高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)主讲教师：吕云伟主讲教师：吕云伟 尹尹 波波1本课程的教学目标本课程的教学目标o掌握常用高分子材料（塑料）的种类、结构、掌握常用高分子材料（塑料）的种类、结构、性能及其加工应用。性能及其加工应用。o掌握高分子材料常用助剂的特性及使用掌握高分子材料常用助剂的特性及使用 o理解常用塑料品种的结构加工性能关系理解常用塑料品种的结构加工性能关系2推荐教材或主要参考书推荐教材或主要参考书o高分子材料高分子材料，冯孝中、李亚东主编，哈，冯孝中、李亚东主编，哈尔滨工业大学出版社，尔滨工业大学出版社，20072007年年2 2月；月；o塑料品种与性能手册塑料品种与性能手册，张玉龙主编，化，张玉龙主编，化学工业出版社，学工业出版社，20062006年年7 7月；月；o塑料添加剂手册塑料添加剂手册，R.R.根赫特、根赫特、H.H.米勒主米勒主编，成国祥、姚康德译，化学工业出版社，编，成国祥、姚康德译，化学工业出版社，20002000年年1 1月月 3教学方式教学方式o课堂讲授为主课堂讲授为主o案例分析案例分析o课堂讨论课堂讨论考察方式考察方式o平时出勤情况、课堂表现平时出勤情况、课堂表现o期中小作业期中小作业o期末考试期末考试4课程章节目录课程章节目录o第一章第一章 绪论绪论o第二章第二章 通用塑料通用塑料 聚乙烯聚乙烯 聚丙烯聚丙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯o第三章第三章 工程塑料工程塑料 聚酰胺聚酰胺 聚碳酸酯聚碳酸酯 聚酯聚酯 聚醚类塑料聚醚类塑料 氟塑料氟塑料o第四章第四章 热固性塑料热固性塑料 酚醛树脂酚醛树脂 环氧树脂环氧树脂 不饱和聚酯不饱和聚酯o第五章第五章 常用助剂常用助剂 抗氧剂抗氧剂 稳定剂稳定剂 增塑剂增塑剂 润滑剂润滑剂 填充剂填充剂 着色剂着色剂 阻燃剂阻燃剂 导电及导电及抗静电剂抗静电剂 发泡剂发泡剂 交联剂交联剂 成核剂成核剂5第一章第一章 绪论绪论1.1塑料的定义和发展简史塑料的定义和发展简史1.2塑料的分类塑料的分类1.3塑料工业发展现状塑料工业发展现状1.4塑料的性能塑料的性能6高高分分子子： Macromolecule，相对分子质量很大的分子，又称大分子或大分子化合物，一般指相对分子质量大于104的分子，其分子质量可高达几百万。其中，将能够以重复单元表示的高分子称为聚合物聚合物（Polymer）。根据材料分类可分为处于高弹态的橡橡胶胶(rubber)，处于取向态并在取向方向上具有较高强度的纤纤维维(fiber)，处于玻璃态或半晶态的塑塑料料(plastics)，以及涂涂料料(coatings)，粘粘合合剂剂(adhesive)等。用量最大，最为重要的是用量最大，最为重要的是 塑料塑料。1.1塑料的定义和发展简史塑料的定义和发展简史7“塑塑料料”一一词词应应用用极极为为广广泛泛而而又又难难以以准准确确定定义义。广广义义地地讲讲，蜡蜡烛烛、松松香香、虫虫胶胶、粘粘土土、铁铁、铜铜、铝铝等等有有可可塑塑性性的的材材料料，都都可可称称为为塑塑料料。因因为为它它们们加加热热后后，或或在在压压力力条条件件下下，可可以以塑塑造造成成各各种种形形状状的的物物体体。天天然然树树脂脂，如如虫虫胶胶、琥琥珀珀、沥沥青青、松松香香等等，因因为为成成分分和和结结构复杂，杂质很多，一般不用作塑料。构复杂，杂质很多，一般不用作塑料。 通常的理解为：主主要要由由高高相相对对分分子子质质量量的的聚聚合合物物组组成成，成成品品状状态态为为非非弹弹性性体体的的柔柔韧韧性性或或刚刚性性固固体体，在在制制造造或或成成型型加加工工过过程程中中有有一一阶阶段段能能流动成型流动成型、或由、或由原位聚合固化定型原位聚合固化定型而得到的聚合物。而得到的聚合物。什么是塑料？什么是塑料？ 8具体说来，塑料就是以具体说来，塑料就是以树脂树脂（主要是合成树脂）为（主要是合成树脂）为基体，添加一些具有特定作用的基体，添加一些具有特定作用的助剂助剂，将基体与助，将基体与助剂剂混合、分散混合、分散，再通过塑炼加工，并在加工过程中，再通过塑炼加工，并在加工过程中显示显示塑性且能流动成型塑性且能流动成型的材料。的材料。简而言之，简而言之， 塑料塑料 = = 树脂树脂 + + 助剂助剂 树脂树脂 是硬而脆的、固体或半固体、无定形、易熔融、易燃的是硬而脆的、固体或半固体、无定形、易熔融、易燃的物质。包括天然树脂、合成树脂。物质。包括天然树脂、合成树脂。 塑料的定义塑料的定义 9 一些高分子材料的大致开发时间一些高分子材料的大致开发时间时时 间间聚合物名称聚合物名称时时 间间聚合物名称聚合物名称1907酚醛树脂酚醛树脂1944PET1927聚氯乙烯聚氯乙烯1947环氧树脂环氧树脂1927醋酸纤维素醋酸纤维素1948ABS树脂树脂1930丁苯橡胶丁苯橡胶1955线型聚乙烯线型聚乙烯1936聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯1957聚丙烯聚丙烯1936聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯1957聚碳酸酯聚碳酸酯1938聚苯乙烯聚苯乙烯1960线型低密度聚乙烯线型低密度聚乙烯1938尼龙尼龙661964离聚物树脂离聚物树脂1939聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯1965聚酰亚胺聚酰亚胺1941聚四氟乙烯聚四氟乙烯1970热塑性弹性体热塑性弹性体1942不饱和聚酯不饱和聚酯1972丙烯腈共聚物丙烯腈共聚物1942支化聚乙烯支化聚乙烯1972乙烯乙烯-乙烯醇聚合物乙烯醇聚合物1943丁基橡胶丁基橡胶1974聚芳酰胺聚芳酰胺1943尼龙尼龙61992茂金属聚合物茂金属聚合物1943含氟聚合物含氟聚合物1994聚萘二甲酸乙二酯聚萘二甲酸乙二酯10结构材料结构材料 (Structural Materials) 电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件绝缘材料绝缘材料 (Insulation Materials) 电缆、绝缘版、电器零件建筑材料建筑材料(Building Materials) 贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管塑料的应用塑料的应用 11包装材料包装材料 (Packaging Materials) 塑料袋、薄膜、泡沫塑料日日 用用 (Household Appliances) 衣架/椅子/盆类/书架/玩具/文具/办公用品/家具交通运输交通运输 （Transportation Materials) 道路交通设施、车辆部件农用薄膜农用薄膜塑料的应用塑料的应用 12按树脂的 化学成分化学成分 分类：（1）元素聚合物元素聚合物 为基础：氟聚合物、有机硅聚合物（2）无机聚合物无机聚合物 为基础：聚硫酸铁、聚氯化磷腈（3）有机树脂有机树脂 为基础：PE、PP、PVC等1.2塑料的分类塑料的分类13按塑料的 产量和耐热等级产量和耐热等级 分类： （1）通用塑料：指一般用途的塑料。特点：成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品特点：成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品多样，但机械性能和耐热性不高。耐热温度小于多样，但机械性能和耐热性不高。耐热温度小于100100（2）工程塑料：指适于作工程机构件和化工设备等工业用途的塑料，与通用塑料无严格的区分。 特点：强度、刚性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低温特点：强度、刚性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低温性能好，但产量相对小，成本较高。耐热温度大于性能好，但产量相对小，成本较高。耐热温度大于100100（3）特种工程塑料：耐热等级更高，价格更贵，产量更小。主要品种包括聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。 