PA6：8=28（J/cm3）PA66：8=27.8（J/cm3）PE：6=16.5（J/cm3）

2.23.4PA最大缺点耐光性不好吸水性大小一次甲基数/酰胺基数决定

2.2.4加工与应用

2.2.4.1成型加工方法最重要方法：注塑224.2应用利用主要特性：耐磨、自润滑、

耐油、耐腐应用领域：机械、化工、电子电器、零部件及体育运动器材

2.3聚碳酸酯（PC）

2.3.1概述分子主链含有一O一R—O—CO—重复单元的线型聚合物总称

里o

[0_C_0C]

--O-rO-——n

叫ri

应用最多品种：双酚A型聚碳酸酯双酚A型聚碳酸酯结构式:

0

0C

2.3.2结构与性能232.1结构刚性——柔性一增加刚性结论：刚

性链，无定形热塑性塑料

2.322PC主要性能（1）力学性能刚而韧，良好综合力学性能（2）热性能耐热又耐寒,

在-100—130℃使用（3）透明性透光率87—91%,折射率1.587（4）其它性能低吸水

率、成型收缩率小，尺寸精度高、耐腐、易着色、阻燃、电性能好（5）主要缺点熔体粘度

高，制件易应力开裂；耐碱性、耐溶剂性差，高温易水解；耐磨损、耐疲劳性差改性方法:

增强、共混

2.3.3加工与应用2.331加工加工方法注塑挤出吹塑

2.3.3.2应用（1）光学、照明材料大型灯罩、窗玻璃、建筑采光板（2）通信材料CD、

DVD光盘，光导纤维（3）透镜材料镜片、光学仪器材料（4）电子/电器材料绝缘材料、

开关、外壳、薄膜（5）包装材料

2.4聚甲醛（POM）

2.4.1概述大分子主链含有一CH2O一重复单元的聚合物，学名：聚氧化亚甲基高结晶线

性热塑性塑料

HOC”,OCH^旷20H

—c—o—键长:

0.146—C—C—键长：0.154分子堆集更紧密

结构特点：线性、对称、规整、无侧链、高密度结晶性聚合物

2.4.3共聚POM

CH,0CH,0

n。/\CH,m/2-、风

、c弘0/+也（V"一"

HOC4CH20K码02码0码啊0）CH2CH2OH

d=1.410,结晶度：70—75%POM性能优良原

因：高密度、高结晶

2.4.4性能特点

2.4.4.1综合性能好（1）刚、韧、硬对冲击强度影响：温度对冲击强度影响不大，对缺口

十分敏感（2）优良的耐摩擦、耐磨耗性（3）耐疲劳性十分突出（4）耐蠕变性优良

2.4.4.2热性能（1）熔点、热变形温度高；（2）长期使用温度不高；（3）热稳定性差

00

敝%」06*001120H+观kOCC%

00

ayLOc4o,ocwJnc%o_o鸣

解决方法：（1）封端处理，成粉料

（2）加入抗氧剂、紫外线吸收剂等（3）挤出造粒

244.3耐有机溶剂性能突出弱极性结晶、6大、溶解度参数大

2.4.4A较好的电性能高密度、高结晶度束缚偶极矩运动

2.4.4.5尺寸稳定性好，不吸水，但耐候性、耐射线幅射性差

POM作为第二代拉链，应用材料哪些性能？1）良好耐磨性，保证足够寿命；2）低摩擦系

数和耐疲劳强度，保证配合牢固；3）尺寸精度高，稳定性好，不吸水，保证配合默契准确;

