課程簡介課程性質(zhì)本課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)高分子方向的專業(yè)選修課程，是以高分子化學(xué)及物理和高聚物流變學(xué)的基本理論為指導(dǎo)，分析塑料材料的結(jié)構(gòu)性能、成型加工的特點(diǎn)，掌握成型用物料的配制、選材的基本原理與方法及塑料制品設(shè)計(jì)原則和注意事項(xiàng)，并了解一些典型制品的加工工藝及生產(chǎn)中的不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因。學(xué)時(shí)：32選用教材《塑料產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，郁文娟顧燕，化學(xué)工業(yè)出版社。參考教材1、張克惠.塑料材料學(xué)——高等學(xué)校材料科學(xué)系列教材.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001年08月；2、王文廣.塑料材料的選用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001年01月。

現(xiàn)在是1頁\一共有113頁\編輯于星期四課程學(xué)習(xí)目標(biāo)熟知各類塑料樹脂及其特性用途掌握相關(guān)制品設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)了解相關(guān)樹脂市場及大型企業(yè)現(xiàn)在是2頁\一共有113頁\編輯于星期四Contents第5章產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第6章產(chǎn)品組裝設(shè)計(jì)第7章產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)第8章產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)第1章緒論第2章聚合物化學(xué)與塑料基礎(chǔ)第3章塑料材料實(shí)用性能第4章塑料設(shè)計(jì)材料現(xiàn)在是3頁\一共有113頁\編輯于星期四第1章塑料的歷史與發(fā)展塑料的應(yīng)用包裝材料建筑材料電子電器汽車工業(yè)醫(yī)療衛(wèi)生塑料——工業(yè)設(shè)計(jì)的首選材料緒論

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1.3現(xiàn)在是4頁\一共有113頁\編輯于星期四1.1塑料的歷史與發(fā)展賽璐珞酚醛樹脂聚烯烴、工程塑料天然高分子加工階段合成樹脂階段大發(fā)展階段纖維素的改性和加工新材料新技術(shù)以合成樹脂為基礎(chǔ)原料生產(chǎn)塑料目前我國是全世界塑料的第二大生產(chǎn)國，也是第二大消費(fèi)國（另有說法：第一大消費(fèi)國）。.從第一個(gè)塑料產(chǎn)品賽璐珞誕生算起，塑料工業(yè)迄今已有140多年的歷史。其發(fā)展歷史可分為三個(gè)階段?，F(xiàn)在是5頁\一共有113頁\編輯于星期四天然高分子加工階段這個(gè)時(shí)期以天然高分子，主要是纖維素的改性和加工為特征。1869年美國人J.W.海厄特發(fā)現(xiàn)在硝酸纖維素中加入樟腦和少量酒精可制成一種可塑性物質(zhì)，熱壓下可成型為塑料制品，命名為賽璐珞。1872年在美國紐瓦克建廠生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)除用作象牙代用品外，還加工成馬車和汽車的風(fēng)擋和電影膠片等，從此開創(chuàng)了塑料工業(yè)，相應(yīng)地也發(fā)展了模壓成型技術(shù)。1903年德國人A.艾興格林發(fā)明了不易燃燒的醋酸纖維素和注射成型方法。1905年德國拜耳股份公司進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。在此期間，一些化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里合成了多種聚合物，如線型酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等，為后來塑料工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1904年世界塑料產(chǎn)量僅有10kt，還沒有形成獨(dú)立的工業(yè)部門?，F(xiàn)在是6頁\一共有113頁\編輯于星期四合成樹脂階段(3-1)這個(gè)時(shí)期是以合成樹脂為基礎(chǔ)原料生產(chǎn)塑料為特征。1909年美國人L.H.貝克蘭在用苯酚和甲醛來合成樹脂方面，做出了突破性的進(jìn)展，取得第一個(gè)熱固性樹脂──酚醛樹脂的專利權(quán)。在酚醛樹脂中，加入填料后，熱壓制成模壓制品、層壓板、涂料和膠粘劑等。這是第一個(gè)完全合成的塑料。1910年在柏林呂格斯工廠建立通用酚醛樹脂公司進(jìn)行生產(chǎn)。在40年代以前，酚醛塑料是最主要的塑料品種,約占塑料產(chǎn)量的2/3。主要用于電器、儀表、機(jī)械和汽車工業(yè)。1920年以后塑料工業(yè)獲得了迅速發(fā)展。其主要原因首先是德國化學(xué)家H.施陶丁格提出高分子鏈?zhǔn)怯山Y(jié)構(gòu)相同的重復(fù)單元以共價(jià)鍵連接而成的理論和不熔不溶性熱固性樹脂的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)理論，1929年美國化學(xué)家W.H.卡羅瑟斯提出了縮聚理論，均為高分子化學(xué)和塑料工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。由于當(dāng)時(shí)化學(xué)工業(yè)總的發(fā)展十分迅速，為塑料工業(yè)提供了多種聚合單體和其他原料。當(dāng)時(shí)化學(xué)工業(yè)最發(fā)達(dá)的德國迫切希望擺脫大量依賴天然產(chǎn)品的局面，以滿足多方面的需求。這些因素有力地推動(dòng)了合成樹脂制備技術(shù)和加工工業(yè)的發(fā)展。1914年-1918年現(xiàn)在是7頁\一共有113頁\編輯于星期四合成樹脂階段(3-2)第一個(gè)無色的樹脂是脲醛樹脂。1928年，由英國氰氨公司投入工業(yè)生產(chǎn)。1911年，英國F.E.馬修斯制成了聚苯乙烯，但存在工藝復(fù)雜、樹脂老化等問題。1930年，德國法本公司解決了上述問題，在路德維希港用本體聚合法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。在對聚苯乙烯改性的研究和生產(chǎn)過程中，已逐漸形成以苯乙烯為基礎(chǔ)，與其他單體共聚的苯乙烯系樹脂，擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。1931年,美國羅姆-哈斯公司以本體法生產(chǎn)聚甲基丙烯酸甲酯，制造出有機(jī)玻璃。1926年，美國W.L.西蒙把尚未找到用途的聚氯乙烯粉料在加熱下溶于高沸點(diǎn)溶劑中,在冷卻后,意外地得到柔軟、易于加工、且富于彈性的增塑聚氯乙烯。這一偶然發(fā)現(xiàn)打開了聚氯乙烯得以工業(yè)生產(chǎn)的大門。1931年德國法本公司在比特費(fèi)爾德用乳液法生產(chǎn)聚氯乙烯。1941年,美國又開發(fā)了懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯的技術(shù)。從此,聚氯乙烯一直是重要的塑料品種，它又是主要的耗氯產(chǎn)品之一，在一定程度上影響著氯堿工業(yè)的生產(chǎn)。1939年,美國氰氨公司開始生產(chǎn)三聚氰胺-甲醛樹脂的模塑粉、層壓制品和涂料?，F(xiàn)在是8頁\一共有113頁\編輯于星期四合成樹脂階段(3-3)1933年英國卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司在進(jìn)行乙烯與苯甲醛高壓下反應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)聚合釜壁上有蠟質(zhì)固體存在，從而發(fā)明了聚乙烯。1939年該公司用高壓氣相本體法生產(chǎn)低密度聚乙烯。1953年聯(lián)邦德國K.齊格勒用烷基鋁和四氯化鈦?zhàn)鞔呋瘎挂蚁┰诘蛪合轮瞥蔀楦呙芏染垡蚁?955年聯(lián)邦德國赫司特公司首先工業(yè)化。不久，意大利人G.納塔發(fā)明了聚丙烯，1957年意大利蒙特卡蒂尼公司首先工業(yè)生產(chǎn)。從40年代中期以來，還有聚酯、有機(jī)硅樹脂、氟樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等陸續(xù)投入了工業(yè)生產(chǎn)。塑料的世界總產(chǎn)量從1904年的10kt，猛增至1944年的600kt，1956年達(dá)到3.4Mt。隨著聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等通用塑料的發(fā)展，原料也從煤轉(zhuǎn)向了以石油為主，這不僅保證了高分子化工原料的充分供應(yīng)，也促進(jìn)了石油化工的發(fā)展，使原料得以多層次利用，創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1939年－1945年現(xiàn)在是9頁\一共有113頁\編輯于星期四大發(fā)展階段(3-3)在這一時(shí)期通用塑料的產(chǎn)量迅速增大。聚烯烴塑料在70年代又有聚1-丁烯和聚4-甲基-1-戊烯投入生產(chǎn)。形成了世界上產(chǎn)量最大的聚烯烴塑料系列。同時(shí)出現(xiàn)了多品種高性能的工程塑料。1958～1973年的16年中,塑料工業(yè)處于飛速發(fā)展時(shí)期,1970年產(chǎn)量為30Mt。除產(chǎn)量迅速猛增外，其特點(diǎn)是：①由單一的大品種通過共聚或共混改性，發(fā)展成系列品種。如聚氯乙烯除生產(chǎn)多種牌號(hào)外,還發(fā)展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯－偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗沖擊聚氯乙烯等。②開發(fā)了一系列高性能的工程塑料新品種如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS樹酯、聚苯醚、聚酰亞胺等。③廣泛采用增強(qiáng)、復(fù)合與共混等新技術(shù)，賦予塑料以更優(yōu)異的綜合性能，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍?！，F(xiàn)在是10頁\一共有113頁\編輯于星期四新技術(shù)、新材料塑料的物理、化學(xué)改性>重新合成新的聚合物品種成型加工技術(shù)特種功能塑料納米復(fù)合材料熱塑性彈性體天然纖維復(fù)合材料BeforeAfter塑料研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀.仍是以注射、擠出、吹塑、熱成型等為主超高速成型、精密注射成型、氣輔注射成型、結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型、夾心注射成型、多組分注射、熔芯模塑、注射壓縮、抵押注射成型等現(xiàn)在是11頁\一共有113頁\編輯于星期四乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）薄膜（美國杜邦公司和日本旭硝子公司）10多萬平米（108萬平方英尺）PC屋頂板材（拜耳公司）沈陽奧體中心2萬平方天津奧體中心（“水滴”）1.3萬平方小常識(shí)杜邦是由杜邦家族（法國移民）組成的依靠化學(xué)工業(yè)和軍火工業(yè)起家的財(cái)團(tuán)，尼龍（絲襪）、特氟龍、萊卡（塑身內(nèi)衣）、Kevlar（防彈背心）旭硝子株式會(huì)社（AGC，三菱子公司）世界三大液晶面板顯示器基板玻璃廠商之一（美國康寧、德國肖特（：蔡司）），主打產(chǎn)品：電子玻璃、平板玻璃、汽車玻璃、顯示器玻璃拜耳，德國最大的產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。高分子、醫(yī)藥保健、化工以及農(nóng)業(yè)是公司的四大支柱產(chǎn)業(yè)。阿司匹林，“世紀(jì)之藥”?，F(xiàn)在是12頁\一共有113頁\編輯于星期四第1章塑料的歷史與發(fā)展塑料的應(yīng)用包裝材料建筑材料電子電器汽車工業(yè)醫(yī)療衛(wèi)生塑料——工業(yè)設(shè)計(jì)的首選材料緒論