14项 目通用塑料工程塑料极极 性性基本无极性基本无极性极性极性强强 度度低低高高模模 量量低低高高耐化学性耐化学性高高低低耐热温度耐热温度通常通常 100 C通常通常 100 C低温韧性低温韧性较高较高通常较低通常较低加加 工工 性性易加工易加工难加工难加工通用塑料与工程塑料的性能比较通用塑料与工程塑料的性能比较15按按化学结构及热行为化学结构及热行为分类：分类：（1）热塑性塑料）热塑性塑料(thermoplasticplastics) 以热塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的以热塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的线性结构，多数为碳线性结构，多数为碳- -碳为主链的聚合物。分子链之间主要以次价力或氢碳为主链的聚合物。分子链之间主要以次价力或氢键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。 在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物理过程，在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物理过程，不发生化学变化。即所谓的不发生化学变化。即所谓的“可溶、可熔可溶、可熔”的特性。的特性。（2）热固性塑料）热固性塑料(thermosettingplastics) 其其初初始始状状态态一一般般是是分分子子量量不不高高的的预预聚聚物物或或齐齐聚聚物物，在在适适当当的的溶溶剂剂中中可以溶解或溶胀；受热也可以熔化。可以溶解或溶胀；受热也可以熔化。 热热固固性性树树脂脂具具有有一一定定的的反反应应活活性性，在在熔熔化化和和继继续续受受热热过过程程中中，反反应应性官能团会发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的性官能团会发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的“固化反应固化反应”。 同同时时树树脂脂由由线线性性结结构构变变为为三三维维体体型型（网网状状）结结构构，塑塑料料不不能能溶溶于于溶溶剂，受热也不会熔化。即剂，受热也不会熔化。即“不溶、不熔不溶、不熔”。 16塑料塑料通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料特种工程塑料特种工程塑料低密度聚乙烯（LDPE)高密度聚乙烯（HDPE)聚丙烯（PP）聚氯乙稀（PVC)聚苯乙烯（PS)聚碳酸酯（PC)聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)聚酰胺（尼龙，PA）聚甲醛（POM）苯乙烯-丁二烯-丙稀腈共聚物（ABS)聚酰亚胺（PI）聚苯硫醚（PPS）聚醚醚酮（PEEK）聚砜（PSU）聚苯醚（PPO）聚苯砜（PPSU)热塑性塑料的基本分类和主要品种热塑性塑料的基本分类和主要品种17合成高分子材料年产量： 3.0 亿吨 / 年2003年塑料产量是年塑料产量是钢铁体积产量的钢铁体积产量的1.7倍倍1.3塑料工业发展现状塑料工业发展现状18第一代高分子材料第一代高分子材料： 通用高分子材料通用高分子材料第二代高分子材料第二代高分子材料： 工程塑料工程塑料第三代高分子材料第三代高分子材料： 特种工程塑料特种工程塑料第四代高分子材料第四代高分子材料： 导电高分子材料为代表导电高分子材料为代表第五代高分子材料第五代高分子材料： 生物高分子材料为代表生物高分子材料为代表 经过短短七十余年的发展，高分子材料已深入到经过短短七十余年的发展，高分子材料已深入到人类社会活动的每一个领域，现在高分子材料已进入人类社会活动的每一个领域，现在高分子材料已进入更新的阶段：更新的阶段：191.4.1 材料的性质(Properties of the materials)内在性质内在性质(Speciality)加工性质加工性质(Processability)产品性质产品性质(ProductProperties)1.4塑料的性能塑料的性能20内在性质内在性质材料的属性 决定于材料的组成及其物理和化学结构 内在性质内在性质是材料性能的内因，对产 品性能有根本性的影响，是设计和生产 制品时选材的主要依据主要依据。21 （1）材料能否成型加工的性质，即可加工性； （2）成型加工过程附加于材料的性质。 可否用特定的加工方法成型可否用特定的加工方法成型加工过程会产生何种变化加工过程会产生何种变化加工性质加工性质22Polymer Chemical Structure23 只只有有线线形形和和支支链链形形结结构构的的大大分分子子能能通通过过流流动动形形变变实实现现大大分分子子链链间间的的位位移移而而取取得得所所需需的的形形状状，具具备备进进大大变变形形的的加加工工性性能能，一一旦旦成成为为体体形形结结构构，其变形能力有限，一般只有实现机械加工。其变形能力有限，一般只有实现机械加工。Chemical Structure Processing 24 产品性质分为三种： 外观性质 使用性质 耐久性质 产品性质是制品的属性产品性质产品性质内在性质加工性质加工性质产品性质产品性质25 一切产品的性质均取决于：一切产品的性质均取决于：材料的选择材料的选择(Selection）制品的加工（制品的加工（Processing）应用的条件应用的条件(Environment)CONCLUSION:26塑料的主要性能塑料的主要性能o密度密度o力学性能力学性能o热性能热性能o电性能电性能o光学性能光学性能o燃烧性燃烧性o耐化学溶剂性耐化学溶剂性o耐磨性耐磨性o阻隔性阻隔性271.4.2塑料的可加工性塑料的可加工性 1、温度、聚合物的力学状态与 成型加工的关系 2、塑料的可加工性Processability of Plastics28温度、聚合物的力学状态与成型加工的关系温度、聚合物的力学状态与成型加工的关系 o物体的流动是其所处状态对外力的一种反映，所以根 据物质的力学特征，物质可有着不同的力学状态。o一般低分子物质有三种力学状态，即气态、液态、固 态。o而高分子材料的力学状态则有：晶态、玻璃态、高弹 态、粘流态等。29Transition temperature of polymer30 玻璃态（晶态）聚合物的力学行为特点是内聚能大， 弹性模量高（一般可达10101011 Pa）。在外力作用下， 只能通过高分子主链键长、键角的微小改变发生变形，因 此变形量很小，断裂伸长率一般在0.01%0.1%范围内， 在极限应力范围内形变具有可逆性。 上述力学特点决定了在玻璃态（晶态）下聚合物不能 进行引起大变形的成型，但适于进行机械加工，如车削、 锉削、制孔、切螺纹等。如果将温度降到材料的脆化温度 Tb以下，材料的韧性会显著降低，在受到外力作用时极易 脆断，因此，Tb是塑料加工使用的最低温度。 1)TTg(TTm)聚合物处于玻璃态聚合物处于玻璃态(晶态晶态)31 高弹态下聚合物力学行为的特点为：弹性 模量与玻 璃态相比显著降低（一般在105107 Pa）；在外力作用 下，分子链运动可发生运动，因此变形能力大提高，断 裂伸长率可达100%1000%，所发生的形变可恢复， 即，当外力去除后，高弹形变后会随时间延长而逐渐减 小，直至为零。 2)TgTTf力学状态为粘流态力学状态为粘流态34TgModulusTemperature10101011Pa107105PaTfTdGlassy StateRubber StateFlow StateDegradation温度与聚合物状态的关系温度与聚合物状态的关系The state of polymer relates with the temperature玻璃态一般不能熔融加工，只可机械加工高弹态可进行需要大形变的加工粘流态可进行流动性加工35薄膜和纤维冷拉伸薄膜和纤维热拉伸真空和压力成型中空吹塑成型压延成型挤出成型薄膜吹塑注射成型熔融纺丝玻璃态高弹态粘流态坚硬固体橡胶状弹性体粘性流体ProcessingTemperatureTgTfTdDeformation（）（）线型非结晶聚合物的温度、线型非结晶聚合物的温度、力学状态及成型加工的关系力学状态及成型加工的关系361) 塑料的可挤压性 2) 塑料的可模塑性 3) 塑料的可延展性 4) 塑料的可纺性 塑料的可加工性塑料的可加工性 37 定 义 塑料通过挤压作用变形时，获得和 保持其形状的能力。