4）耐热水性好，耐碱性洗涤剂，以保证洗涤，外表美观

2.4.5加工与应用2.451加工方法注塑和挤出

2.4.5.2应用（1机械工业齿轮、轴承、泵体、皮带轮（2）汽车工业风扇、万向轮、门手

柄（3）电子/电器行业电动工具外壳泌视配件（4）其它窗框、第二代拉链材料•、水箱

2.5聚苯醛（PPO）化学结构式：叫学名：聚2,6一二甲基一1,4一苯醛、

主要优点：高耐热性，低a、硬而坚韧、电绝缘性耐水、耐化学介质性优良

☆：PPO的a塑料中最小

主要缺点：熔融流动性差，成型加工困难；制品易开裂，耐疲劳差

2.6聚酯类树脂饱和二元竣酸与饱和二元醇缩聚得到的线性聚合物

主要（单种：•七对苯二甲酸乙二醇酯（PET）•聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

_jo（c睨叫

（raT）

2.6.1聚对苯二甲酸乙二醉酯（PET）0

Cc0一CH^C队

2.6.1.1结构分子链主要结构组成：—--------结论：刚性、较高Tg、

熔融温度一力学性能

2.6.1.2应用分类纤维（涤纶）、塑料

2.6.1.3饮料瓶特性261.4PET改性品种（1）增强改性增强物：玻纤、碳纤、硅纤、

硼纤改善性能：高负荷下耐热性、高温下力学性能、尺寸稳定性（2）共混改性主要品和I

PET/PBT,PET/PC.PET/PA、PET/PE改善性能：冲击、尺寸稳定性

2.6.1.5加工方法注塑、挤出、吹塑261.6应用1）瓶类2）薄膜、片材3）工程塑料

2.7聚酰亚胺（PI）大分子主链上含有酰亚胺基团的一类芳杂环聚合物总称

PI主要品种：热固性均苯型、热塑性酸酎型结构特点：主链苯环、酰亚胺基形成五元杂

环―刚性大，分子间作用力强，敛集密度高突出性能：热稳定性、高温下力学、电性能、

耐化学介质、耐幅射、阻燃性应用：薄膜、涂料、纤维、工程塑料

2.8氟塑料分子链中含有氟原子的塑料总与F

以

FF

2.8.1聚四氟乙烯（PTFE）2.8.1.1结构式：2.8.1.2一般性能蜡状白色结晶、d=214

一2.30,重均分子量=5X105—9X106,熔点=320—345℃,很好生理相容性

2.8.1.3优点1）优异耐高、低温性，工作温度范围宽2）优异耐化学腐蚀、老化性3）摩擦

因数小、极低粘附性4）优异介电、电绝缘性、阻燃性

2.8.1.4缺点（1）除自润滑性外，其它力学性能一般（2）冷流性3）难熔融加工性

2.8.1.5成型方法烧结、挤出、推压、机械加工、涂覆成型

2.8.1.6应用防腐、滑动、密封、电绝缘、防粘、医用

第3章橡胶

3.1概述橡胶：具有高弹性的高分子材料，又称弹性体

3.1.1橡胶分类天然（NR）、合成：通用，特种，热塑性弹性体

合成橡胶：单体经聚合反应合成的高分子材料

通用合成橡胶简称：通用橡胶性能与NR相近，代替NR使用的合成橡胶主要品种：丁

苯、顺丁、乙丙、丁基、氯丁橡胶

特种合成橡胶简称：特种橡胶具有特殊性能，专门用于耐热、耐寒、耐油等特殊用途的橡

胶主要品种：丁月青、聚氨酯、丙烯酸酯、硅、氟橡胶

热塑性弹性体常温下具有类似于橡胶的力学、使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回

收的材料主要品种：聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烧类

3.1.2橡胶的性能指标

3.1.2.1物理机械性能

（1）拉伸性能表示参数：拉伸强度、扯断伸长率、定伸应力、扯断永久变形定伸应力（定

伸强度）试样一定伸长（300%、500%）时，原横截面上单位面积所受的力，MPa扯断永

久变形Hd=（L2-L0）LOX100%L0：试验前试样工作标距L2:试样扯断后停放

3min对接起来标距

（2）弹性受外力发生形变，除去外力后迅速回复原有尺寸的能力试验方法:回弹性试验,

也称摆锤弹性试验

（3）硬度橡胶抵抗外压力下形变的能力常用测试仪器：邵式硬度计A

（4）磨耗试样在一定转数或一定行程内磨损体积主要测试方法：Akron..Schopper、格

拉西里、皮克磨耗

橡胶其它性能指标：耐低温、耐热、耐老化、耐燃烧、电、耐介质性能

3.1.2.2橡胶的工艺性能可塑性、门尼焦烧

（1可塑性固体受外力作用变形后，能完全或部分保持变形的性质测试仪器门尼粘度计

测试原理：未硫化橡胶在两个能相对转动的模腔和转子之间一定的温度（100°C）、压力（3

X106—6X106Pa）下，测定试样变形时所受的扭力一门尼粘度表示方法：ML1+4100C

ML1+4lOtrCf一分子量T—弹性T—可塑性］