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1.3現(xiàn)在是13頁\一共有113頁\編輯于星期四1.2塑料的應(yīng)用2.低端產(chǎn)品為主高端的產(chǎn)品還比較缺乏，差別化的產(chǎn)品也比較少更多依靠制造業(yè)產(chǎn)業(yè)，才帶動(dòng)整個(gè)材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展1.需求大，產(chǎn)量高產(chǎn)量地區(qū)分布集中在東南沿海廣東、浙江、江蘇、山東產(chǎn)量位居全國前列2009年國內(nèi)塑料需求量汽車電氣建材包裝20067012001600單位：萬噸國內(nèi)市場特點(diǎn)小常識(shí)：五大通用樹脂-----聚氯乙烯（PVC）與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和ABS現(xiàn)在是14頁\一共有113頁\編輯于星期四包裝材料蔬果保鮮包裝薄膜塑料飲料瓶飲水包裝瓶（桶）高阻隔性、多功能性薄膜或容器藥用包裝1.塑料瓶（HDPE、PP）包裝代替低質(zhì)量的黃圓玻璃瓶封蠟包裝輕量化、薄壁化、高阻滲性、防靜電、新型降解、茂金屬塑料等要求：適應(yīng)的氣體透過性，保持適宜的O2和CO2濃度。eg.PET啤酒包裝瓶--微量的氧氣進(jìn)入、CO2的流失、耐60度左右溫度（巴氏滅菌方式）5加侖飲水桶：PVC（添加劑毒性問題）、PET（市場混亂、以次充好）舉例：酸奶包裝材料對比（下頁）聚丙烯薄膜聚乙烯薄膜PET聚酯瓶碳酸飲料、啤酒、果汁等主要廠家：珠海中富、上海紫江集團(tuán)發(fā)展食品級(jí)PC原料十分緊迫。2.鋁塑泡罩包裝：聚偏二氯乙烯（PVDC，對水蒸氣及某些氣體的阻隔性能均優(yōu)于PVC）或其復(fù)合材料代替PVC3.口服液類塑料瓶包裝：避光并有計(jì)量刻度或計(jì)量杯的塑瓶（PET、PC）代替低質(zhì)落后的玻璃瓶或塑料瓶現(xiàn)在是15頁\一共有113頁\編輯于星期四舉例：酸奶包裝材料對比現(xiàn)在是16頁\一共有113頁\編輯于星期四建筑材料硬質(zhì)（PVC-U）給排水管材阻燃LDPE電纜線套管、保溫管道用的HDPE外護(hù)管、光纖通信電纜的硅芯套管均聚聚丙烯（PP-H管）、.嵌段共聚聚丙烯（PP-B管）、無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R管）：給排水用ABS管等特殊用途塑料管材塑料門窗保溫防水裝飾材料塑料建材制品是繼鋼材、木材、水泥之后，第四類重要的建筑材料.聚氯乙烯（PVC）塑料玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯（GUP）塑料門窗聚氨基甲酸酯（PUR）硬質(zhì)泡沫塑料門窗保溫節(jié)能、隔聲密封性好、抗風(fēng)壓性能、耐腐蝕性、耐候性、防火性能、絕緣性能、裝飾性能好PVC外墻裝飾板透明采光屋頂、天棚、天窗等廚房塑料壁柜、屋頂扣板等擠塑型、模塑型聚苯板與砂漿外墻外保溫系統(tǒng)噴涂聚氨酯硬泡體防水保溫材料聚氯乙烯和三元乙丙防水卷材20世紀(jì)50年代德國率先開發(fā)現(xiàn)在是17頁\一共有113頁\編輯于星期四汽車工業(yè)納米復(fù)合材料可噴涂和免噴涂塑料塑件配光鏡和動(dòng)力系統(tǒng)儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng)聚碳酸酯做成的前照燈配光鏡(GE)復(fù)合材料(玻璃和碳纖維)傳動(dòng)軸動(dòng)機(jī)氣門室罩和機(jī)油盤采用聚酰胺、反應(yīng)注塑聚氨酯、環(huán)氧樹脂等玻璃纖維增強(qiáng)塑料模制或壓制而成