利用可挤压性可进行“口模成型”。 作用对象 塑料只有在熔体或浓溶液状态下 才具有可挤压性。 作 用 力 剪切作用（主要） 拉伸作用 1)塑料的可挤压性塑料的可挤压性38影响因素影响因素:(A) 内因: 分子结构剪切粘度拉伸粘度(B) 外因: 设备结构成型温度成型压力挤出速度39工业上用熔体流动速率 MFR(Melt Flow Rate, g/10min)值的大小评价。 在ASTM和JIS规定的温度和压力下，从规定长度和直径的小孔中10min挤压出热塑性树脂材料的克数。一般MFR值越大，熔体的流动性和加工性越好。 可挤压性的表征可挤压性的表征40成型方法产品 材料的MFR /g10min-1 挤出成型 管材0.1片材、瓶、薄壁管材0.10.5电线、电缆0.11.0薄片、单丝0.51.0多股丝或纤维1.0瓶（高级玻璃）12胶片915注射成型 模压制件12涂布薄壁制件36涂敷纸915热成型 制件0.20.5成型方法与熔体流动速率的关系成型方法与熔体流动速率的关系41220C190C170CFlow Rate (m/min)Pressure(kPa)聚丙烯熔体流动速率与温度、压力的关系毛细管d=1.05mm，直径长径比L/D=4.75422)塑料的可模塑性塑料的可模塑性 定 义 塑料在温度、压力作用下产生 变形并在模具中模制成型的能力。 利用可挤压性可进行“模塑成型”。 作用对象 聚合物熔体 作 用 力 剪切作用（主要） 43 塑料的可模塑性取决于材料的流变性、热性能及其它物理、力学性能等，对于热固性塑料还与聚合物在模塑条件下的化学反应性质有关。同时，因为可模塑性实质上考察的是塑料与模具间的适应关系，因此，模具的结构也影响其在给定条件下的可模塑性。 影响因素影响因素:44螺旋线流动长度试验螺旋线流动长度试验（入口处在螺旋中央）塑料的螺线流动长度取决于模具结构、注射压力、熔体温度及塑料的热物理性能等。45 定义：可延展性是指塑料在一个或两个方向上受到压延或拉伸力作用时间生变形的能力。利用塑料的可延展性，通过压延或拉伸工艺可生产薄膜和片材。 条件和原因：当聚合物处于高弹态时，线型大分子的长链结构和柔顺性，使大分子在较大的应力作用下，通过链段的逐步运动，使材料逐渐延伸，材料的形变逐渐由可逆的弹性形变发展为以大分子链解缠和滑移为主的不可逆的塑性形变。 3)塑料在可延展性（可拉伸性）塑料在可延展性（可拉伸性）46影响因素影响因素内因：塑性形变能力 应力硬化能力外因：试验温度 拉伸速度47第二章第二章 通用塑料通用塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)48目目 录录2.1聚乙烯聚乙烯2.2聚丙烯聚丙烯2.3聚氯乙烯聚氯乙烯2.4聚苯乙烯类塑料聚苯乙烯类塑料2.5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯492.1聚乙烯聚乙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)502.1聚乙烯聚乙烯2.1.1聚乙烯的合成与分类聚乙烯的合成与分类2.1.2聚乙烯的结构聚乙烯的结构2.1.3聚乙烯的性能聚乙烯的性能2.1.4聚乙烯的加工与应用聚乙烯的加工与应用51聚乙烯，聚乙烯，PolyethylenePolyethylene，简称简称PEPE。分子式为分子式为平均相对分子质量范围为平均相对分子质量范围为1 1万至数百万万至数百万合成方法主要分：高压法和低压法合成方法主要分：高压法和低压法催化体系主要分：催化体系主要分：Z-NZ-N催化剂和茂金属催化剂催化剂和茂金属催化剂CH2CH2n概述概述52o聚乙烯的基本特点聚乙烯的基本特点： 原料来源丰富原料来源丰富 价格较低价格较低 电绝缘性和化学稳定性优异电绝缘性和化学稳定性优异 易于成型加工易于成型加工 品种多，性能范围宽品种多，性能范围宽 目前产量最大的树脂品种之一目前产量最大的树脂品种之一概述概述53o高压法高压法 英国帝国化学，英国帝国化学，19331933年年 典型自由基聚合典型自由基聚合 高温（高温（150150330330） 高压（高压（9898343MPa343MPa）合成产物为低密度聚乙烯（合成产物为低密度聚乙烯（LDPELDPE）2.1.1聚乙烯的合成与分类聚乙烯的合成与分类聚乙烯的合成聚乙烯的合成54聚乙烯的合成聚乙烯的合成o低压法低压法 ZieglerZiegler，19531953年年 离子型聚合反应离子型聚合反应 低压（低压（10MPa10MPa以下）以下） 以金属络合物或金属氧化物为催化剂以金属络合物或金属氧化物为催化剂根据催化剂不同，合成产物可分为：高密度聚乙根据催化剂不同，合成产物可分为：高密度聚乙烯（烯（HDPEHDPE）和线性低密度聚乙烯（）和线性低密度聚乙烯（LLDPELLDPE）55聚乙烯的合成聚乙烯的合成o催化体系催化体系 Ziegler-Ziegler-NattaNatta Cr-Ti型，型，Ti-Al型型 茂金属催化剂茂金属催化剂主要区别主要区别Z-N为多活性点催化剂为多活性点催化剂茂金属催化剂为单活性点催化剂茂金属催化剂为单活性点催化剂可精确控制分子量及其分布可精确控制分子量及其分布56聚乙烯的分类聚乙烯的分类o按合成方法分类：按合成方法分类： 高压聚乙烯高压聚乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯o按结构分类：按结构分类： 线性聚乙烯线性聚乙烯 支化聚乙烯支化聚乙烯 57聚乙烯的分类聚乙烯的分类o按密度分类：按密度分类：超低低密度聚乙烯超低低密度聚乙烯0.900g/cm3极低密度聚乙烯极低密度聚乙烯0.9000.910g/cm3低密度聚乙烯低密度聚乙烯0.9100.925g/cm3中密度聚乙烯中密度聚乙烯0.9250.941g/cm3高密度聚乙烯高密度聚乙烯0.9410.965g/cm3线性低密度聚乙烯线性低密度聚乙烯（LLDPE）58聚乙烯的分类聚乙烯的分类o按分子量分类：按分子量分类：低相对分子质量聚乙烯低相对分子质量聚乙烯中相对分子质量聚乙烯中相对分子质量聚乙烯小于小于25万万高相对分子质量聚乙烯高相对分子质量聚乙烯25万万100万万超高相对分子质量聚乙烯超高相对分子质量聚乙烯大于大于100万万59（1）化学结构）化学结构C-CC-C单键是碳链高分子中单键是碳链高分子中极性最小极性最小的，分子内的，分子内原子间相互作原子间相互作用很小用很小，内旋转受阻程度低，位垒小，可能的构象数多。，内旋转受阻程度低，位垒小，可能的构象数多。大大分分子子间间相相互互作作用用的的范范德德华华力力和和氢氢键键力力也也最最小小，内内聚聚能能为为260J/cm260J/cm3 3，分分子子链链柔柔软软，易易变变形形，其其他他低低于于 293J/cm293J/cm3 3的的大大分子通常都作为橡胶用，只有分子通常都作为橡胶用，只有PEPE用作塑料。用作塑料。2.1.2聚乙烯的结构聚乙烯的结构60（2）链结构）链结构直链型（线性）结构直链型（线性）结构 61支链型结构支链型结构链结构链结构62不同品种不同品种PEPE上支链数目的大小依次为上支链数目的大小依次为LDPELDPE线性低密度聚乙烯（线性低密度聚乙烯（LLDPELLDPE）HDPEHDPE。链结构链结构LLDPEHDPELDPE63 PEPE的的结结构构规规整整度度高高，易易于于结结晶晶，其其晶晶型型属属斜斜方方晶晶系系。不不同同种种类类的的PEPE结结晶晶度度不不同同，LDPELDPE的的结结晶晶度度为为65%65%， LLDPELLDPE为为65-75%65-75%，HDPE80%-90%HDPE80%-90%。随随结结晶晶度度的的增增加加，PEPE制制品品的的密密度度、刚刚性性、硬硬度度和和强强度度均均有有所所提提高高，但但冲冲击击性性能能会下降。会下降。 （3）聚集态结构）聚集态结构聚乙烯球晶聚乙烯球晶64（1）基本性能）基本性能无无味味、无无毒毒，乳乳白白色色蜡蜡状状粉粉末末或或颗颗粒粒，吸吸水水性性低低，易易燃燃，燃燃烧烧时时低烟和熔融滴落。透气性较大。无极性。低烟和熔融滴落。透气性较大。无极性。