第2章-塑料原材料

2塑料原材料2.1树脂

2.1.1热塑性合成树脂2.1.1.1聚乙烯聚乙烯（PE）是由乙烯直接聚合所得到的聚合物，聚乙烯是常用树脂中分子结构最简单(～CH2－CH2～)、生产量最大、应用最广的塑料品种，约占全世界塑料总产量的1/3。一、聚乙烯分类一般按密度法将聚乙烯（PE）分为：

（一）低密度聚乙烯

低密度聚乙烯是在高温高压条件下，乙烯单体按照自由基机理进行聚合。密度较低，一般在0.91～0.925g/cm3之间，结晶度为60～70%。

（二）高密度聚乙烯

高密度聚乙烯是在低温低压条件下，乙烯单体按照配位聚合机理进行聚合的，低压聚合所得聚乙烯数均分子量约在（0.7～3.5）×105之间，密度比LDPE略高，在0.94～0.96g/cm3之间

（三）中密度聚乙烯

中密度聚乙烯聚合采用离子型聚合机理中压法所得聚乙烯的数均分子量约在（4.5～5）×104之间，结晶度75%左右，密度在0.95～0.97g/cm3之间。

二、聚乙烯性能

耐热性是塑料材料中较低的，LDPE的连续使用温度在60℃以下，HDPE在80℃以下。PE的耐低温性能很好，具有优良的化学稳定性，不溶于一般溶剂。分子链是碳、氢构成，是目前卫生性最好的塑性品种。

三、聚乙烯应用

聚乙烯主要用途包括以下几个方面：

LDPE可用于轻质包装膜及农用地膜、蔬菜大棚膜、保鲜膜等。HDPE树脂用于重包装膜、撕裂膜及背心袋等。PE广泛用于高压电缆的绝缘和护套材料，其中以LDPE为主。管材类制品是以HDPE树脂为主，主要用于生活给水、煤气输送、液体吸收管及圆珠笔芯等。

四、聚乙烯改性

（一）线型低密度聚乙烯

由乙烯单体与少量α–烯烃在Ziegler-Natta催化剂的作用下共聚合所得的聚合物。与低密度聚乙烯相比，线型低密度聚乙烯具有更高的拉伸强度；优良的冲击韧性、抗撕裂强度、抗翘曲性；较高的耐热性、耐低温性。

（二）交联聚乙烯

通过交联的方式使聚乙烯生成三维网状结构，使耐热性、耐蠕变性、耐化学性、耐环境应力开裂性和抗冲击性能大幅度提高，改善了制品的尺寸稳定性。（三）氯化聚乙烯

氯化聚乙烯为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中仲碳原子上的氢原子被氯原子部分取代所得的一种无规聚合物，缩写代号CPE。氯化聚乙烯热稳定性较差，成型过程中需要加入热稳定剂。氯化聚乙烯的性能优良，主要用来制作电线电缆护套、人造革、板材、管材、家具耐热输送带、密封条等。

2.1.1.2聚丙烯

聚丙烯（PP）是以丙烯为单体，经多种工艺方法生产的一类通用型热塑性树脂。我国聚丙烯的总产量仅次于聚氯乙烯和聚乙烯排在第三位。

二、聚丙烯应用

聚丙烯的用途广泛，可制备机械零件、家用电器零件、汽车零部件、医疗器具、包装、电器绝缘薄膜，不干胶带等。由于聚丙烯的抗折叠性能突出特点，特别适合于制作反复折叠的制品，如铰链等。一、聚丙烯性能

聚丙烯树脂是无臭、无味、无毒的白色蜡状固体，密度为0.90～0.91g/cm。聚丙烯具有优异的弯曲抗疲劳性，常温下可弯折106次而不损坏，缺点是韧性不够好，特别是温度较低时脆性明显。聚丙烯是非极性结晶型聚合物，在室温下不溶解于任何溶剂耐化学试剂性良好。由于聚丙烯中含有化学活性较高的叔碳原子，因而聚丙烯都容易发生老化，因此在聚丙烯生产中必须加入抗氧剂和光稳定剂。

2.1.1.3聚氯乙烯

聚氯乙烯（PVC）是以氯乙烯为单体，经过多种聚合方式生产的热塑性树脂。

一、聚氯乙烯性能

在现有的塑料材料中，聚氯乙烯是热稳定性最差的材料之一，140℃时聚合物已开始分解释放出氯化氢，对设备有腐蚀作用。氯元素赋予聚氯乙烯材料良好的阻燃性在强烈火源中如果着火，也可以自熄。二、聚氯乙烯应用