TPO系納米復(fù)合材料汽車踏腳板（GE）納米聚丙烯復(fù)合材料保險(xiǎn)杠（TOYOTA）可導(dǎo)電的聚苯醚/聚酰胺車身塑料（GE）PC/PBT的汽車車身板泡沫聚氨酯門板(部分國產(chǎn)汽車)改性聚丙烯硬質(zhì)儀表板（經(jīng)濟(jì)型車）聚氨酯反應(yīng)發(fā)泡成型軟質(zhì)儀表板（中高檔車）汽車所用塑料不是純的(單一)的某一種品種，而是經(jīng)過改性的“改性塑料”。使用塑料代替金屬的主要目的：減輕車重、減少排放和降低成本ClicktoaddText現(xiàn)在是18頁\一共有113頁\編輯于星期四第1章塑料的歷史與發(fā)展塑料的應(yīng)用包裝材料建筑材料電子電器汽車工業(yè)醫(yī)療衛(wèi)生塑料——工業(yè)設(shè)計(jì)的首選材料緒論

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1.3現(xiàn)在是19頁\一共有113頁\編輯于星期四1.3塑料-工業(yè)設(shè)計(jì)的首選材料物理、化學(xué)、電學(xué)等適用加工方法、成本、難易程度、可否批量生產(chǎn)可通過多種技術(shù)手段，使性能得到加強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)功能的拓展基本物性以及可選擇范圍成型加工性可設(shè)計(jì)性對于產(chǎn)品設(shè)計(jì)者來說，設(shè)計(jì)材料的實(shí)用性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。安全無毒、低公害、無污染，易回收利用，有節(jié)能效果等環(huán)境適應(yīng)性即可裝飾性。通過各種裝飾手法，達(dá)到理想的視覺效果和觸摸效果。表面工藝性來源豐富、成本低廉經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)在是20頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢(1)汽車、輪船、火車、飛機(jī)等以塑代鋼，降低自重，提高運(yùn)行速度，降低能耗

碳纖維增強(qiáng)塑料武器和軍用電子設(shè)備

照相機(jī)、攝像機(jī)、手機(jī)等日用品小型化、輕量化，以提高機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)場生存能力

美觀、重量輕，易于攜帶密度小塑料的密度一般為。PTFE（最重）為2.4現(xiàn)在是21頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢（1）密度小塑料的密度一般為。PTFE（最重）為2.4AUG（奧地利斯太爾）鋼珠手雷現(xiàn)在是22頁\一共有113頁\編輯于星期四槍托由凱夫拉、石墨纖維和環(huán)氧樹脂合成M24SWS旋轉(zhuǎn)后拉式槍機(jī)狙擊步槍俄國造的莫辛納甘步槍電影《兵臨城下》FAMAS突擊步槍(玻璃鋼骨架)現(xiàn)在是23頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢(2)PMMA：透光性92%，高于無機(jī)玻璃，密度小，成型簡單.PC防彈玻璃：良好的安全性，抗沖擊性和抗穿透性.飛機(jī)擋風(fēng)玻璃：能承受飛行產(chǎn)生的激波（無機(jī)玻璃不能）.光學(xué)透鏡、光學(xué)儀器、眼鏡鏡片等大弧度厚質(zhì)（超?。┭b飾材料：無機(jī)玻璃成型難度大透明包裝容器：提高商品價(jià)值.透明性，耐沖擊

相比較傳統(tǒng)無機(jī)玻璃。。。。。。.小常識(shí)：三大透明塑料品種—PMMA、PS、PC。現(xiàn)在是24頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢(2)無機(jī)玻璃防彈玻璃現(xiàn)在是25頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢(3)從原料到成品一次完成成型方法多較大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活性以注塑為例自動(dòng)化程度高滿足復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氣輔注射成型

多組分注塑夾心注塑成型注射-壓縮成型………相比金屬材料加工工序多，塑料加工可大幅度減低設(shè)備費(fèi)用、節(jié)省勞動(dòng)力、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本使用24腔模具熱成型加工PP75mm飲料杯，生產(chǎn)速度16個(gè)/s；45腔模具生產(chǎn)40mlPP杯，生產(chǎn)速度10萬個(gè)/h。成型流線型車身部件的成本效益：塑料的風(fēng)阻系數(shù)0.26金屬材料0.31～0.34成型加工性優(yōu)良現(xiàn)在是26頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢(4)-功能拓展：導(dǎo)電塑料、抗靜電塑料、阻燃塑料、導(dǎo)熱塑料、抗菌塑料、發(fā)光塑料、熱敏顯色塑料（嬰兒奶瓶）等-熱塑性彈性體-優(yōu)異手感，制作工具的手柄和家具的扶手，具有良好的握持性和振動(dòng)緩沖性。電鍍噴涂（金屬感）、木紋裝飾等-加工過程的節(jié)能；使用過程中的節(jié)能；塑料廢棄物的能量回收.材料性能的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)理想的手感、觸感和視覺效果節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境現(xiàn)在是27頁\一共有113頁\編輯于星期四塑料作為工業(yè)設(shè)計(jì)首選材料的優(yōu)勢(4)認(rèn)識(shí)誤區(qū)：以紙包裝代替塑料包裝可以改善環(huán)境實(shí)際上：紙生產(chǎn)過程中釋放的二氧化碳及氮氧化物比塑料高出數(shù)倍之多，對水的污染則更為嚴(yán)重。與紙張生產(chǎn)情況類似，玻璃、水泥、鋼鐵生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染也是十分嚴(yán)重的?！拔矣X得，地球上60億人都應(yīng)該向我們說抱歉?！?--圖瓦盧居民MitianaTrevor現(xiàn)在是28頁\一共有113頁\編輯于星期四日本的垃圾回收日本街頭幾乎沒有垃圾桶，但是東京街頭又非常干凈。這和日本一貫實(shí)行的垃圾處理有很大的關(guān)系，日本的垃圾回收不是像國內(nèi)簡單的“可回收”和“不可回收”，而是極其嚴(yán)格的分類，扔垃圾之前需要在家里將垃圾分類，不同的垃圾需要到不同指定的地點(diǎn)扔。現(xiàn)在是29頁\一共有113頁\編輯于星期四習(xí)題與思考題1、作為汽車用材，塑料與傳統(tǒng)材料相比，具有哪些優(yōu)點(diǎn)？要求查閱3篇以上文獻(xiàn)，并在作業(yè)中標(biāo)注出處。2、請說明將塑料作為工藝設(shè)計(jì)首選材料的合理性和必然性。3、查閱資料，列出目前5家以上規(guī)模較大的塑料合成或制品生產(chǎn)的企業(yè)名稱及其企業(yè)現(xiàn)狀。現(xiàn)在是30頁\一共有113頁\編輯于星期四第2章聚合物化學(xué)與塑料擠出聚合物的基本概念聚合物的合成加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)提綱

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2.32.42.5塑料類別及其組成塑料的成型加工現(xiàn)在是31頁\一共有113頁\編輯于星期四2.1聚合物的基本概念(1)原子原子核核外電子質(zhì)子中子分子有機(jī)化合物：含碳化合物無機(jī)化合物：不含碳的化合物及碳的簡單化合物（CO2等）不同分子質(zhì)量的化合物的區(qū)別名稱相對分子質(zhì)量一個(gè)分子中的碳原子數(shù)分子鏈的長度/nm低分子半高分子（低聚物）高分子超高分子<10001,000～10,00010,000～1,000,000>1,000,0001～100100～1,0001,000～100,000>1,00,0000.1～1010～100100～10,000>10,000因分子量低而強(qiáng)度太低，不能作為塑料來使用。現(xiàn)在是32頁\一共有113頁\編輯于星期四2.1聚合物的基本概念(2)原料來源天然高分子：天然橡膠、淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等等