项目项目密度密度/g.cm-30.9100.9250.9260.9400.9410.965平均相对分子质量平均相对分子质量/1042.51520730CH3基数每基数每1000个碳原子个碳原子207 2结晶度（结晶度（%）657575858595熔融温度熔融温度/108126126135125136熔体流动速率熔体流动速率/g.(10min)-10.2300.10.40.14.0折射率折射率1.511.521.54透明度透明度半透明半透明-不透明不透明最高使用温度最高使用温度/809590105110130抗环境应力开裂性抗环境应力开裂性ESCR好好高高低好低好2.1.3聚乙烯的性能聚乙烯的性能65（2）力学性能）力学性能(mechanicalproperties) 韧性和冲击强度较好，而硬度、刚性、弹性模量和强度较其韧性和冲击强度较好，而硬度、刚性、弹性模量和强度较其它常用塑料都低。力学性能随密度、结晶度和分子量的提高而增它常用塑料都低。力学性能随密度、结晶度和分子量的提高而增大。耐穿刺性不好。大。耐穿刺性不好。 项目项目LDPELLDPEHDPE拉伸强度拉伸强度/MPa6.913.820.727.624.131断裂伸长率断裂伸长率/3006006007001001000肖氏硬度肖氏硬度41454448607066（3）热性能）热性能(thermalproperties) 耐耐热热性性不不高高，随随分分子子量量和和结结晶晶度度的的提提高高有有所所改改善善。加加热热直直至至分分解到燃烧的着火温度为解到燃烧的着火温度为350350左右。左右。 但耐低温性能好。热导率较高。但耐低温性能好。热导率较高。 热热性能性能LDPEHDPE熔点熔点/105110125130热变热变形温度形温度（0.46MPa）/40506082长长期使用最高温度期使用最高温度/6060脆化温度脆化温度/-50-100-50导热导热系数系数/（W/mK）125.6125.6比比热热容容/（J/kgK）2512.082302.74线线膨膨胀胀系数（系数（2040）10-5/2024121367（4）电学性能）电学性能(electricproperties) 无极性，绝缘性能优异。介电损耗很低，可用于高频绝缘。耐无极性，绝缘性能优异。介电损耗很低，可用于高频绝缘。耐电晕性能好，介电强度高，可以用作高压绝缘材料。电晕性能好，介电强度高，可以用作高压绝缘材料。 （5）化学性能）化学性能(chemicalproperties) 惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。常温下可耐酸、碱、盐惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。常温下可耐酸、碱、盐类水溶液，在类水溶液，在6060下不溶于一般溶剂。下不溶于一般溶剂。 环环境境应应力力开开裂裂极极为为敏敏感感的的塑塑料料。在在较较低低应应力力作作用用下下，常常态态时时并并不不发发生生开开裂裂，但但在在环环境境试试剂剂和和应应力力同同时时作作用用的的条条件件下下容容易易产产生生脆脆性性开裂。开裂。68（6）阻隔性能）阻隔性能(chemicalproperties) 对水气的透过率较低。对水气的透过率较低。 对氧、二氧化碳的透过率很高。对氧、二氧化碳的透过率很高。 聚乙烯的透气性也与其密度有关，密度高，透气率低。聚乙烯的透气性也与其密度有关，密度高，透气率低。69（7）加工性能）加工性能(processability) PEPE熔体为的非牛顿流体。不同种类的熔体为的非牛顿流体。不同种类的PEPE，其表观粘度对剪切速率的敏其表观粘度对剪切速率的敏感程度不同，加工性也不同。感程度不同，加工性也不同。LDPELDPE、HDPEHDPE的流动性好，粘度适中，加工性的流动性好，粘度适中，加工性能很好。能很好。LLDPELLDPE的粘度稍高，易发生熔体破碎。加工前不必干燥处理。的粘度稍高，易发生熔体破碎。加工前不必干燥处理。 项目项目LDPELDPELLDPELLDPEHDPEHDPE薄膜薄膜最容易最容易一般一般最难最难注射成型注射成型软质软质有刚性，翘曲少有刚性，翘曲少刚性好刚性好管材管材软质软质耐圆周应力好耐圆周应力好刚性好刚性好电线电缆电线电缆挤出速度快挤出速度快耐热、环境应力开裂好耐热、环境应力开裂好耐热性好，可交联耐热性好，可交联吹塑成型吹塑成型形坯强度好形坯强度好型坯强度差型坯强度差刚性好刚性好旋转成型旋转成型流动性好流动性好流动性最高流动性最高难以流动难以流动粉体涂覆粉体涂覆低温软化低温软化需较高温度需较高温度适宜条件窄适宜条件窄挤出被覆挤出被覆缩颈现象小缩颈现象小缩颈现象最大缩颈现象最大适宜条件窄适宜条件窄交联发泡交联发泡性能易控制性能易控制难以控制难以控制性能易控制性能易控制702.1.4聚乙烯的加工与应用聚乙烯的加工与应用 聚乙烯的加工特性聚乙烯的加工特性: :吸水性低，加工前可不进行干燥。吸水性低，加工前可不进行干燥。熔体流动性较好，熔体强度较高。熔体流动性较好，熔体强度较高。加工温度范围宽。加工温度范围宽。成型收缩较大，成型收缩较大，HDPEHDPE高于高于LDPELDPE。易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触。易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触。71 聚乙烯的成型加工方法聚乙烯的成型加工方法: :注塑注塑挤出挤出压延压延发泡发泡吹膜成型吹膜成型管材成型管材成型片材成型片材成型电缆成型电缆成型中空成型中空成型纤维成型纤维成型72 （1 1）薄膜类制品）薄膜类制品 薄膜类制品是薄膜类制品是PEPE的最主要的用途。主要用于食品包装、重包装袋、撕裂的最主要的用途。主要用于食品包装、重包装袋、撕裂膜、背心袋、保鲜膜、农膜地膜、垃圾袋等。膜、背心袋、保鲜膜、农膜地膜、垃圾袋等。 聚乙烯的应用聚乙烯的应用: : （6 6）电缆制品）电缆制品 电缆的绝缘料、护套料等。电缆的绝缘料、护套料等。（2 2）注塑制品）注塑制品 主要用于日常用品（盆、筒、盒、杯等）、周转箱、台灯罩、玩具等。主要用于日常用品（盆、筒、盒、杯等）、周转箱、台灯罩、玩具等。 （3 3）中空制品）中空制品 HDPEHDPE为主，用于食品油、酒类、汽油及化学试剂等的包装，及中空玩具。为主，用于食品油、酒类、汽油及化学试剂等的包装，及中空玩具。（4 4）管材类制品）管材类制品 以以HDPEHDPE为主，主要用于生活给水、煤气输送、农业灌溉、液体吸管、圆为主，主要用于生活给水、煤气输送、农业灌溉、液体吸管、圆珠笔芯等。珠笔芯等。LDPELDPE管还可以作为化妆品、药品、牙膏等的包装。管还可以作为化妆品、药品、牙膏等的包装。（5 5）丝类制品）丝类制品 HDPEHDPE通常作为圆丝用，主要用于编织鱼网、缆绳、工业滤网等。通常作为圆丝用，主要用于编织鱼网、缆绳、工业滤网等。 LDPELDPE和和LLDPELLDPE一般作扁丝，主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。一般作扁丝，主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。732.2聚丙烯聚丙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)74目目 录录2.2.1聚丙烯的合成与分类聚丙烯的合成与分类2.2.2聚丙烯的结构聚丙烯的结构2.2.3聚丙烯的性能聚丙烯的性能2.2.4聚丙烯的加工与应用聚丙烯的加工与应用75聚丙烯，聚丙烯，PolypropylenePolypropylene，简称简称PPPP。分子结构为：分子结构为：PPPP是目前通用聚合物中发展速度最快的一种。是目前通用聚合物中发展速度最快的一种。概概 述述76o聚丙烯的基本特点聚丙烯的基本特点： 原料来源丰富原料来源丰富 价格较低价格较低 性能优良，改性后强度可达到工程领域的要求性能优良，改性后强度可达到工程领域的要求 粘度低，易于成型加工，但熔体强度差粘度低，易于成型加工，但熔体强度差 热稳定性较聚乙烯明显下降热稳定性较聚乙烯明显下降 概概 述述77o聚丙烯的合成聚丙烯的合成o均聚聚丙烯以丙烯为单体，采用均聚聚丙烯以丙烯为单体，采用Z-NZ-N催化剂，按催化剂，按离子聚合机理反应得到。离子聚合机理反应得到。o工艺方法：浆液法、本体法、溶液法、气相法。工艺方法：浆液法、本体法、溶液法、气相法。