聚氯乙烯由于价廉而应用广泛，聚氯乙烯主要用在以下各方面：薄膜和人造革，耐油、耐腐、耐老化的不燃电线电缆包皮，医用管件，汽车内饰织物涂层，仪表板等。

2.1.1.4聚苯乙烯

聚苯乙烯（PS）是以苯乙烯为单体聚合而制得的热塑性树脂，PS是五大通用合成树脂品种之一。

一、聚苯乙烯性能

聚苯乙烯无臭、无色、无味、透明，无延展性，似玻璃状材料，具有极好的透明性，聚苯乙烯在热塑性塑料中是典型的硬而脆塑料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。

二、聚苯乙烯应用

由于价廉易得、透明加工性能好、绝缘性优、易印刷与着色，用途广泛。主要用于制备装饰、照明制品、仪器仪表壳罩、电工电笔套，高频电容器，传输器件,建筑用绝热构件，泡沬包装垫层,一次性餐具等。

2.1.1.5ABS树脂

ABS树脂是由丙烯腈（AN）、丁二烯（Bd）、苯乙烯（St）的单体接枝共聚而成的一种热塑性塑料。

一、ABS性能

ABS具有良好综合物理力学性能，耐热、耐油、耐磨、尺寸稳定，加工性能优良。其中丙烯腈赋予ABS良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的耐着色性和电镀性；丁二烯赋予ABS良好的韧性、耐冲击和耐寒性；苯乙烯赋予ABS良好的刚性、硬度、光泽性和加工流动性。

二、ABS应用

由于具有工程塑料的的一些性能，其应用领域广泛，适宜于制造机械强度较高的制品。应用领域在汽车、电子电器及各种设备器具。

2.1.1.6聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗称有机玻璃，透光率可与无机玻璃媲美，用于光学透明制品。

一、PMMA性能

PMMA是高度透明、无毒、无味的无定形热塑性树脂，透光率达90～92%。聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能，是一种质轻而坚韧的材料。缺点是表面硬度不足，易于被硬物擦伤、擦毛而失去光泽。PMMA中酯基的存在使其耐溶剂性能一般，并使其易于吸湿，因而物料在成型加工前必须进行干燥。

二、PMMA的应用

良好的透光率使其大量用于替代无机玻璃，主要用途如下：常用于各种交通工具上的窗玻璃及挡风玻璃，也可用于仪表窗、广告橱窗、照明板等

2.1.1.7聚酰胺

聚酰胺（PA）又称尼龙，是分子主链中含有酰胺基的一系列化合物。

一、PA性能

PA的突出特点为优良的耐磨性、耐摩擦和滋润性，较好的力学性能，耐油性优异，气体阻隔性好，耐疲劳性较好。PA的缺点为吸湿性大，不同聚酰胺吸水性亦有差别，取决于分子链上酰胺基含量，含量愈大，吸水性愈强。PA属于自熄的塑料，燃烧时烧焦有羊毛或指甲味。PA的熔体粘度低，熔体的流动性好，注塑中会有流涎现象

二、PA的应用

其中以注射成型应用最广，约占其制品总量的65～70%。产品有齿轮、涡轮、垫片、螺栓、螺母、轴承等。

挤出成型制品占PA塑料制品总量的25%左右，产品有薄膜、管材、单丝、棒材、片材等，应用于包装和化工诸方面。

涂覆聚酰胺的成品表面光滑美观，具有PA的许多优点，可用作耐磨、密封、绝缘、吸音、减震、防蚀、装饰等材料。2.1.1.8聚碳酸酯

聚碳酸酯是含有碳酸酯基的一系列化合物，其中以双酚A型聚碳酸酯（PC）最重要，应用最普遍。

一、PC性能

PC的突出性能是优异的冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘性，PC的主要缺点为加工易产生气泡及银丝，制品易产生残余内应力、并对缺口敏感性大，耐疲劳性低、摩擦性及耐磨性不好。

二、PC的应用

PC用于电子电器占38%、建筑采光占20%，近几年PC用于光盘的增长速度极快。

聚碳酸酯可以作为E级绝缘材料（最高工作温度120℃）。也广泛应用于制造承载的机械零件，如齿轮齿条，凸轮，轴套，轴承保持架，便携工具箱等。聚碳酸酯由于透光率高，也经常应用于装配光学零件和装置，例如大型灯罩，防护玻璃，制备飞机坐舱玻璃代替PMMA。2.1.1.9聚甲醛

