1、二、塑料的分類,1）按塑料熱性質分類：,2）按塑料的功能和用途分類： 通用塑料：產量大用途廣價格低的塑料。主要包括聚乙烯、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、ABS 等，產量占塑料總產量的75%以上。 工程塑料：具有較高性能，能替代金屬制造機械零件和工程構 件的塑料。如聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、 聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。,2.1.2 組分和作用,塑料根據(jù)組分數(shù)目可分為： 單一組分塑料基本上是由高聚物組成，典型的是聚四氟乙烯，不加任何添加劑。而大多數(shù)塑料是多組分體系，除高聚物這一基本成分外，還加入添加劑（稱高分子助劑）。 影響高分子材料制品質量的三大要素：,單一組分塑

2、料 多組分塑料,高聚物 助劑 加工,1）樹脂: 塑料的主要組分。它膠粘著塑料中的其它一切組成部分，并使其具有成型性能。絕大多數(shù)塑料就是以所用樹脂命名的。,塑料的組成,2）填充劑（填料）: 提高塑料的力學、電學性能或降低成本等。如加入鋁粉可提高光反射能力和防老化；加入二硫化鉬可提高潤滑性。常用填充劑有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化鋁粉、木屑、玻璃纖維、碳纖維等。,3）增塑劑: 凡能增加高聚物的塑性、改善加工性能、賦予制品柔韌性的物質。 特點：它們通常是沸點高、揮發(fā)性很小的液體或低熔點的固體，能較長時間地貯留在高聚物內以保持制品的柔韌性。 主要作用就是削弱高聚物分子鏈間的作用力，以降低其軟化溫度、熔融

3、溫度和玻璃化溫度。 常用增塑劑有甲酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。,4）穩(wěn)定劑: 提高塑料對熱、光、氧等的穩(wěn)定性，延長使用壽命。加入穩(wěn)定劑抑制老化現(xiàn)象是較簡單、有效的方法。 主要使用的穩(wěn)定劑有熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、防霉劑等。 常用熱穩(wěn)定劑有硬酯酸鹽、環(huán)氧化合物和鉛的化合物等。光穩(wěn)定劑有炭黑、氧化鋅等遮光劑。,5）增色劑: 賦予塑料制品各種色彩的物質。增色劑能使制品美觀，提高耐候、耐老化性能 常用的著色劑是一些有機染料和無機顏料。有時也采用能 產生熒光或磷光的顏料。,分 類,染料：染料可溶于有機溶劑，分子內帶有發(fā)色基團和助色體團。 顏料：顏料則不溶于水和溶劑中，只是調和于展色劑中， 直接涂于

4、表面產生顏色。,6）潤滑劑: 提高塑料在加工成形過程中的流動性和脫模能力，同時可使制品光亮美觀。 常用潤滑劑有硬酯酸及其金屬鹽類、低分子量的聚乙烯等。,7）固化劑: 與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應，使受熱可塑的線型結構變成熱穩(wěn)定好的體型結構。 常用的固化劑如六次甲基四胺、過氧化二苯甲酰等。,8）阻燃劑: 增加高分子材料耐燃性的物質。 阻燃劑大部分是第、和族元素的化合物。常用的是磷、溴、氯、銻、鋁的化合物。,9）發(fā)泡劑: 使高分子材料成為泡孔結構的物質。 常用發(fā)泡劑有脂肪烴和鹵帶烴， 碳酸銨、碳酸氫鈉、偶氮類化合物，亞硝基化合物。,10）抗靜電劑: 降低高分子材料表面電阻和體積電阻、適當增加導電性，防止在材

5、料表面積累的物質。 抗靜電劑大部分是表面活性劑，常用的有高級醇的硫酸酯及其鹽、磺酸酯及其鹽、季銨鹽等。,11）偶聯(lián)劑: 使兩種性質不同的材料緊密地聯(lián)結起來的物質。 常用偶聯(lián)劑有硅烷類和鈦酸酯類。,高密度聚乙烯（ HDPE ） 1937年工業(yè)化生產 低密度聚乙烯 （LDPE） 1965年工業(yè)化生產 線型低密度聚乙烯（LLDPE） 1970年代中期工業(yè)化生產,（3） 分類：,高密度聚乙烯（HDPE）：也稱低壓聚乙烯。 合成方法：反應溫度85100，反應壓力常壓2MPa，采用 Ziegler- Natta的絡合配位聚合。 性能：由于它的分子量比較高，支鏈短而且少，因此密度較高，拉 伸強度、拉伸模量、