o共聚聚丙烯通常以丙烯和小于共聚聚丙烯通常以丙烯和小于5 5的乙烯为单体的乙烯为单体聚合得到。聚合得到。o茂金属催化剂已得到应用。茂金属催化剂已得到应用。2.2.1聚丙烯的合成与分类聚丙烯的合成与分类78聚丙烯的分类聚丙烯的分类oPP分分 为为 等等 规规 PP (isotactic)、 间间 规规 PP(syndiotactic)及及无规无规PP(atactic)三种。三种。o目目前前，主主要要以以等等规规PP为为主主，占占PP总总量量的的90%以上。以上。79 PPPP主链碳原子上交替存在着甲基，使其与聚乙烯有存在主链碳原子上交替存在着甲基，使其与聚乙烯有存在一些差别：一些差别：v 甲甲基基使使主主链链柔柔顺顺性性降降低低，导导致致其其结结晶晶温温度度和和熔熔融融温温度度增增高高；同同时时分分子子链链对对称称性性下下降降，又又将将导导致致其其熔熔融融温温度度降降低低。就就最最规规整整的的PPPP而而言言，其其净净效效应应是是熔熔融融温温度度比比最最规规整整的的PEPE提提高近高近5050。v 甲甲基基还还使使叔叔C C原原子子活活化化，也也影影响响了了化化学学特特性性，如如PPPP对对氧氧更更敏敏感感，更更不不稳稳定定，热热和和高高能能射射线线辐辐照照导导致致聚聚丙丙烯烯发发生生断断链而不是交联。链而不是交联。（1）链结构）链结构2.2.2聚丙烯的结构聚丙烯的结构80（2）聚集态结构（）聚集态结构（aggregatedstructure) 有规有规PPPP结构规整，是结晶能力很强的聚合物。晶体形态结构规整，是结晶能力很强的聚合物。晶体形态较复杂，在不同条件下会出现较复杂，在不同条件下会出现、等多种晶型。不同等多种晶型。不同晶型的晶型的PPPP制品在性能上有很大差异。制品在性能上有很大差异。 晶晶：单斜晶系，：单斜晶系， 约在约在138138结晶结晶产生。产生。 特点：稳定性，力学性能特点：稳定性，力学性能 晶晶：六方晶系，在：六方晶系，在128128下等温结晶或成核剂诱导下产生。下等温结晶或成核剂诱导下产生。 特点：稳定性，力学性能特点：稳定性，力学性能晶晶：三斜晶系，熔融温度比：三斜晶系，熔融温度比晶低晶低1010，一般由较低相对，一般由较低相对 分子量的聚丙烯结晶或在高压或缓慢冷却下结晶得到。分子量的聚丙烯结晶或在高压或缓慢冷却下结晶得到。 特点：稳定性，力学性能特点：稳定性，力学性能81（1）使用性能）使用性能(Performance)无毒、无味和无臭，乳白色，是通用塑料中无毒、无味和无臭，乳白色，是通用塑料中密度最小密度最小的品种之一。的品种之一。 力学性能均衡而较高、耐化学腐蚀、易成型加工、热变形温度高。但力学性能均衡而较高、耐化学腐蚀、易成型加工、热变形温度高。但韧性较差韧性较差，特别是低温韧性很差。，特别是低温韧性很差。对缺口敏感对缺口敏感、不耐磨，、不耐磨，成型收缩率大成型收缩率大。2.2.3聚丙烯的性能聚丙烯的性能82 耐耐热热性性较较高高，短短期期使使用用温温度度可可达达到到150150，长长期期使使用用温温度度可可为为100100120120。热热膨膨胀胀系系数数很很大大，易易燃燃，燃燃烧烧特特性性与与PEPE很很相相似似，离离火火后后不不能能自自熄熄，火馅上黄下兰有少量黑烟，燃烧时易熔融滴落。火馅上黄下兰有少量黑烟，燃烧时易熔融滴落。使用性能使用性能(Performance) 透明性透明性：透明程度比：透明程度比PEPE好，且透明度随结晶度下降而增加，随晶粒好，且透明度随结晶度下降而增加，随晶粒细化而增大。细化而增大。聚丙烯的聚丙烯的耐环境应力开裂性耐环境应力开裂性优于聚乙烯。优于聚乙烯。83耐溶剂性耐溶剂性：近乎无极性，抗溶剂和耐腐蚀能力优良。能耐：近乎无极性，抗溶剂和耐腐蚀能力优良。能耐8080下的酸、下的酸、碱、盐液及很多有机溶剂，不易发生溶致应力开裂。仅在某些氯代化碱、盐液及很多有机溶剂，不易发生溶致应力开裂。仅在某些氯代化合物、芳烃和高沸点脂肪烃中可能发生轻微的侵蚀。合物、芳烃和高沸点脂肪烃中可能发生轻微的侵蚀。耐气候性耐气候性：是塑料中耐气候性最差的品种之一。：是塑料中耐气候性最差的品种之一。表现：制品发黄、变脆甚至粉化。表现：制品发黄、变脆甚至粉化。原因：大分子主链上交替存在着侧甲基。在有铜、锰、锌等金属元原因：大分子主链上交替存在着侧甲基。在有铜、锰、锌等金属元素存在的情况下，氧化降解会成倍地增加。素存在的情况下，氧化降解会成倍地增加。使用性能使用性能(Performance)84（2）加工性能）加工性能(processability)吸水性性低，加工前不必进行干燥处理。吸水性性低，加工前不必进行干燥处理。熔体粘度较低，流动性好，熔体的假塑性比熔体粘度较低，流动性好，熔体的假塑性比PEPE更强，熔体粘度对温更强，熔体粘度对温度和剪切应力的变化都很敏感。但加工过程中，要降低粘度提高流度和剪切应力的变化都很敏感。但加工过程中，要降低粘度提高流动性，主要以调节剪切应力为主。其加工温度一般在动性，主要以调节剪切应力为主。其加工温度一般在200200280280范范围内。围内。熔融温度或粘流温度高，热稳定性较差。为避免热、氧降解倾向，加熔融温度或粘流温度高，热稳定性较差。为避免热、氧降解倾向，加热温度和时间都应予以控制。为缩短成型过程中的受热时间，提高成热温度和时间都应予以控制。为缩短成型过程中的受热时间，提高成型效率，可对型效率，可对PPPP进行适当的预热。若在进行适当的预热。若在7070120120条件下预热后再成条件下预热后再成型，其生产效率可望提高型，其生产效率可望提高30%30%。 为防止加工中发生高温氧化降解，一般要加入抗氧剂。为防止加工中发生高温氧化降解，一般要加入抗氧剂。852.2.4聚丙烯的加工与应用聚丙烯的加工与应用聚丙烯的加工特性聚丙烯的加工特性吸水性低，加工前可不进行干燥。吸水性低，加工前可不进行干燥。熔体流动性好。熔体强度差，不利于吹胀和中空成型。熔体流动性好。熔体强度差，不利于吹胀和中空成型。加工温度范围较宽。加工温度范围较宽。成型收缩较大，但小于聚乙烯。成型收缩较大，但小于聚乙烯。特别容易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触，并特别容易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触，并加入抗氧剂。加入抗氧剂。86聚丙烯的成型加工方法聚丙烯的成型加工方法注塑注塑挤出挤出中空成型中空成型聚丙烯的主要加工方法之一。要求流动性好，根据制品聚丙烯的主要加工方法之一。要求流动性好，根据制品尺寸和结构不同，尺寸和结构不同，MFR范围为范围为0.840g/10min。聚丙烯的主要加工方法之一。可分为纤维挤出成型、薄聚丙烯的主要加工方法之一。可分为纤维挤出成型、薄膜挤出成型和管材挤出成型。要求流动性较好且稳定。膜挤出成型和管材挤出成型。要求流动性较好且稳定。聚丙烯熔体强度低，不利于中空成型。在生产小型中空聚丙烯熔体强度低，不利于中空成型。在生产小型中空制品时，制品时，MFR范围为范围为0.41.5g/10min。87聚丙烯的应用聚丙烯的应用(applications)注塑制品注塑制品（injectionmolded） 占占50%50%左右，用于日用品、汽车配件、其它用途。左右，用于日用品、汽车配件、其它用途。 薄膜制品（薄膜制品（Films） 衣物、药品、香烟包装，电容器、电机、变压器绝缘材料。衣物、药品、香烟包装，电容器、电机、变压器绝缘材料。 纤维产品（纤维产品（Fibers） 单丝（绳索、鱼网）、扁丝（包装化肥、水泥、粮食、糖、盐等。单丝（绳索、鱼网）、扁丝（包装化肥、水泥、粮食、糖、盐等。 挤出制品挤出制品（Extrudedpipes,sheets） 中空制品中空制品（Hollowarticles）882.3聚氯乙烯聚氯乙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)89目目 录录2.3.1聚氯乙烯的合成聚氯乙烯的合成2.3.2聚氯乙烯的结构聚氯乙烯的结构2.3.3聚氯乙烯的性能聚氯乙烯的性能2.3.4聚氯乙烯的加工与应用聚氯乙烯的加工与应用90聚氯乙烯，聚氯乙烯，Poly(vinylchloride)，简称简称PVC。五大通用塑料之一，产量仅次于五大通用塑料之一，产量仅次于PE和和PP。