聚甲醛（POM）可分为均聚甲醛和共聚甲醛两大类。聚甲酸的外观为白色粉末状固体或粒状固体，表面光滑且有光泽和滑腻感，硬而致密，呈现出半透明或不透明的特点，与象牙相似。

一、POM性能

突出性能为：力学性能和刚性好并接近金属材料；耐疲劳性和耐蠕变性极好；耐磨损、自润性和摩擦性好，与UHMWPE、PA、F4一起称为四大耐磨塑料材料。POM的缺点为密度大，耐酸及耐燃性不好，后收缩大且不稳定，尺寸稳定性差，制品易产生表面缺陷如褶皱、斑纹及熔接痕等，耐候性不高。

POM的热稳定性差，温度过高或时间过长，均会引起分解特别是温度超过250℃，分解速度会加快，并溢出强烈刺激眼睛的甲醛气体

。二、POM的应用

均聚甲醛广泛应用于代替各种有色金属和合金制造汽车、机械、仪表、农机、化工等行业的各种零部件。

共聚甲醛在农业机械、电器工业、建筑运输和精密仪器等领域内用作轴承、齿轮、凸轮、管材、导轨等产品以代替铜、锌等有色金属。

2.1.1.10聚苯醚

聚苯醚（PPO或PPE）的学名为聚2，6—二甲基—1，4—苯醚。

一、聚苯醚的性能

聚苯醚树脂外观为白色无毒的粉末状固体，比重为1.06～1.07g/cm3，难燃，离火即灭，吸水率低，具有优良的力学性能（如抗蠕变性、尺寸稳定性、耐水性）、耐热性和电绝缘性，

二、聚苯醚的应用

聚苯醚的最适宜于应用在潮湿、有负荷、电绝缘、力学性能和尺寸稳定性要求高的场合，聚苯醚的制品以MPPO为主。2.1.1.11聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯

热塑性聚酯可有两种，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。

一、性能

力学性能：较大的刚性，有较突出的强韧性；PET缺点是结晶速率低，成型加工困难，具有酯基，不耐强酸强碱。PBT具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，耐候性、，在潮湿环境中仍保持较好的电绝缘性但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，成型收缩率大。二、应用

（1）汽车工业:汽车中的分配器、点火器线圈骨架、绝缘盖、摩托车点火器。

（2）电器元件：电子电器工业中如电视机的偏转线圈，显象管和电位器支架，伴音输出变压器骨架，电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套。

（3）工业应用（泵壳体、手工器械等）。

（4）运输机械零件，缝纫机和纺织机械零件、钟表外壳、镜筒、电熨斗罩、电动工具零件、屏蔽套等。2.1.1.12聚四氟乙烯

聚四氟乙烯缩写代号为PTFE,简称F4,在氟塑料中生产量最大，应用最广，约占氟塑料总量的60％～90％。

一、聚四氟乙烯性能

（1）耐高温--使用温度达250℃。（2）耐低温--温度下降到-196℃也可保持5%伸长率。（3）耐腐蚀--能耐强酸、强碱、王水和各种有机溶液。（4）有塑料最佳的耐候性。5）高绝缘（6）高润滑（7）无毒害--具有生理惰性，植入人体内无不良反应。缺点是力学性能不佳，容易出现冷流现象；2.1.2热固性树脂

热固性塑料分子结构的共同特点是：在末交联前，分子链上有两个以上可以参加化学反应的基团；交联以后分子间相互交叉联接起来，成为网状的或立体三维结构。这类塑料一旦成型，它再也不能被一般溶剂溶解，只能被强氧化剂腐蚀或被溶剂泡涨，改变形状只能靠切削等二次加工。热固性塑料与热塑性塑料比，有很多优点，例如形状稳定、绝缘性能、机械物理性能和老化性能均较好。2.1.2.1聚氨酯

聚氨酯（PU）全称为聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元的高分子化合物。软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料是一种非常理想的垫材材料，同时也是非常好的吸音材料，可用作室内隔音材料。

2.1.2.2酚醛树脂

酚醛树脂(简称PF)是酚类和醛类聚合而得的一种热固型树脂

酚醛塑料耐磨性好，绝缘性、耐热性、耐蚀性也都很好。缺点是脆，不耐碱。

2.1.2.3不饱和聚酯

不饱和聚酯（UP）是不饱和二元羧酸（或酸酐）或其与饱和二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸与多元醇缩聚而成的，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。