3.1.3配方3.1.3.1橡胶制品的原材料生胶、再生胶、硫化胶胶粉+配合剂

（1）生胶、再生胶、硫化胶胶粉

①生胶没有经过加工和配合的原料橡胶天然胶乳一胶粘剂、干胶生产合成橡胶单体：丁

二烯、异戊二烯、乙烯、苯乙烯

②再生胶废硫化胶经处理后制得的具有一定可塑性，能重新硫化的材料主要反应：脱硫

脱硫原理：不破坏c—C下，打断s—S、c—S,切断部分长链和交联，分子链降低，弹性

变塑性再生胶生产方法：高温连续脱硫、微波脱硫、超声波脱硫

③硫化胶胶粉废旧橡胶制品直接粉碎

（2）橡胶配合剂纯橡胶缺点：分子间作用力很小，温度升高变软发粘，外力下容易产生

塑性流动，遇溶剂易溶胀溶解，力学性能低，耐老化性能差，无实用价值

配合剂作用：改善加工性能，延长制品使用寿命，提高使用价值，降低成本

①主要配合剂硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂、防焦剂、防老剂、增强剂、填充剂

硫化剂：一定条件下，使橡胶发生交联的物质硫化剂=交联剂

生胶：硫化前的橡胶硫化胶、熟橡胶：已硫化的橡胶

硫化剂种类：硫磺、含硫化合物、过氧化物、胺、金属氧化物

硫化促进剂作用：加快硫化速度，缩短硫化时间，减少硫化剂用量，降低硫化温度，提高

硫化胶物理力学性能常用品种：曝哇类、秋兰姆类

防焦剂又称硫化延迟剂、硫化延缓剂、稳定剂少量加入可防止或延缓胶料发生焦烧的物质

焦烧：胶料在硫化前的加工及贮存过程中发生的早期轻度硫化现象

防焦剂主要种类：亚硝基化合物类、有机酸类、硫氮类

完整硫化交联体系组成：硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂

②其它配合剂隔离剂、发泡剂、着色剂、软化剂

3.1.3.2橡胶制品配方表示

①基本配方生胶用量100份应用场合：实验室中②质量分数配方胶料总质量100%应

用场合：计算材料成本③体积分数配方总体积100%应用场合：计算体积成本④生产配

方炼胶机的规格和容量制定的配方又称：实用配方单位：Kg

3.1.4橡胶的加工工艺塑炼、混炼、压延和压出、成型、硫化

3.1.4.1塑炼生胶弹性-可塑性生产设备：开炼机、密炼机可塑性：门尼粘度

3.1.4.2混炼生胶和各种配合剂混合均匀的过程主料（胶）一促进、活性、防老剂一补

强、填充剂一液体软化剂一硫磺注意加料顺序

3.1.4.3压延和压出得到初坯

3.1.4.4成型把构成制品的各部件通过粘贴、压合得到半成品

半成品：尚缺最后一道硫化工序的加工制品

3.1.4.5硫化线型一网状硫化方法：冷、室温、热硫化

3.1.5结构与性能

3.1.5.1分子结构特性（1）大分子具有足够的柔性；Tg低；（2）不结晶或结晶度很小；（3）

分子必须能够进行交联，无冷流

3.2通用橡胶321天然橡胶（NR）用量最大橡胶

3.2,1.1组成和结构橡胶烧：占93%非橡胶成分：蛋白质、水分、灰分、丙酮抽出物

n=10000相对分子质量：3—3000万MWD：2.8—10低分子量峰值：20—100万高分子量

状态，50C软化100℃状态：可塑性、粘稠状

3.2.1.2性能（1）优点①很好弹性生胶伸长率：75—77%硫化胶伸长率：750—850%

回弹率：50—85%②较高力学强度拉伸性能、耐屈挠疲劳拉伸强度=17—25MPa③良好

气密、防水、电绝缘、绝热、耐寒性；④加工性能好MWD：2.8—10

（2）缺点①耐臭氧、热氧老化、光性能差；不饱和双键②耐油、耐溶剂性极差非极性

橡胶结论：用量最大、综合性能最好的橡胶

3.2.2丁苯橡胶（SBR）以丁二烯、苯乙烯为单体共聚而成的高分子弹性体产量第二，

3.2.2.1结构苯乙烯：刚性丁二烯：柔韧性

3.2.2.2性能（1）优点①质量均无异物混入；②耐热、老化、臭氧、耐磨、耐油优

于NR；③与BR、NR混溶性好（2）缺点①纯胶强度低，弹性、耐寒性较差；②耐撕裂性、

粘着性较差;③滞后损失大；④硫化速度慢

3.2.2.3应用部分或全部代替NR使用〜，

CH2_CH_CH=CH2

3.2.3聚丁二烯橡胶（BR）1,3一丁二烯结构：——BR:1,3一丁二烯为单

体聚合的弹性体顺式一1,4聚丁二烯：Tg=-102℃全同立构聚1,2一丁二烯：Tg=-15℃

顺丁橡胶：顺式一1,4结构含量达95%以上的聚丁二烯橡胶主要性能特点：弹性最高,

耐低温性、耐磨、相容性好・应用轮胎、胶鞋、胶带、胶辐

3.2.4.2乙丙橡胶的组成、结构（1）化学结构

nxCHCH+nyCHCH

2=22=-----►

[(CHCHXCH

--2—2

EPM

nxC弘奥+nyCqCH+nz