分子式为：分子式为：概概 述述91o聚氯乙烯的基本特点聚氯乙烯的基本特点： 单体氯乙烯可从石油或电石获得单体氯乙烯可从石油或电石获得 价格低价格低 性能优良，力学强度高于性能优良，力学强度高于PPPP和和PEPE 耐腐蚀、自熄阻燃、电绝缘性好耐腐蚀、自熄阻燃、电绝缘性好 热稳定性差，在加工中易降解热稳定性差，在加工中易降解 概概 述述92o单体为氯乙烯单体为氯乙烯o自由基引发聚合自由基引发聚合o反应温度：反应温度：40407070o合成方法：悬浮法、乳液法、本体法、溶液法合成方法：悬浮法、乳液法、本体法、溶液法o悬浮法工艺成熟、成本低、品种多，占悬浮法工艺成熟、成本低、品种多，占9090。o乳液法树脂主要作人造革、墙纸、乳胶等乳液法树脂主要作人造革、墙纸、乳胶等o本体法树脂构型规整，热稳定性、透明性和电本体法树脂构型规整，热稳定性、透明性和电性能优良，主要做电气绝缘材料和透明制品性能优良，主要做电气绝缘材料和透明制品2.3.1聚氯乙烯的合成聚氯乙烯的合成93 分分子子链链中中含含有有强强极极性性的的氯氯原原子子，分分子子间间作作用用力力大大，使使PVCPVC制制品品的的刚刚性性、硬硬度度、力力学学较较高高，并并赋赋予予优优异异的的难难燃燃性性能能，但但其其介介电电常常数数和和介介电电损耗角正切值比损耗角正切值比PEPE大。大。 含含有有聚聚合合反反应应中中残残留留的的少少量量双双键键、支支链链及及引引发发剂剂残残基基，加加之之两两相相邻邻碳碳原原子子之之间间含含有有氯氯原原子子和和氢氢原原子子，易易脱脱氯氯化化氢氢，使使PVCPVC在在光光、热热作作用用下易发生降解反应。下易发生降解反应。（1）结构与稳定性）结构与稳定性 除除正正常常的的头头尾尾结结构构外外，PVCPVC树树脂脂还还存存在在不不正正常常的的结结构构，包包括括：头头头结构，支链，不稳定氯原子，不饱和双键，含氧基团，间同立构等。头结构，支链，不稳定氯原子，不饱和双键，含氧基团，间同立构等。 极极性性聚聚合合物物，分分子子链链刚刚硬硬。PVCPVC分分子子链链上上的的氯氯、氢氢原原子子空空间间排排列列基本无序，制品的结晶度低，一般只有基本无序，制品的结晶度低，一般只有5 51515。2.3.2聚氯乙烯的结构聚氯乙烯的结构94 热热稳稳定定性性：PVCPVC受受热热分分解解脱脱出出 HClHCl，并并形形成成多多烯烯结结构构。PVCPVC加加热热到到100100，就就开开始始脱脱HClHCl；达达到到130130时时，已已比比较较严严重重，超超过过150150，则则脱脱HClHCl十十分分迅迅速速。与与此此同同时时，PVCPVC的的颜颜色色也也逐逐渐渐发发生生变变化化，由由白白- -微微红红- -粉粉红红- -浅浅黄黄- -褐褐色色- -红红棕棕- -红红黑黑- -黑黑色色。而而PVCPVC的的熔熔融融温温度度为为160160，因此纯因此纯PVCPVC树脂难以用热塑性方法加工。树脂难以用热塑性方法加工。 因此，因此，PVCPVC成型加工中的配方设计和物料配制就显得非常重要。成型加工中的配方设计和物料配制就显得非常重要。（2）热稳定性）热稳定性95（1）使用性能）使用性能 具具有有较较好好的的物物理理力力学学性性能能、优优异异的的介介电电性性能能、优优良良的的耐耐化化学学腐腐蚀蚀性性能能、着着色色性性能能、不不燃燃性性、透透明明性性等等，且且性能可以通过适当添加剂的组合加以调节。性能可以通过适当添加剂的组合加以调节。缺点缺点：主链上大量的侧基，阻碍了主链的旋转，大分：主链上大量的侧基，阻碍了主链的旋转，大分子柔韧性和常温弹性差，质脆，不耐冲击，而且软化点低、子柔韧性和常温弹性差，质脆，不耐冲击，而且软化点低、表面硬度差；热稳定性差、脆性大。表面硬度差；热稳定性差、脆性大。2.3.3聚氯乙烯的性能聚氯乙烯的性能9697（2 2）加工性能）加工性能 不同的不同的PVCPVC品种，有不同的熔融温度（加工温度）。品种，有不同的熔融温度（加工温度）。热稳定性不好。热稳定性不好。 流动性不好。流动性不好。 非牛顿流体，熔体粘度受剪切速率的影响大于温度。非牛顿流体，熔体粘度受剪切速率的影响大于温度。 金属离子会加速金属离子会加速PVCPVC的降解。的降解。 982.3.4聚氯乙烯的加工与应用聚氯乙烯的加工与应用聚氯乙烯的加工特性聚氯乙烯的加工特性吸水性较低，但高于吸水性较低，但高于PPPP和和PEPE，加工前最好进行干燥。，加工前最好进行干燥。熔体流动性较差。熔体粘度受剪切影响更为明显。熔体流动性较差。熔体粘度受剪切影响更为明显。热稳定性差，分解温度低于其熔融温度，必须添加助剂热稳定性差，分解温度低于其熔融温度，必须添加助剂改善其流动性和热稳定性。改善其流动性和热稳定性。成型收缩较小（结晶度低）。成型收缩较小（结晶度低）。99聚氯乙烯的加工过程聚氯乙烯的加工过程聚氯乙烯树脂聚氯乙烯树脂各类助剂各类助剂混合混合开炼开炼密炼密炼挤出挤出模压模压造粒造粒糊塑料糊塑料成型成型成型成型100 PVCPVC成成型型工工艺艺流流程程：配配方方、高高速速捏捏合合、二二辊辊炼炼胶胶、二二辊辊拉拉片片冷冷却却、平平板板机机切切粒粒。或或：配配方方、高高速速捏捏合合、挤挤出出机机挤挤出出造造粒粒。造造粒粒后，可以注射模塑，也可以挤出成型。后，可以注射模塑，也可以挤出成型。 如如果果需需要要压压延延成成型型，则则二二辊辊炼炼胶胶后后、直直接接上上压压延延机机压压延延成成型型，生产生产PVCPVC片材、人造革、层压板等产品。片材、人造革、层压板等产品。 PVCPVC需需多多种种助助剂剂配配方方后后方方能能加加工工：增增塑塑剂剂、稳稳定定剂剂、加加工工助助剂剂、填充剂、抗冲改性剂等。填充剂、抗冲改性剂等。 PVCPVC配配方方的的原原则则是是：根根据据制制品品的的使使用用场场合合、使使用用要要求求；根根据据原原辅料的来源和价格；根据现有的设备和工厂的可能条件。辅料的来源和价格；根据现有的设备和工厂的可能条件。 配方与加工过程配方与加工过程 101 成成型型加加工工方方法法: :包包括括挤挤出出、注注塑塑、吹吹塑塑、压压延延、模模塑塑、滚滚塑塑、搪塑等。搪塑等。 成型工艺条件：硬质成型工艺条件：硬质PVCPVC成型温度为成型温度为160160185185，软质，软质PVCPVC在在135135155155成型，随增塑剂量的多少而有所不同。成型，随增塑剂量的多少而有所不同。成型加工方法成型加工方法102聚氯乙烯的应用聚氯乙烯的应用（1）软）软PVC制品：密封材料、包装材料、玩具、薄制品：密封材料、包装材料、玩具、薄膜、片材等。膜、片材等。（2）硬）硬PVC制品：管材、型材、管件、注塑制件。制品：管材、型材、管件、注塑制件。（3）新的应用领域：发泡）新的应用领域：发泡PVC木塑复合材料。木塑复合材料。1032.4聚苯乙烯聚苯乙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)104目目 录录2.4.1聚苯乙烯的合成聚苯乙烯的合成2.4.2聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的结构2.4.3聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能2.4.4聚苯乙烯的加工与应用聚苯乙烯的加工与应用2.4.5其它苯乙烯类塑料其它苯乙烯类塑料105聚苯乙烯，聚苯乙烯，Polystyrene，简称，简称PS。聚聚苯苯乙乙烯烯分分为为无无规规、等等规规或或间间规规聚聚合合物物。无无规规聚聚苯苯乙乙烯也称为通用聚苯乙烯（烯也称为通用聚苯乙烯（GPPS）。）。分子式为：分子式为：概概 述述106o聚苯乙烯的基本特点聚苯乙烯的基本特点： 最早实现工业化生产的热塑性塑料品种最早实现工业化生产的热塑性塑料品种 价格较低，产量较大价格较低，产量较大 力学强度高，但韧性较差力学强度高，但韧性较差 透明性好，透光率高透明性好，透光率高 流动性较好，适合多种加工方法流动性较好，适合多种加工方法 概概 述述107o单体为苯乙烯单体为苯乙烯o自由基聚合自由基聚合o聚合反应条件简单聚合反应条件简单o合成方法：悬浮法、乳液法、本体法、溶液法合成方法：悬浮法、乳液法、本体法、溶液法o以本体法和悬浮法为主以本体法和悬浮法为主o本体法树脂纯度高，电绝缘性和透明性高，但本体法树脂纯度高，电绝缘性和透明性高，但分子量较低，力学性能较差。分子量较低，力学性能较差。o悬浮法树脂综合性能好，但纯度低于本体法。