合成高分子：塑料、橡膠、化學(xué)纖維、涂料、膠黏劑名稱來源名稱誤區(qū)天然樹脂：瀝青、松香、琥珀、蟲膠等（從樹木表面分泌出來的油脂狀物質(zhì)）合成樹脂：名稱沿用天然樹脂。如酚醛樹脂、不飽和聚酯等。聚合物材料：塑料的基本原料，純凈的高分子材料

塑料：添加助劑或其他組分加工后的材料或制品高分子macromolecule；polymer類似的名稱：高分子化合物、大分子、聚合物、合成樹脂等等。.三大合成材料現(xiàn)在是33頁\一共有113頁\編輯于星期四第2章聚合物化學(xué)與塑料擠出聚合物的基本概念聚合物的合成加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)提綱

2.12.2

2.32.42.5塑料類別及其組成塑料的成型加工現(xiàn)在是34頁\一共有113頁\編輯于星期四2.2聚合物的合成現(xiàn)在是35頁\一共有113頁\編輯于星期四1、Carothers分類法加聚反應(yīng)（additionpolymerization)

數(shù)目眾多的含不飽和鍵的單體進(jìn)行的連續(xù)、多步的加成反應(yīng)，無小分子產(chǎn)生，加聚物多為碳鏈縮聚反應(yīng)(condensationpolymerization)

數(shù)目眾多的單體連續(xù)、重復(fù)的多步縮合反應(yīng)過程。有小分子生成?？s聚物分子鏈多含雜原子。不足正確性例如：酚醛樹脂聚氨酯聚脲例如：聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯聚合反應(yīng)的分類現(xiàn)在是36頁\一共有113頁\編輯于星期四2、Flory分類法鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（連鎖聚合）（chain-growthpolymerization)

單體轉(zhuǎn)變成聚合物的反應(yīng)是以連鎖方式進(jìn)行的（多米諾骨牌）。逐步反應(yīng)(step-growthpolymerization)

單體轉(zhuǎn)變成聚合物的反應(yīng)是逐步進(jìn)行的（穿珠子）。鏈?zhǔn)骄酆现鸩骄酆蠁误w類型含有不飽和鍵的烯烴帶有官能團(tuán)的單體機(jī)理有活性中心及基元反應(yīng)無特殊的活性中心動(dòng)力學(xué)分子量、轉(zhuǎn)化率與時(shí)間的關(guān)系曲線聚合反應(yīng)的分類現(xiàn)在是37頁\一共有113頁\編輯于星期四第2章聚合物化學(xué)與塑料擠出聚合物的基本概念聚合物的合成加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)提綱

2.12.2

2.32.42.5塑料類別及其組成塑料的成型加工現(xiàn)在是38頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元的組成和結(jié)構(gòu)取決于聚合時(shí)采用的原料單體，它通常決定了以它為重復(fù)單元的聚合物的大致的性能特征。

-元素的組成-結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.加聚反應(yīng)產(chǎn)物（碳鏈高分子）-側(cè)鏈上不同元素形成的共價(jià)鍵鍵能不同-取代基的屬性、位置和體積大小對性能的影響不同-產(chǎn)物一般為通用熱塑高分子聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚丙烯由于甲基-CH3側(cè)基存在，使大分子剛性增加，同時(shí)抗氧化性變差聚苯乙烯由于苯環(huán)-C6H5側(cè)基體積大，對鏈有僵化效應(yīng)，使聚苯乙烯剛硬呈脆性?，F(xiàn)在是39頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)單元2.縮聚反應(yīng)產(chǎn)物（雜鏈高分子）-主鏈上除碳外還有氧、氮、硫等雜原子-主鏈上均還有極性基團(tuán)，使分子間作用力加強(qiáng)，力學(xué)強(qiáng)度提高；但電性能、耐有機(jī)溶劑性有所下降。-產(chǎn)物一般為工程塑料聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚碳酸酯PC，主鏈極性基團(tuán)：羰基-CO-、酯基-OCO-尼龍66（PA66），主鏈極性基團(tuán)：酰胺基-NH-CO-現(xiàn)在是40頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)鏈的長度由組成鏈狀分子的結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量決定。結(jié)構(gòu)單元數(shù)量越多，鏈的長度越長，顯然分子量越大.大多數(shù)聚合物的聚合度在200～2000之間，相應(yīng)的分子質(zhì)量在2萬～20萬.PE分子量范圍比較寬，UHMWPE分子量達(dá)到百萬以上.無法精確控制每條分子鏈的長短，聚合物的分子量具有多分散性.分子量分布：橡膠>>塑料>>纖維.聚合物鏈的結(jié)構(gòu)（2）鏈的長度現(xiàn)在是41頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)線性聚合物：大多為熱塑性塑料，長度為100～1000nm支鏈形聚合物：支鏈會(huì)造成分子堆砌密度下降，分子鏈之間的作用力減弱，熔體流動(dòng)性較差。eg.LDPE體形聚合物：通過交聯(lián)反應(yīng)，共價(jià)鍵連接起來的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大型分子，如酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂等。其加工過程為先形成線性預(yù)聚物，再模壓固化成型?；咎卣鳛椴蝗懿蝗?，機(jī)械性能、熱性能和耐化學(xué)性能優(yōu)異。聚合物鏈的結(jié)構(gòu)（3）鏈的幾何形狀雙酚A線性酚醛樹脂現(xiàn)在是42頁\一共有113頁\編輯于星期四現(xiàn)在是43頁\一共有113頁\編輯于星期四現(xiàn)在是44頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)單元在鏈中的排列均聚物的空間異構(gòu)等規(guī)PP無規(guī)PS（透明）配位聚合自由基聚合現(xiàn)在是45頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)單元在鏈中的排列共聚物的空間異構(gòu)現(xiàn)在是46頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)單元在鏈中的排列共聚物的空間異構(gòu)現(xiàn)在是47頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高分子合金現(xiàn)在是48頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)常見的結(jié)晶性聚合物和無定形聚合物結(jié)晶性聚合物PE、PP、PA、POM、PBT、PET、PEEK、PPS、PTFE等無定形聚合物PS、ABS、PVC、PC、PMMA、PSF、PES、PPO、PI、PEI、PAI等現(xiàn)在是49頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是50頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是51頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是52頁\一共有113頁\編輯于星期四2.3聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是53頁\一共有113頁\編輯于星期四第2章聚合物化學(xué)與塑料擠出聚合物的基本概念聚合物的合成加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)提綱

2.12.2

2.32.42.5塑料類別及其組成塑料的成型加工現(xiàn)在是54頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的類別現(xiàn)在是55頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的類別塑料類別名稱中文學(xué)名英文學(xué)名英文簡稱主要應(yīng)用