6、彎曲模量，硬度等性能優(yōu)于LDPE,但沖 擊輕度比LDPE差，它的耐熱性較高，最高使用溫度100 最低使用溫度可至-70透氣性為LDPE的1/5。 用途：包裝防潮物品，醫(yī)用藥瓶，化學品貯罐，管材類，如天然氣 管，煤氣管，城市排水管；如魚網、建筑用安全網等。,2.聚乙烯的品種,低密度聚乙烯（LDPE） 合成方法：也稱高壓聚乙烯，反應溫度150300，反應壓力 150300MPa，采用O2或過氧化物作引發(fā)劑的自由基 聚合。 性能：所以容易發(fā)生鏈轉移，產品中存在大量支鏈結構，分子結構缺乏規(guī)整性，因此結晶度小，導致它的耐熱性、耐溶劑性、硬度也較差。電絕緣性優(yōu)良，柔軟性好，耐沖擊性能和透明性也較好；具有良

7、好的透氣性。 用途：主要做成薄膜用于食品包裝、購物袋、垃圾袋等，特別是作為農用薄膜。家用器具、玩具、以用品等注塑制品； 牛奶及果汁飲料紙盒等，各種電纜線的絕緣和護套。,線型低密度聚乙烯（LLDPE） 合成方法：壓力在0.7 12.1MPa,溫度為8595，采用鉻和鈦氟 化物催化劑，使乙烯與少量的-烯烴共聚，形成在線 型乙烯主鏈上帶有非常短小的工具單體支鏈的分子結構。 性能： LLDPE得分子鏈具有短支鏈的結構，分子結構性介于LDPE于HDPE之間，因此剛性好，韌性好，因此它的撕裂強度、拉伸強度、耐穿刺性和耐環(huán)境應力開裂性比LDPE要好。但是吹塑薄膜透明性差；分子量分布比LDPE窄，平均分子量較

8、大，因此熔體粘度比LDPE大，加工性差。 用途：約70%用于薄膜的生產，主要是食品包裝，工業(yè)用包裝，垃圾袋等，注塑制品有各類容器，電話電線的絕緣材料；大型農用貯槽，；各種管材、片材和板材。,（1）力學性能 聚丙烯的力學性能與聚乙烯相比，其強度、剛度和硬度都比較高，光澤性也好，但在塑料材料中仍屬于偏低的。它的沖擊強度較低，但具有優(yōu)良的抗彎曲疲勞性。,（2）熱性能 具有良好的耐熱性。可在100以上實用，輕載可達120，無載條件下最高連續(xù)使用溫度可達120，短期使用溫度為150，它的耐水、耐蒸氣性好。,（3）電性能 聚丙烯是非極性聚合物，具有優(yōu)良的電絕緣性.其電性能不受溫度和頻率的影響，是優(yōu)異的介電

9、材料和電絕緣材料，并可作為高頻絕緣材料。 （4）化學性能 聚丙烯是非極性結晶型的烷烴類聚合物，具有很高的耐化學腐蝕性。耐許多化學藥品，除濃硫酸、濃硝酸以外，大多數(shù)無機酸、堿、多數(shù)有機溶劑。但芳香烴、氯代烴會使其溶脹。,（3）環(huán)境性能 聚丙烯的耐候性差、叔碳原子的氫易氧化，對紫外線很敏感，在氧和紫外線作用下易降解。在室內放置4個月性能就極具變壞。所以，生產時必須加入光穩(wěn)定劑和抗氧化劑。 （4）其他性能 聚丙烯極易燃燒，氧指數(shù)僅為17.4 。 透明性較差,主要用于家庭廚房用具、包裝薄膜、醫(yī)療器械、 高頻絕緣材料；化工管道、家用電器部件等，以及汽車及機械零部件，如車門、方向盤、齒輪、接頭等。,4.