2.1.2.4环氧树脂

环氧树脂（EP）是指分子中含有两个或两个以上环氧基团，在适当的试剂的作用下能够交联成网络结构的一类树脂。

2.2塑料助剂

2.2.1增塑剂

现代的增塑剂工业以邻苯二甲酸酯（PAE）类为中心，其品种多达1000种以上。

增塑剂主要用于聚氯乙烯中，它的主要作用是削弱聚合物分子间的范德华力，增加树脂分子链的移动性，能使塑料制品具有柔韧性。增塑剂分类方法很多，按增塑剂与树脂的相容性不同可分为主增塑剂和辅助增塑剂：按增塑剂的化学结构可分为邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、脂肪族二元酸酯类、环氧化物类等。

一、邻苯二甲酸酯类

邻苯二甲酸酯类增塑剂是目前使用最广泛、品种最多、产量最大的一类主增塑剂。其产量约占增塑剂总产量的80%左右。

二、磷酸酯类

磷酸酯类增塑剂为邻苯二甲酸酯类之外的另一主增塑剂，磷酸酯除具有增塑作用外，还有阻燃作用，是重要的阻燃性增塑剂。磷酸酯类增塑剂有磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三辛酯（TOP）、磷酸二苯酯一辛酯（DPOP）等。

三、脂肪族二元酸酯类

脂肪族二元酸酯类增塑剂是一种辅助增塑剂。特点是：低温性能优良，耐冲击性能好，无毒，挥发性小；但与PVC树脂的相容性较差。主要品种：癸二酸二辛酯（DOS），特点是耐寒性很好，挥发性很低。

癸二酸二丁酯（DBS）

已二酸二辛酯（DOA），是一种性能良好的低温增塑剂，外观呈无色透明油状液体。

壬二酸二辛酯（DOZ），为优良耐寒增塑剂，能赋予制品很好的耐热、耐光和电绝缘性。四、环氧类

环氧类增塑剂为常用的辅助增塑剂，除塑作用外，还使聚氯乙稀链上的活泼氯原子稳定，改善制品对热和光的稳定性，与金属皂并用时，能长期发挥热稳定性的协同效果。环氧增塑剂主要包括环氧大豆油（ESO）、环氧大豆油酸辛酯（EOSO）、环氧硬脂酸丁酯（EBSt）与环氧硬脂酸辛酯（EOSt）等。五、含氯增塑剂

含氯增塑剂主要品种一是氯化石蜡，简称氯蜡，常用42型（CP42）、52型（CP52）氯化石蜡；二是含氯脂肪酸酯，代表品种为五氯硬脂酸甲酯（MPCS）。含氯增塑剂突出优点是阻燃性能和电绝缘性好，价格低廉，常用于电线电缆配方中作辅助增塑剂。

单一的增塑剂使用效果一般不如几种增塑剂综合使用，增塑剂混合使用的优点是平衡增塑剂对塑料的综合性能和降低成本。2.2.2抗氧剂

所谓抗氧剂，是指对高聚物受氧化并出现老化现象能起到延缓作用的一类化学物质。

抗氧剂分为两大类型：一类是与自由基反应，中断链的传递，称为链终止型抗氧剂，又称主抗氧剂，主要有仲芳胺、受阻酚、醌、多核芳烃、叔胺、变价金属离子；另一类是能抑制或减缓引发过程中自由基的生成，称为预防型抗氧剂，又称辅助抗氧剂，主要有长链脂肪族含硫酯、亚磷酸酯、金属离子螯合剂。

2.2.2光稳定剂

在光氧老化的诸多影响因素中，日光中紫外线辐射是主要因素,紫外线的能量约为412.5～299.1kJ/mol,足以引发氧化反应、热分解反应和弱键的断裂反应。添加光稳定剂是塑料光稳定性比较简便而行之有效的方法。

按光稳定剂作用机理大致将其分为四类：光屏蔽剂、紫外线吸收剂、光猝灭剂、自由基捕获剂。塑料工业上最常用的光屏蔽剂有炭黑、二氧化钛和氧化锌。2.2.3热稳定剂

PVC属热敏性塑料，一般在加工温度以下分解放出大量的氯化氢，热稳定剂就是为了解决PVC的热分解而问世的，并随PVC树脂的发展同步发展，PVC热稳定剂可分为主热稳定剂（如盐基性铅盐、金属皂和有机锡）和辅助热稳定剂（如环氧类、亚磷酸酯类与多元醇类）。热稳定剂的作用防止是具有热不稳定聚合物在成型加工过程中由于受到强热与强力作用引起的降解，并在制品使用过程中防止热、光、氧破坏的一类助剂。

2.2.4填料