硬膠、普通硬膠聚苯乙烯GeneralPurposePolystyreneGPS玩具、文具、日用品硬膠類（聚苯乙烯）不碎膠、高沖擊硬膠高沖擊聚苯乙烯HighImpactPolystyreneHIPS玩具、日用品、收音機(jī)殼、電視機(jī)殼ABS膠、超不碎膠丙稀晴-丁二稀-苯乙稀AcrylonitrileABS電視用品外殼、日用品外殼、高級(jí)玩具、家具、運(yùn)動(dòng)用品ABS膠、SAN料透明大力膠苯乙烯、丙稀腈共聚物Styrene-AcrylonitrileSAN食具、日用品、表面、透明裝飾品發(fā)泡膠發(fā)泡聚苯乙烯ExpandedPolystyreneEPS貨品包裝、絕緣板、裝飾板現(xiàn)在是56頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的類別塑料類別名稱中文學(xué)名英文學(xué)名英文簡稱主要應(yīng)用軟膠類（聚乙烯）花料、筒料、吹瓶料低密聚乙烯LowDensityPolyethyleneLDPE包裝膠帶、購物袋、玩具、膠瓶、膠花、電線硬性軟膠高密聚乙烯HighDensityPolyethyleneHDPE包裝膠帶、購物袋、膠瓶、水桶、電線、大貨桶、玩具橡皮膠、EVA乙烯-醋酸乙烯共聚物Ethylene-VinylAcetateCopolymeEVA鞋底、吹氣玩具裝品、包裝膠膜PP（聚丙?。┌僬勰z、PP聚丙稀PolypropylenePP包裝膠帶、拉絲、制帶、繩、玩具、日用品、瓶子、藍(lán)架、洗衣架PVC類（聚氯乙烯）PVC粗粉聚氯乙烯原樹脂PolyvinylChlorideFineResinPVC軟管、硬管、窗框、電線、造鞋、膠瓶、板材、地板PVC幼粉聚氯乙烯糊狀樹脂PolyvinylChlorideFineResin

人造皮革、洋娃娃現(xiàn)在是57頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的類別塑料類別名稱中文學(xué)名英文學(xué)名英文簡稱主要應(yīng)用亞克力（聚丙稀酸樹脂）亞克力聚甲基丙稀酸脂PolymethlMethacrylatePMMA透明膠板、裝飾品、太陽鏡片、文具、燈罩、相機(jī)鏡片、表面、人造首飾聚縮醛類縮醛（賽鋼、特靈、奪鋼、超鋼）聚甲醛樹脂、聚氧化甲稀樹脂PolyformaldehydeResinPOM玩具齒輪、彈簧、滑輪、潔具部件尼龍類尼龍類聚酰胺PolyamidePA拉絲、造纖維、牙刷毛、漁絲、軸套、包裝膠膜、齒輪、電動(dòng)工具外殼、電器配件、運(yùn)動(dòng)用品聚酯類聚酯聚對苯二甲酸乙二醇酯PolyethyleneTerephthalatePET汽水膠瓶、纖維、錄音帶、磁帶、相機(jī)菲林聚對苯二甲酸乙丁二醇酯PolyethyleneTerephthalatePBT電器零件、機(jī)械零件冷凝膠不飽和聚酯UnsaturatedPolyesterUP案頭裝飾品、造鈕、玻鐵制品如汽車外殼現(xiàn)在是58頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的類別塑料類別名稱中文學(xué)名英文學(xué)名英文簡稱主要應(yīng)用氟塑料氟塑料聚四氟乙烯TetrafluoroethyleneFEP易潔護(hù)表層、涂層、耐熱部硅橡膠硅橡膠聚硅酮橡膠SiliconeRubber