10、用途,（1）力學性能 由于氯離子的存在增大了分子鏈間的作用力，不僅使分子鏈變剛，也是分子鏈間的距離變小，斂集密度增大。測試表明， PVC的強度、硬度、剛度較高與PE。,3. PVC的性能,（2）熱性能 PVC的玻璃化轉化溫度約為80，8085 開始軟化，完全熔融時的溫度為160 ，140 時已開始分解，釋放出氯化氫。在現(xiàn)有的材料中，PVC是熱穩(wěn)定性是最差的材料之一，因此必須加有熱穩(wěn)定劑， PVC的最高連續(xù)使用溫度為6580 之間。,（3）電性能 PVC具有比較好的電性能，但其有一定的極性，因此電絕緣性不如PP,PE.而且電性能受溫度和頻率的影響較大，本身乃電焊性能也不好。一般適用于中低壓及低頻

11、絕緣材料。電性能與聚合方法也有關，一般懸浮樹脂比乳液樹脂電性能好，還與所加入的添加劑有關。 （4）化學性能 耐許多化學藥品，除濃硫酸、濃硝酸以外，大多數(shù)無機酸、堿、多數(shù)有機溶劑、無機鹽類以及過氧化物均無損害。因此適合作為化工防腐材料。,（5）其他性能 PVC的分子鏈組成中含有較多的氯原子，賦予了材料很好的阻燃性。 PVC對光、氧、熱及機械作用比較敏感，在其作用下易發(fā)生降解反應，脫出HCl，使PVC制品顏色發(fā)生變化。因此，為改善這種狀態(tài)，可加入穩(wěn)定劑及采用改性的手段。,（1）結構 （2）性質 PS的優(yōu)點：透明性高、加工流動性好，易著色，易印刷，電絕緣性、剛性都 很好。 PS的缺點：韌性差、耐熱性

12、低、耐溶劑性、耐化學試劑性、耐沸水性差，且 易出現(xiàn)應力開裂的現(xiàn)象。 （3）PS聚合方法：本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合、乳液聚合。,1.概述,2. PS分類,（1）力學性能 聚苯乙烯屬于一種硬而脆的材料，無延伸性，拉伸時無屈服現(xiàn)象。聚苯乙烯的拉伸、彎曲等常規(guī)力學性能在通用塑料中是很高的，但沖擊強度很低。 （2）熱性能 耐熱性能較差，熱變形溫度約為7095 ，熔融溫度為150180，熱分解溫度300，長期使用溫度6080。 熱導率較低基本不隨溫度的變化而變化，是良好的絕熱保溫材料。聚苯乙烯的膨脹系數(shù)較大，與金屬相差懸殊甚大，故制品不易帶有金屬嵌件。,3. PS的性能,（3）電學性能 聚苯乙烯是非極

13、性聚合物，使用中也很少加入添加劑，因此具有良好的介電性能和絕緣性。但是由于其表面電阻和體積電阻均較大，又不吸水，因易產生靜電，使用時需加抗靜電劑。 （4）化學性能 聚苯乙烯的化學穩(wěn)定性比較好，可耐各種堿、一般的酸、鹽、礦物油、有機酸，溶于苯、甲苯等芳烴中。此外，它的耐氣候性不好，如果長期暴露在日光下會變色變脆 ，其耐光性、氧化性都較差。但具有很好的耐輻射性。,五、ABS,丙烯腈（A） 丁二烯（B） 苯乙烯（S）,提供聚合物 耐化學性、熱穩(wěn)定性,使聚合物呈現(xiàn) 橡膠狀韌性和沖擊強度,使聚合物顯現(xiàn)熱塑性塑料的 加工特性和良好的剛性，即較好的流動性。,1. 概述,（1）結構,（2）制備方法,先用丁二烯

14、（）和苯乙烯（S）制成（BS）,然后加入丙烯腈（A）和苯乙烯使之共聚和接枝共聚，接枝點在丁苯膠乳的雙鍵以及與苯基相連的碳原子的-氫上，當然接枝共聚的同時也存在丙烯腈和苯乙烯的均聚物。 目前生產的ABS的三種組分比例一般為： A：， B：， S： 4050，,（1）力學性能 一般是無毒、無嗅、不透明，外觀呈象牙色，能配成任何顏色。沖擊強度高、 可在較低的溫度下使用，原因是ABS中橡膠組分對外界沖擊能的吸收和對銀紋發(fā)展的抑制。有良好的耐磨性、耐油性，尺寸穩(wěn)定性好。 （2）熱性能 ABS制品的使用溫度一般為-40-100。 ABS的熱穩(wěn)定性較差，在250既能分解，產生有毒的揮發(fā)性物質。,2. 性能,