悬浮法树脂综合性能好，但纯度低于本体法。2.4.1聚苯乙烯的合成聚苯乙烯的合成108也也为为高高分分子子烃烃类类聚聚合合物物，主主链链为为饱饱和和碳碳- -碳碳链链，每每个个结结构构单单元元( (链链节节) )有有一一个个较较大大的的侧侧基基- -苯苯环环，结结构构单单元元以以头头- -尾尾方方式式键键接接。从从立立体体构构型型来来看看，通通用用级级PSPS基基本本上上是是无无规规立立构构的的线线型型高聚物。高聚物。2.4.2聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的结构化学结构稳定，带有弱极性化学结构稳定，带有弱极性通常为无规结构，规整性差，同时由于苯环的位阻效应，结晶能力弱通常为无规结构，规整性差，同时由于苯环的位阻效应，结晶能力弱苯环阻碍苯环阻碍C-CC-C键内旋，分子链较为僵硬键内旋，分子链较为僵硬苯环体积效应削弱了分子间相互作用，分子热运动较为容易苯环体积效应削弱了分子间相互作用，分子热运动较为容易109 常常温温下下质质硬硬且且脆脆，对对缺缺口口十十分分敏敏感感，拉拉伸伸至至屈屈服服点点附附近近即即断断裂裂。拉拉伸伸强强度度和和弯弯曲曲强强度度在在通通用用热热塑塑性性塑塑料料中中最最高高，冲冲击击强强度度很很小小，难难以以用用做做工工程程塑料。压缩强度较好，但高温下压缩变形很大。耐磨性差，耐蠕变性一般。塑料。压缩强度较好，但高温下压缩变形很大。耐磨性差，耐蠕变性一般。 耐耐热热性性能能不不好好，玻玻璃璃化化转转变变温温度度( (TgTg) )约约100100，热热变变形形温温度度仅仅为为70709090，长期使用温度仅为，长期使用温度仅为60608080。 耐低温性也不好耐低温性也不好，脆化温度为，脆化温度为-30-30。 热热导导率率低低且且不不随随温温度度高高低低而而变变化化，是是优优良良的的绝绝热热、保保温温、冷冷冻冻包包装装材料材料 易燃烧易燃烧，燃烧速度缓慢，燃烧时有黄烟产生，并带有松节油气味。，燃烧速度缓慢，燃烧时有黄烟产生，并带有松节油气味。2.4.3聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能110非极性烃类高聚物，吸水性很低，有非极性烃类高聚物，吸水性很低，有良好的介电性能良好的介电性能。非非极极性性聚聚合合物物，常常温温下下能能溶溶于于芳芳香香烃烃类类、酯酯类类、氯氯化化烃烃类类、甲甲乙乙酮酮等等溶溶剂剂，且可以利用这些溶剂对其制件进行粘接；，且可以利用这些溶剂对其制件进行粘接；不不溶溶于于脂脂肪肪烃烃类类、低低级级醇醇，也也不不溶溶于于乙乙醚醚、丙丙酮酮、苯苯酚酚、植植物物油油、水水及及各种盐溶液。各种盐溶液。一一些些非非溶溶剂剂烟烟煤煤油油、烷烷烃烃、高高级级醇醇等等，能能促促使使聚聚苯苯乙乙烯烯制制品品产产生生裂裂纹纹、开开裂裂等等不不良良现现象象。聚聚苯苯乙乙烯烯还还能能耐耐碱碱，耐耐酸酸，但但不不耐耐氧氧化化性性酸酸( (如如浓浓硝硝酸酸) )，也不耐氧化剂。此外，它的耐油性也差。，也不耐氧化剂。此外，它的耐油性也差。 透透明明性性好好是是PSPS最最大大的的特特点点：密密度度和和折折光光率率均均一一，可可见见光光区区内内没没有有选选择择吸吸收收，透透光光率率可可达达888892%92%。同同PCPC和和PMMAPMMA一一样样属属最最优优秀秀的的透透明明塑塑料料品种，称为三大透明塑料。品种，称为三大透明塑料。111加工性能加工性能粘粘度度小小，流流动动性性好好，加加工工温温度度范范围围( (T Tf fT Td d) )宽宽，容容易易成成型型加加工工的的塑塑料料。常常用用的的热热塑塑性性塑塑料料成成型型加加工工方方法法和和设设备备均均可可用于聚苯乙烯的成型加工。用于聚苯乙烯的成型加工。GPPSGPPS和和HIPSHIPS主主要要采采用用注注塑塑及及挤挤出出成成型型的的方方法法加加工工成成制制品品，美美国国挤挤出出成成型型制制品品占占PSPS总总消消费费量量的的4545左左右右，注注塑塑成成型型制制品占品占3535左右。左右。EPSEPS占占PSPS消费量的消费量的1515左右。左右。加加热热熔熔融融快快、塑塑化化效效率率高高、冷冷却却固固化化也也迅迅速速，且且不不结结晶晶、成型收缩率低，制品的尺寸稳定性非常好。成型收缩率低，制品的尺寸稳定性非常好。1122.4.4聚苯乙烯的加工与应用聚苯乙烯的加工与应用注塑注塑聚苯乙烯最重要的加工方法。成型温度范围宽。聚苯乙烯最重要的加工方法。成型温度范围宽。聚苯乙烯加工性能优良，可使用大多数的塑料成型聚苯乙烯加工性能优良，可使用大多数的塑料成型加工方法。最主要的加工方法有：加工方法。最主要的加工方法有：挤出挤出聚苯乙烯可用单螺杆挤出机挤出板、片、管、棒和薄膜。聚苯乙烯可用单螺杆挤出机挤出板、片、管、棒和薄膜。发泡发泡聚苯乙烯导热系数低。其发泡材料具有良好的隔热、隔聚苯乙烯导热系数低。其发泡材料具有良好的隔热、隔音等性能，且加工方便、价格低廉。音等性能，且加工方便、价格低廉。113发泡：发泡： 快餐饭盒、包装材料快餐饭盒、包装材料抗冲击：抗冲击： HIPSHIPS透明性：透明性： 光学仪器、透明模型、灯罩光学仪器、透明模型、灯罩光泽、着色性：光泽、着色性： 玩具、磁带盒、家具把手、梳子、牙刷把玩具、磁带盒、家具把手、梳子、牙刷把脆性：脆性： 制造窗制造窗“玻璃玻璃”、“玻璃玻璃”杯子（拍电影用）杯子（拍电影用）聚苯乙烯的应用聚苯乙烯的应用114（1）ABS（苯乙烯丁二烯丙稀腈共聚物）苯乙烯丁二烯丙稀腈共聚物）2.4.5其它苯乙烯类塑料其它苯乙烯类塑料Acrylonitrile-Butadiene-Styrene分子式为：(CH2-CH)(CH2-CH=CH-CH2)(CH2-CH)CNxyzn合成单体：丙烯腈丙烯腈2530丁二烯丁二烯2530苯乙烯苯乙烯40601151)ABS的制备的制备ABS的制备方法接枝法共混法接枝共混法乳液共混法乳液共混法熔融共混法熔融共混法悬浮聚合法悬浮聚合法乳液聚合法乳液聚合法本体聚合法本体聚合法本体悬浮聚合法本体悬浮聚合法首先合成二元共首先合成二元共聚物或均聚物聚物或均聚物1162)ABS的结构的结构oABS的结构主要与生产方法有关：的结构主要与生产方法有关： 接枝法接枝法：聚丁二烯链接枝苯乙烯：聚丁二烯链接枝苯乙烯-丙烯腈嵌段共聚丙烯腈嵌段共聚支链的三元共聚结构支链的三元共聚结构 共混法共混法：丁二烯：丁二烯-丙烯腈嵌段共聚物和苯乙烯丙烯腈嵌段共聚物和苯乙烯-丙烯丙烯腈嵌段共聚物的混合物腈嵌段共聚物的混合物 接枝接枝-共混法共混法：聚丁二烯链接枝苯乙烯：聚丁二烯链接枝苯乙烯-丙烯腈嵌段丙烯腈嵌段共聚支链的三元共聚物和苯乙烯共聚支链的三元共聚物和苯乙烯-丙烯腈嵌段共聚丙烯腈嵌段共聚物的混合物物的混合物oABS分子结构规整性很差，材料通常不能结晶。分子结构规整性很差，材料通常不能结晶。1173)各组分对各组分对ABS性能的影响性能的影响o聚丙烯腈组分：聚丙烯腈组分：耐热和耐化学腐蚀性好耐热和耐化学腐蚀性好o聚苯乙烯组分：聚苯乙烯组分：电性能、表面光泽性和电性能、表面光泽性和加工性能优良加工性能优良o聚丁二烯组分：聚丁二烯组分：韧性和耐寒性好韧性和耐寒性好118o三三组组分分单单体体的的用用量量可可进进行行调调整整，从从而而改改变变ABSABS树树脂脂的的使使用和加工性能。用和加工性能。o通通过过三三组组分分性性能能的的平平衡衡，使使ABSABS材材料料具具备备强强而而韧韧的的综综合合力力学学性性能能；具具备备良良好好的的高高弹弹延延展展性性；具具备备良良好好的的流流动动性性，同时熔体强度高。同时熔体强度高。oABSABS树树脂脂具具有有较较好好的的抗抗冲冲击击性性能能，高高刚刚性性、耐耐油油性性、耐耐低低温温性性、耐耐化化学学药药品品性性，机机械械强强度度和和电电器器性性能能优优良良；易易于于成成形形加加工工，加加工工尺尺寸寸稳稳定定性性好好，表表面面光光洁洁度度高高。容容易易涂涂装装、着着色色，还还可可以以进进行行表表面面电电镀镀、焊焊接接、热热压压和和粘粘结结等二次成形。等二次成形。4)ABS的性能的性能1195)ABS的加工与应用的加工与应用oABS的加工特性的加工特性吸水率较高，吸水率较高，0.30.8，加工前需要干燥，加工前需要干燥流动性适中，对剪切速率更为敏感流动性适中，对剪切速率更为敏感加工温度范围宽，加工温度范围宽，160240 成型收缩率较小，成型时易产生内应力成型收缩率较小，成型时易产生内应力oABS的加工方法：的加工方法：注射成型、挤出成型、压延成型、热成型、注射成型、挤出成型、压延成型、热成型、中空成型中空成型120ABS塑料是一种用途极为广泛的热塑性工程塑料，广泛用于机械工业、汽车工业、电子电气工业、仪器仪表工业、纺织工业和建筑工业。