移印機(jī)膠頭、導(dǎo)電塑膠酚醛樹脂電木粉酚醛樹脂Phenol-FormaldehydePF燈頭、電器外殼、齒輪氨基樹脂科學(xué)瓷美耐皿聚氰胺-甲醛樹脂Melamine-FormaldehydeMF碗碟、餐具、裝飾品、電器配件及外殼電玉、尿素脲-甲醛Urea-FormaldehydeUF餐具、裝飾品現(xiàn)在是59頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的類別塑料類別名稱中文學(xué)名英文學(xué)名英文簡稱主要應(yīng)用PC防彈膠聚碳酸脂PolycarbonatePC咖啡壺、電動(dòng)工具外殼、電器外殼、安全頭盔、透明件、防彈玻璃、電動(dòng)零件PUPU聚氨基甲酸酯PolyurethanePU鞋底、椅墊、床墊、人造皮革、油漆環(huán)氧樹脂EPOXY、冷凝膠環(huán)氧樹脂EpoxyResinEP粘合劑、工模材料、建筑材料、油漆現(xiàn)在是60頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成聚合物+添加劑降低成本（以相對廉價(jià)的助劑添加于聚合物中，可增加體積，降低成本）.改善加工性能（有利于加工過程，防止加工過程中的性能發(fā)生變化）.改善和提高使用性能.（如強(qiáng)度、模量、韌性、硬度、耐磨性能、耐候性、耐熱性等）賦予新的功能，如賦予色彩、導(dǎo)電性、磁性、阻燃性等.組分中添加助劑的目的：現(xiàn)在是61頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（1）填料及增強(qiáng)劑——填料⊕種類：硅石（石英砂）、硅酸鹽（云母、滑石、陶土、石棉）、碳酸鈣、金屬氧化物、炭黑、玻璃珠、木粉等。⊕作用：降低成本、收縮率，一定程度上改善塑料某些性能（如增加模量和硬度，降低蠕變等）。⊕用量：20-50%?！鰪?qiáng)劑⊕種類：纖維狀材料→最常用玻璃纖維、石棉纖維，新型有碳纖維、石墨纖維和硼纖維等。⊕作用：提高塑料制品的強(qiáng)度和剛性，熱穩(wěn)定性，改善電性能等。⊕用量：20-50%?！鰪?qiáng)效果：取決于增強(qiáng)劑和填料與聚合物界面分子間相互作用的狀況→偶聯(lián)劑。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是62頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（2）增塑劑——概念：一般是沸點(diǎn)較高、不易揮發(fā)、與聚合物有良好混溶性的低分子油狀物。——種類⊕主增塑劑：與聚合物的混溶性好、塑化效率高→PVC主要使用增塑劑（80%）→碳原子數(shù)6-11的脂肪酸與鄰苯二甲酸類合成的酯類→鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）及鄰苯二甲酸二甲酯、二乙酯；環(huán)氧類、磷酸酯類、癸二酸酯類、氯化石蠟類。樟腦（纖維素基塑料的增塑劑）。⊕副增塑劑（增量劑）：與聚合物的混溶性稍差，主要是與主增塑劑一起使用，以降低成本?！饔茫航档筒ＡЩ瘻囟群统尚蜏囟龋纳萍庸r(shí)熔體的流動(dòng)性能，降低分子間作用力；制品模量降低、剛性和脆性減小。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是63頁\一共有113頁\編輯于星期四現(xiàn)在是64頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（3）穩(wěn)定劑——目的：為防止塑料在光、熱、氧等條件下過早老化，延長制品的使用壽命，常加入穩(wěn)定劑→防老劑——品種：抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、變價(jià)金屬離子抑制劑、光屏蔽劑等。①抗氧劑——概念：能抑制或延緩聚合物氧化過程的助劑?！饔茫合匣磻?yīng)中生成的過氧化自由基，還原烷氧基或羥基自由基等→終止氧化連鎖反應(yīng)主要添加劑及其作用現(xiàn)在是65頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（3）穩(wěn)定劑①抗氧劑——種類⊕取代酚類：對制品無污染和變色性，適用于烯烴類塑料或其他無色及淺色塑料制品；⊕芳胺類：抗氧化效能高于酯類且兼有光穩(wěn)定作用，但有污染性和變色性；⊕亞磷酸酯類：不著色抗氧劑，常用作輔助抗氧劑；⊕含硫酯類：輔助抗氧劑用于聚烯烴，與酚類并用有顯著協(xié)同效應(yīng)。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是66頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（3）穩(wěn)定劑②熱穩(wěn)定劑——應(yīng)用：主要用于PVC及其共聚物?！狿VC加工特點(diǎn)：PVC分子具有較強(qiáng)極性，Tg、軟化溫度、Tm較高，150-160℃以上才能塑化加工；熱穩(wěn)定性差→>90℃開始分解，>120℃更明顯，放出大量HCl，使樹脂降解，顏色較深，無法加工。——PVC熱降解機(jī)理（自由基反應(yīng)機(jī)理，有氧存在）①脫HCl→加速PVC分子鏈斷裂及其連鎖反應(yīng)；②氧化及斷鏈；③交聯(lián)；④環(huán)化。——熱穩(wěn)定劑作用原理：加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)中和分解出來的HCl，防止大分子進(jìn)一步發(fā)生斷鏈。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是67頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（3）穩(wěn)定劑②熱穩(wěn)定劑——常用熱穩(wěn)定劑種類：⊕主熱穩(wěn)定劑：鉛鹽類（無機(jī)酸和有機(jī)酸的鉛鹽），帶鹽基（PbO）的鹽基性鉛鹽→鹽基硫酸鉛和硬脂酸鉛；金屬皂類（脂肪酸→月桂酸、硬脂酸等的二價(jià)金屬鹽（Ba,Cd,Pb,Zn,Ca,Mg等）；有機(jī)錫類→帶兩個(gè)烷基的飽和或不飽和有機(jī)酸、硫醇或硫代硫酸酯的錫鹽→生產(chǎn)PVC透明制品所用的穩(wěn)定劑，具良好的光穩(wěn)定性；有機(jī)銻化合物；稀土穩(wěn)定劑等。⊕輔助熱穩(wěn)定劑：環(huán)氧化合物→還起增塑劑作用，如環(huán)氧化油等；螯合劑（亞磷酸酯類），能與金屬鹽類形成絡(luò)合物單獨(dú)使用無效，與主穩(wěn)定劑并用則顯示穩(wěn)定作用→亞磷酸三苯酯；多元醇等。⊕復(fù)合熱穩(wěn)定劑：由主、輔熱穩(wěn)定劑和其他助劑組成的協(xié)同穩(wěn)定體系，有固體和液體→共沉淀金屬皂類～、液體金屬皂～、有機(jī)錫～等→特點(diǎn)：相容性好，透明性好，不易析出，易計(jì)量，無污染，加工性能好；用量較大，價(jià)格較高。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是68頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（3）穩(wěn)定劑③光穩(wěn)定劑——高分子材料的戶外老化的原因：紫外線輻射下，氧化降解過程大大加速；水、臭氧、微生物等的影響?！贤饩€特點(diǎn)：波長200-350nm的近紫外線能量達(dá)340-600kJ/mol，足以使大分子主鏈斷裂，發(fā)生光降解（C-C鍵能350kJ/mol，C-Cl鍵能330kJ/mol）?！夥€(wěn)定劑概念：為了防御紫外線對高分子材料的破壞而添加的一類能吸收紫外線或減少紫外線透射作用的化學(xué)物質(zhì)。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是69頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（3）穩(wěn)定劑③光穩(wěn)定劑——作用原理：將紫外線的光能轉(zhuǎn)化成熱能或無破壞性的較長波長的形式，從而把能量釋放出來。——用量：0.05-0.5重量份。——種類：⊕紫外線吸收劑：鄰羥基二甲苯酮類、水楊酸酯類、苯并三唑類、三嗪類等；⊕光屏蔽劑：炭黑、氧化鋅、鈦白粉、鋅鋇白等顏料類填料（反射和/或吸收紫外線）；⊕光淬滅劑：二價(jià)鎳的有機(jī)螯合物（新型高效光穩(wěn)定劑）⊕受阻胺光穩(wěn)定劑等。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是70頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（4）潤滑劑——目的：改善塑料熔體的加工流動(dòng)性，防止塑料在熱成型加工過程中發(fā)生粘模現(xiàn)象。——應(yīng)用：最密切的是聚氯乙烯（尤其是硬制品），另：聚烯烴、纖維素樹脂、聚酰胺、ABS樹脂等熱塑性樹脂加工時(shí)也常使用。各種熱固性樹脂（如PF、UF、PU、硅樹脂）加工時(shí)將其作脫模劑使用?！N類（主要依其與高分子熔體的相容性而定）。