15、（3）電學性能 具有良好的電絕緣性，不受溫度、濕度和頻率的影響。 （4）化學性能 ABS對水、無機鹽、堿及酸類幾乎完全沒有影響，不溶于不溶于醇類及烴類溶劑，但烴類長期接觸后會軟化和溶脹。一般ABS易自然，無熄滅性。 （5）環(huán)境性能 由于丁二烯中的雙鍵的影響它的耐候性差在紫外線和熱的作用下是易氧化降解。,（2）酚醛樹脂的制備,熱塑性酚醛樹脂：在酸性條件下，甲醛與苯酚的物質的量比為小于1時合成的一種線性樹脂。分子內不存在-CH2OH基團。 熱固性酚醛樹脂：苯酚與過量的甲醛在堿性催化劑的存在下縮聚而成的。,（1）酚醛塑料的定義 酚醛塑料是以酚醛樹脂為基本成分，加入填料、潤滑劑、著色劑及固化劑等制成的

16、塑料，填料用量可達到50%以上。 酚醛塑料主要用作電絕緣材料，有“電木”之稱。,2. 酚醛塑料,一、定義,2.3 工程 塑料,2.3.1 工程塑料的定義和分類,工程材料是指物理力學性能及熱性能比較好的、 可以當作結構材料使用的且在較寬的溫度范圍內可受一定的機械應力和較苛刻的化學、 物理環(huán)境中使用的塑料材料。,質量輕，相對密度小 較高的比強度 突出的耐磨和自潤滑性能 優(yōu)良的機械性能 優(yōu)良的電絕緣性能 化學穩(wěn)定性能 優(yōu)良的吸震、消聲和對異物的埋沒性能 較好的制作尺寸穩(wěn)定性 有較高的耐熱性 良好的加工性能,三、工程材料的主要特性,2.3.2 通用工程塑料,一、聚酰胺（尼龍或錦綸）（ PApolyam

17、ides ） 指分子主鏈上含有酰胺基團的高分子化合物,（1）結構,1. 概述：,（2）命名原則,以單體中所含胺基的碳數(shù)目和羧基的碳數(shù)目來表示 若是氨基酸或內酰胺則以單體中的總的碳數(shù)來表示 例：尼龍12：12個碳的氨基酸聚合而成。 尼龍610：由6個碳的二胺 10個碳的二酸縮合而成的 尼龍66：第一個六表示己二胺（6個碳原子） 第二個六表示己二酸（ 6個碳原子）,（3）性能,聚酰胺屬結晶性塑料，無臭、無味、無毒、半透明，乳白，略帶黃色。 由于酰胺基的存在，分子之間有很強的氫鍵作用，因此聚酰胺的強度高； 由于亞甲基的存在使得分子鏈比較柔順，因而具有較高的韌性好；耐磨性和自潤滑性好，摩擦系數(shù)低； 具

18、有良好的耐油、耐溶劑性、阻燃性；又有良好的電絕緣性能； 但吸水性大，熱膨脹系數(shù)大，耐熱性不高。,聚酰胺分子鏈中重復出現(xiàn)的酰胺基是一個帶極性的基團，這個基團的上的氫，能夠與另一個分子的酰胺集團聯(lián)段上的羰基上的氧結合形成相當強大的氫鍵。,（1） 結構單元：,二、聚碳酸酯（ PC-polycarbonate ）,1. 概述：,雙酚A型聚碳酸酯,O-R-O-CO,按分子結構中所帶R基不同可分為脂肪族、脂環(huán)族、脂肪一芳香族型，其中具有實用價值的是芳香族聚碳酸酯，并以雙酚A型聚碳酸酯為最重要，分子量通常為3-10萬。,2. PC的合成工藝,（1）酯交換法 雙酚A與碳酸二苯酯在高溫、高真空下進行熔融縮聚而成

19、。 雙酚A 碳酸二苯酯 酯交換 縮聚 切粒 產品 催化劑 苯酚 苯酚 反應條件：雙酚A/碳酸二苯酯摩爾比為1:1.051.1，催化劑為苯甲酸鈉、醋酸鉻或醋酸鋰等。由于雙酚A在180以上易分解，因此在酯交換一步應控制反應溫度，當苯酚蒸出量為理論量的8090%時，即雙酚A已轉化成低聚物后，將物料移入縮聚釜，在295300，余壓小于133Pa以下進行縮聚，達到所需所需反應程度時出料。,（2）光氣法 是由雙酚A、氫氧化鈉堿液、催化劑、分子量調節(jié)劑和溶 劑，在常溫、常壓下通入光氣進行光化縮聚。 優(yōu)點：對設備要求不高，轉化率可達90%以上，且聚合物相對分子質量可在較寬范圍內調節(jié)； 缺點：光氣及有機溶劑毒性大，且增加了后處理、溶劑回收等工序。,反應式如下：,