⊕內(nèi)潤滑劑：其分子與高分子材料有良好相容性，其潤滑作用主要是降低極性高分子材料分子間內(nèi)聚力（如PVC、ABS等）→↓加工時(shí)熔體自身的位移阻力，↓內(nèi)摩擦所導(dǎo)致的升溫，提高熔體流動(dòng)速率→常用的PVC內(nèi)潤滑劑有：脂肪醇（C14－C18）、脂肪酸單甘油酯（如硬脂酸單甘油酯）、脂肪酸低級(jí)醇酯（如硬脂酸丁酯）等。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是71頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（4）潤滑劑---可分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩種外潤滑劑：改善聚合物熔體與加工設(shè)備的熱金屬表面的摩擦。它與聚合物相容性較差，容易從熔體內(nèi)往外遷移，能在塑料熔體與金屬的交界面形成潤滑的薄層。內(nèi)潤滑劑：與聚合物有良好的相容性，它在聚合物內(nèi)部起到降低聚合物分子間內(nèi)聚力的作用，從而改善塑料熔體的內(nèi)摩擦生熱和熔體的流動(dòng)性。常用的外潤滑劑是硬脂酸及其鹽類；內(nèi)潤滑劑是低分子量的聚合物。有的潤滑劑還有其他的功用。實(shí)際每一種潤滑劑都有可以實(shí)現(xiàn)某一要求的作用，總是內(nèi)外潤滑共同作用，只是在某一方面更突出一些。同一種潤滑劑在不同的聚合物中或不同的加工條件下會(huì)表現(xiàn)出不同的潤滑作用，如高溫、高壓下，內(nèi)潤滑劑會(huì)被擠壓出來而成為外潤滑劑。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是72頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（4）潤滑劑---可分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩種潤滑劑的用量一般在0.5%~1%常用的潤滑劑有石蠟類、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撐雙硬脂酰胺等。很多石蠟類物質(zhì)可作為潤滑劑，如天然石蠟，液體石蠟(白油)，微晶石蠟等，但作用卻各有差別。天然石蠟多用做外部潤滑，可作為多種塑料的潤滑劑、脫模劑，一般用量0.2~1phr，但其相容性、熱穩(wěn)定性和分散性不是很好，用量不能過大，最好與內(nèi)潤滑劑并用；而白油多用做PVC、PS的內(nèi)潤滑劑，潤滑性能好、熱穩(wěn)定性也很好，一般用量0.5phr。它們均為無毒品，能用于食品包裝。另有一種微晶石蠟：在塑料加工中它也被用作潤滑劑，用量1~2Phr，熱穩(wěn)定性和潤滑性比普通石蠟好。低分子量的聚合物也廣泛地用做潤滑劑，如聚乙烯蠟、低分子量聚丙烯，其內(nèi)、外潤滑性都較好，且無毒。聚乙烯蠟適用于PVC等材料擠塑、壓延加工，用量一般是0.1~1phr，可提高加工效率，防止薄膜粘連，改善填料或顏料的分散性，相容性和透明性不是很好；不規(guī)整結(jié)構(gòu)低分子量聚丙烯可作為硬質(zhì)PVC，PE的潤滑劑，性能優(yōu)良，能改善其它助劑的分散性，用量在0.05~0.5phr。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是73頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（5）抗靜電劑——作用：通過降低電阻來減少摩擦電荷，從而減少或消除制品表面靜電荷的形成?！匦裕何幕衔铮娊赓|(zhì)），基本上不溶于聚合物，易滲出到表面，形成親水性導(dǎo)電層?！N類：有機(jī)氮化物（如酰胺、胺類及季胺化合物）、具有醚結(jié)構(gòu)的化合物。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是74頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（6）阻燃劑——高分子材料的易燃性：如PE、PP、PMMA、PS等是極易燃燒的；純粹PVC雖不能點(diǎn)燃，但其中所含增塑劑是可燃的→限制應(yīng)用→提高塑料的難燃性，制成不燃性或自熄性（離開火源自動(dòng)熄滅）塑料制品?！N類（使用方法）⊕添加型阻燃劑：多用于熱塑性塑料，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為有機(jī)阻燃劑（如磷酸賂、含鹵磷酸酯、有機(jī)鹵化物等）和無機(jī)阻燃劑（如三氧化二銻、氫氧化鋁或水合氧化鋁及其他金屬化合物）。⊕反應(yīng)型阻燃劑：具有反應(yīng)性基團(tuán)，可作為共聚單體用于熱固性或熱塑性樹脂的合成以及用于熱固性樹脂的固化反應(yīng)中→優(yōu)點(diǎn)：對塑料制品的物理力學(xué)性能和電性能影響較小，不易發(fā)生遷移，阻燃性持久；缺點(diǎn)：價(jià)格較高。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是75頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（7）著色劑——作用：亦稱色料，賦予塑料制品各種色澤。——種類：⊕染料：有機(jī)化合物，常能溶于增塑劑或有機(jī)溶劑中。⊕顏料：分有機(jī)和無機(jī)化合物，顆粒較大，通常不溶于有機(jī)溶劑。（8）發(fā)泡劑——概念：發(fā)泡劑是一類受熱時(shí)會(huì)分解放出氣體，從而在塑料中形成泡孔結(jié)構(gòu)（氣、固相共存）的助劑?！诸悾酣挵串a(chǎn)生氣體的方式分：物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑；⊕根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分（化學(xué)發(fā)泡劑）：無機(jī)、有機(jī)?！锢戆l(fā)泡劑：主要指壓縮氣體、可溶性固體和沸點(diǎn)低于110℃的揮發(fā)性液體→加入塑料熔體后，通過物理狀態(tài)變化（相變）形成氣泡孔→最常用：鹵代烴和含5～7個(gè)碳的脂肪烴（氟氯烴禁止生產(chǎn)和使用）。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是76頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（8）發(fā)泡劑——無機(jī)發(fā)泡劑：主要是碳酸氫鈉和碳酸氫銨，受熱分解出CO2和NH3。——有機(jī)發(fā)泡劑：偶氮類化合物、亞硝基化合物、磺酰肼類化合物等→分子中都含有=N-N=或-N=N-結(jié)構(gòu)部分，加熱后易產(chǎn)生N2，同時(shí)產(chǎn)生少量NH3、CO、CO2、H2O及其他氣體→最常用：偶氮二甲酰胺（AC）?！l(fā)泡劑應(yīng)具備的條件：⊕加熱后短時(shí)間內(nèi)即可放出氣體，放氣速度可調(diào)節(jié)；⊕分解出的氣體應(yīng)是CO2、N2之類無毒的惰性氣體；⊕在塑料中易分散，分解溫度適當(dāng)，分解時(shí)發(fā)熱量不大。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是77頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（9）變定劑（固化劑）——變定（固化）：在熱固性塑料成型時(shí)，線型的聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的過程。——變定劑（固化劑）：在固化（變定〉過程中對固化起催化作用或本身直接參加固化反應(yīng)的物質(zhì)。——應(yīng)用：專用于熱固性樹脂固化，使樹脂由線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的助劑?！獜V義而言，各種交聯(lián)劑都可視為固化劑——例子：⊕環(huán)氧樹脂：固化劑與環(huán)氧樹脂混合后，在一定條件下（溫度、時(shí)間）能與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基或側(cè)羥基發(fā)生開環(huán)或加成反應(yīng)，引起環(huán)氧樹脂交聯(lián)。⊕酚醛壓塑粉：固化時(shí)用六次甲基四胺作固化劑，⊕不飽和樹脂：固化時(shí)則加入過氧化二苯甲酰。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是78頁\一共有113頁\編輯于星期四2.4塑料的類別及其組成塑料的組成（10）其它助劑⊕成核劑⊕光降解劑⊕防霉劑⊕防霧劑等⊕偶聯(lián)劑等。主要添加劑及其作用現(xiàn)在是79頁\一共有113頁\編輯于星期四第2章聚合物化學(xué)與塑料擠出聚合物的基本概念聚合物的合成加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物鏈的結(jié)構(gòu)聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)提綱

2.12.2

2.32.42.5塑料類別及其組成塑料的成型加工現(xiàn)在是80頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工

設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足制品成型的要求，能夠通過控制溫度和壓力，變化原料的形態(tài)，使原料依次完成混合、塑化、流動(dòng)、輸送、成型、冷卻這一過程.

包括成型的方法和成型的工藝條件。模具的作用通過精確設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)，賦予制成品所需的形狀和結(jié)構(gòu)，并滿足使用性能方面的要求.A

設(shè)備C模具B

工藝聚合物粉狀或粒狀的原料，包括添加劑，通過相關(guān)的成型設(shè)備，并在嚴(yán)格的工藝條件控制下，塑制成為具有一定形狀、結(jié)構(gòu)和使用價(jià)值的塑料制品，這一加工過程稱之為塑料加工。成型方法是由材料性質(zhì)、制品的形狀和用途等因素決定的工藝條件則是要求能控制原料形態(tài)的變化，使原料的加工性能在變化的各個(gè)環(huán)節(jié)上處于最佳，完成加工過程，保證成品良好的內(nèi)在性質(zhì)和外觀質(zhì)量?，F(xiàn)在是81頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工聚合物在一定的條件下的流動(dòng)和變形，是塑料原料得以成型加工成制品的基礎(chǔ)。滿足聚合物流動(dòng)和變形的條件：1、使聚合物在溶劑或分散劑的作用下，成為能自由流動(dòng)的溶液或分散體；2、使聚合物通過加熱軟化，熔融成為黏流態(tài)的熔體。加工原理與加工性能現(xiàn)在是82頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能現(xiàn)在是83頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（1）加工原理現(xiàn)在是84頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（1）加工原理現(xiàn)在是85頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（1）加工原理現(xiàn)在是86頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工無定形聚合物的力學(xué)狀態(tài)：玻璃態(tài)（宏觀呈剛性，質(zhì)硬如玻璃，受外力變形很小且可逆）高彈態(tài)（鏈段運(yùn)動(dòng)，較小外力作用呈較大變形，彈性回復(fù)）黏流態(tài)（大分子鏈運(yùn)動(dòng)，不可逆）加工原理與加工性能（1）加工原理現(xiàn)在是87頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工——不同高分子材料具有不同的轉(zhuǎn)變溫度，在常溫（室溫）下處于不同的力學(xué)狀態(tài)：⊕塑料：玻璃態(tài)，Tg是非晶態(tài)塑料使用的上限溫度（最高使用溫度，即耐熱溫度）；塑料的Tg較高，PVC=87℃，PS=100℃。⊕橡膠：高彈態(tài)，高彈性；Tg為最低使用溫度，即耐寒溫度；橡膠的Tg較低，一般是零下幾十度，如天然橡膠Tg=-73℃，順丁橡膠-108℃。⊕結(jié)晶聚合物：熔點(diǎn)Tm是其使用的上限溫度。加工原理與加工性能（1）加工原理——兩個(gè)重要的物理量：Tg、Tf⊕Tg對應(yīng)著鏈段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，溫度小于Tg時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，溫度大于Tg時(shí)鏈段開始運(yùn)動(dòng)。⊕Tf對應(yīng)著分子整鏈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，溫度小于Tf時(shí)分子鏈重心不發(fā)生相對位移，大于Tf時(shí)分子鏈解纏結(jié)，出現(xiàn)整鏈滑移?！陨狭W(xué)狀態(tài)的相對意義：同一高分子材料，在某一溫度下，由于受力大小和時(shí)間不同，可能呈現(xiàn)不同的力學(xué)狀態(tài)?，F(xiàn)在是88頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（1）加工原理現(xiàn)在是89頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工晶態(tài)聚合物的力學(xué)狀態(tài)：與結(jié)晶度、分子量大小有關(guān)；——結(jié)晶聚合物存在一定的非晶部分：也有玻璃化轉(zhuǎn)變，但由于結(jié)晶區(qū)存在，鏈段運(yùn)動(dòng)受限→Tg以上，模量下降不大→Tg和Tm之間不出現(xiàn)高彈態(tài)→Tm以上模量迅速下降；——若分子量很大，且Tm<Tf，則在Tm和Tf之間出現(xiàn)高彈態(tài)；若分子量較低，Tm>Tf，則熔融之后即轉(zhuǎn)變成粘流態(tài)。加工原理與加工性能（1）加工原理現(xiàn)在是90頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工晶態(tài)聚合物的力學(xué)狀態(tài)：⊕高結(jié)晶度（結(jié)晶度>40%）：結(jié)晶相形成連續(xù)相，低溫時(shí)處于類玻璃態(tài)，材料可作為塑料、纖維使用→溫度升高，玻璃化轉(zhuǎn)變不明顯，晶區(qū)熔融為主要的狀態(tài)轉(zhuǎn)變→若相對分子量低，Tf<Tm，晶區(qū)熔融后直接進(jìn)入粘流態(tài)；相對分子量高，Tf>Tm，則先變?yōu)楦邚棏B(tài)，繼續(xù)升溫超過粘流溫度Tf時(shí)，再變?yōu)檎沉鲬B(tài)。加工原理與加工性能（1）加工原理——結(jié)晶度的影響⊕低結(jié)晶度：結(jié)晶區(qū)小→則Tm決定其力學(xué)狀態(tài)；非晶區(qū)大→由Tg決定其力學(xué)狀態(tài)→當(dāng)Tg<T<Tm時(shí)，雖非晶區(qū)鏈段開始運(yùn)動(dòng)，但晶區(qū)尚未熔融，微晶限制了整鏈的運(yùn)動(dòng)，材料仍處于高彈態(tài)；→當(dāng)T>Tm時(shí)，晶區(qū)熔融，且分子整鏈相對移動(dòng)（T>Tf），材料進(jìn)入粘流態(tài)?，F(xiàn)在是91頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工轉(zhuǎn)換分子運(yùn)動(dòng)的模式依賴于溫度的變化.完成分子運(yùn)動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間完成剪切、壓實(shí)、塑化的過程，實(shí)現(xiàn)熔體的流動(dòng)需要有一定的壓力.A

溫度C壓力B

時(shí)間（1）加工原理溫度、時(shí)間、壓力

構(gòu)成了塑料成型工藝的三大控制要素.加工原理與加工性能現(xiàn)在是92頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工由于聚合物的類型、分子組成及結(jié)構(gòu)的不同，而表現(xiàn)出相當(dāng)不同的流變（流動(dòng)和形變）行為在體現(xiàn)聚合物的加工性能的各種要素中，最重要的是加工穩(wěn)定性和加工流動(dòng)性加工原理與加工性能（2）加工性能聚合物流變學(xué)polymerrheology研究聚合物流動(dòng)和變形的科學(xué)，是介于力學(xué)、化學(xué)和工程科學(xué)之間的邊緣科學(xué)，是現(xiàn)代流變學(xué)的重要分支。研究聚合物流變學(xué)的意義在于：①可指導(dǎo)聚合，以制得加工性能優(yōu)良的聚合物。②對評(píng)定聚合物的加工性能、分析加工過程、正確選擇加工工藝條件、指導(dǎo)配方設(shè)計(jì)均有重要意義。③對設(shè)計(jì)加工機(jī)械和模具有指導(dǎo)作用。聚合物加工的熱點(diǎn)研究方向現(xiàn)在是93頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工溫度影響：塑料的加工溫度（Tm或Tf到分解溫度之間）PE、PP加工溫度寬，對溫度變化適應(yīng)性強(qiáng)；PVC、POM、PA、PBT等加工溫度窄，溫控要求嚴(yán)，加工難度大。PVCTf>Td，易降解，加工必須加入熱穩(wěn)定劑加工原理與加工性能（2）加工性能加工穩(wěn)定性時(shí)間影響：高溫下物料滯留時(shí)間過長，一些塑料會(huì)發(fā)生降解（eg.加工設(shè)備的設(shè)計(jì)）現(xiàn)在是94頁\一共有113頁\編輯于星期四現(xiàn)在是95頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工嚙合塊（象圓盤的元件一個(gè)一個(gè)疊和而成的.其幾何外型是非連續(xù)的）嚙合塊最主要的工作任務(wù)就是分散混合和分配混合。加工原理與加工性能（2）加工性能加工穩(wěn)定性時(shí)間影響：螺紋套（連續(xù)的螺紋組成）：螺紋套的螺距可以增大.隨著螺距增大,將使停留時(shí)間和填充程度減小,停留時(shí)間變窄,拖拽流增大,同時(shí)對壓力的增加更加敏感(壓力增大導(dǎo)致漏流或者逆流的可能性增加.)寬螺距的螺紋的輸送能力還是要比窄螺距的螺紋輸送能力大現(xiàn)在是96頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工壓力影響：如：注射壓力過大，塑件不易頂出，溢邊、粘模，翹曲變形，頂白、毛邊等；過小制品則易填充不足、表面凹陷、尺寸不穩(wěn)定等加工原理與加工性能（2）加工性能加工穩(wěn)定性現(xiàn)在是97頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工剪切速率：單位時(shí)間內(nèi)，剪切力作用下流體產(chǎn)生的剪切應(yīng)變，單位為時(shí)間的倒數(shù)s-1。剪切黏度：流體內(nèi)部分子間相互吸引和分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的具體反映，在數(shù)值上等于液體流動(dòng)時(shí)所施加的剪切應(yīng)力和當(dāng)時(shí)所發(fā)生的剪切速率的比值，單位為Pa·s。黏度越小液體流動(dòng)性約好；越大，流動(dòng)性則差加工原理與加工性能（2）加工性能加工流動(dòng)性加工流動(dòng)性表征的是在一定的溫度及壓力作用下熔體的流動(dòng)性能。剪切應(yīng)力（流體內(nèi)部的摩擦力，通常以單位面積上的力來表示）：流體流動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部各層的流速不等，相鄰的液層接觸面上就會(huì)產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的摩擦力?，F(xiàn)在是98頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（2）加工性能加工流動(dòng)性現(xiàn)在是99頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（2）加工性能加工流動(dòng)性現(xiàn)在是100頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（2）加工性能加工流動(dòng)性現(xiàn)在是101頁\一共有113頁\編輯于星期四2.5塑料的成型加工加工原理與加工性能（2）加工性能加工流動(dòng)性熔體粘度是反映塑料熔體流動(dòng)的難易程度的特性,是熔體流動(dòng)阻力的度量,粘度越高,流動(dòng)阻力越大,流動(dòng)越困難.聚乙烯的分子形狀及其分子量分布的不同,其熔體粘度將有不同的表現(xiàn).當(dāng)熔融溫度或施加的壓力所