ABS的应用的应用121（2）HIPS（高抗冲聚苯乙烯）（高抗冲聚苯乙烯）2.4.5其它苯乙烯类塑料其它苯乙烯类塑料High-Impact Polystyrene是为克服聚苯乙烯脆性高的缺点而开发的聚是为克服聚苯乙烯脆性高的缺点而开发的聚苯乙烯改性品种，该材料发展迅速，产量已超过苯乙烯改性品种，该材料发展迅速，产量已超过聚苯乙烯和聚苯乙烯和ABS。通过在聚苯乙烯塑料中添加丁苯橡胶或顺丁通过在聚苯乙烯塑料中添加丁苯橡胶或顺丁橡胶来对聚苯乙烯增韧。橡胶来对聚苯乙烯增韧。在掺混在掺混1015的橡胶组分后，改性聚苯乙的橡胶组分后，改性聚苯乙烯的冲击强度可提高两倍以上。烯的冲击强度可提高两倍以上。1221）高抗冲聚苯乙烯的制备）高抗冲聚苯乙烯的制备机械共混法机械共混法接枝聚合法接枝聚合法共聚共混法共聚共混法即熔融共混。产物存在两相结构，冲击强度有所改善，即熔融共混。产物存在两相结构，冲击强度有所改善，但强度明显降低。但强度明显降低。将未硫化的橡胶粉末加入到苯乙烯单体中，用过氧化物将未硫化的橡胶粉末加入到苯乙烯单体中，用过氧化物引发，在橡胶链上接枝聚苯乙烯支链。产物呈均相结构，引发，在橡胶链上接枝聚苯乙烯支链。产物呈均相结构，冲击强度提高明显，对强度的影响较小。冲击强度提高明显，对强度的影响较小。用苯乙烯用苯乙烯/丁二烯丁二烯/苯乙烯共聚物与已增韧的聚苯乙烯进苯乙烯共聚物与已增韧的聚苯乙烯进行二次共混改性，产物的软化点和硬度明显升高。行二次共混改性，产物的软化点和硬度明显升高。1232）高抗冲聚苯乙烯的结构）高抗冲聚苯乙烯的结构接枝聚合法得到的高抗冲聚苯乙烯分子的主链由丁接枝聚合法得到的高抗冲聚苯乙烯分子的主链由丁二烯和苯乙烯嵌段共聚构成，支链主要是聚苯乙烯链。二烯和苯乙烯嵌段共聚构成，支链主要是聚苯乙烯链。与聚苯乙烯相比，主链上引入的橡胶单元中的与聚苯乙烯相比，主链上引入的橡胶单元中的C=C增加了链柔顺性，提高了聚苯乙烯的韧性。但不饱和键增加了链柔顺性，提高了聚苯乙烯的韧性。但不饱和键的引入使材料的耐老化性下降。的引入使材料的耐老化性下降。共聚的橡胶组分加入量很小，高抗冲聚苯乙烯的主共聚的橡胶组分加入量很小，高抗冲聚苯乙烯的主体结构仍为聚苯乙烯，其刚性好、易加工等优点得以保体结构仍为聚苯乙烯，其刚性好、易加工等优点得以保持。持。1243）高抗冲聚苯乙烯的性能）高抗冲聚苯乙烯的性能性能性能中抗冲中抗冲级级高抗冲高抗冲级级超高抗冲超高抗冲级级丁二丁二烯质烯质量分数量分数/345.114.5密度密度/（gcm-3）1.051.051.02维维卡卡软软化点化点/9410194弹弹性模量性模量/MPa310022001600拉伸拉伸强强度度/MPa24.620.013.3断裂伸断裂伸长长率率/1.43.517缺口冲缺口冲击击强强度度/（kJm-2）3.247.024.31254）高抗冲聚苯乙烯的加工与应用）高抗冲聚苯乙烯的加工与应用高抗冲聚苯乙烯的加工性能优良，其流动性较聚苯乙高抗冲聚苯乙烯的加工性能优良，其流动性较聚苯乙烯有所降低，但仍能适用注射成型、挤出成型、热成型、烯有所降低，但仍能适用注射成型、挤出成型、热成型、中空成型、发泡成型等加工方法。中空成型、发泡成型等加工方法。注射成型主要生产壳体制件和电子电气产品零部件。注射成型主要生产壳体制件和电子电气产品零部件。挤出成型生产挤出成型生产HIPS片材和板材。片材和板材。热成型是发展很快的热成型是发展很快的HIPS加工方法，可生产托盘、加工方法，可生产托盘、包装、壳体材料等。包装、壳体材料等。126高抗冲聚苯乙烯的应用主要有：高抗冲聚苯乙烯的应用主要有：壳体：电视机、电脑、空调、吸尘器等壳体：电视机、电脑、空调、吸尘器等零部件：电器、仪表、玩具、照明等零部件：电器、仪表、玩具、照明等托盘托盘低发泡泡沫领域：包装、家具、建筑材料低发泡泡沫领域：包装、家具、建筑材料1272.5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)128目目 录录2.5.1聚甲基丙烯酸甲酯的合成聚甲基丙烯酸甲酯的合成2.5.2聚甲基丙烯酸甲酯的结构聚甲基丙烯酸甲酯的结构2.5.3聚甲基丙烯酸甲酯的性能聚甲基丙烯酸甲酯的性能2.5.4聚甲基丙烯酸甲酯的加工与应用聚甲基丙烯酸甲酯的加工与应用129聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯，PolymethylMethacrylate，简简称称PMMA。是一种透明硬质塑料是一种透明硬质塑料,就是所谓的有机玻璃。就是所谓的有机玻璃。分子式为：分子式为：概概 述述130o聚甲基丙烯酸甲酯的基本特点聚甲基丙烯酸甲酯的基本特点： 透明性好，透光率高透明性好，透光率高 力学强度和韧性均较好力学强度和韧性均较好 热稳定性较差，熔体加工温度范围较窄热稳定性较差，熔体加工温度范围较窄 熔体粘度较大熔体粘度较大 可原位反应聚合成型（浇铸成型）可原位反应聚合成型（浇铸成型） 概概 述述1312.5.1聚甲基丙烯酸甲酯的合成聚甲基丙烯酸甲酯的合成o单体：甲基丙烯酸甲酯单体：甲基丙烯酸甲酯o单体中含有单体中含有CC键，在外界能量或引发剂作用键，在外界能量或引发剂作用下可进行加成聚合下可进行加成聚合o引发剂引发单体按自由基机理进行聚合引发剂引发单体按自由基机理进行聚合o合成方法：本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、合成方法：本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合溶液聚合o溶液聚合和乳液聚合分别用于制备胶粘剂和涂溶液聚合和乳液聚合分别用于制备胶粘剂和涂料料132本体聚合本体聚合o本体聚合的产物特点：平均分子量大、力学性本体聚合的产物特点：平均分子量大、力学性能和透明性好。能和透明性好。o用途：用于有机玻璃型材的浇铸成型。用途：用于有机玻璃型材的浇铸成型。o存在问题：散热困难、体积收缩、易产生气泡存在问题：散热困难、体积收缩、易产生气泡等。等。o聚合三段工艺：预聚合、聚合、高温处理。聚合三段工艺：预聚合、聚合、高温处理。133o悬浮聚合产物的特点：容易控制分子量、熔体流悬浮聚合产物的特点：容易控制分子量、熔体流动性好、力学和光学性能低于本体聚合。动性好、力学和光学性能低于本体聚合。o用途：产物造粒后用于注塑、挤出等成型加工。用途：产物造粒后用于注塑、挤出等成型加工。o介质：水介质：水o分散剂：聚乙烯醇、明胶、碳酸镁等分散剂：聚乙烯醇、明胶、碳酸镁等o引发剂：过氧化物或偶氮化合物引发剂：过氧化物或偶氮化合物opH值调节剂：磷酸氢钠值调节剂：磷酸氢钠o链转移剂：二氯乙烯或十二烷基硫醇链转移剂：二氯乙烯或十二烷基硫醇悬浮聚合悬浮聚合1342.5.2聚甲基丙烯酸甲酯的结构聚甲基丙烯酸甲酯的结构o极性甲酯基增加了聚合物的分子极性甲酯基增加了聚合物的分子间相互作用，分子链较刚硬，间相互作用，分子链较刚硬，Tg和力学强度较高。侧基极性使和力学强度较高。侧基极性使PMMA电绝缘性下降。电绝缘性下降。o分子链的刚硬和侧基位阻效应，分子链的刚硬和侧基位阻效应，导致导致PMMA结晶困难。结晶困难。o分子链的缠结和极性侧基的相互分子链的缠结和极性侧基的相互作用导致作用导致PMMA粘度高。粘度高。135 综合性能均衡。综合性能均衡。 无定形材料，透光性好。无定形材料，透光性好。 耐热和热稳定性不高耐热和热稳定性不高 耐磨和耐溶剂性不好耐磨和耐溶剂性不好特点特点2.5.3聚甲基丙烯酸甲酯的性能聚甲基丙烯酸甲酯的性能性能性能数数值值性能性能数数值值密度密度/（gcm-3）1.171.19弯曲弯曲强强度度/MPa110拉伸拉伸强强度度/MPa5577压缩压缩强强度度/MPa130弹弹性模量性模量/MPa24002800缺口冲缺口冲击击强强度度/（kJm-2）1214断裂伸断裂伸长长率率/2.56布氏硬度布氏硬度1824聚甲基丙烯酸甲酯的力学性能1362.5.4聚甲基丙烯酸甲酯的加工与应用聚甲基丙烯酸甲酯的加工与应用浇铸成型浇铸成型以单体甲基丙烯酸甲酯为主要原料，在型腔中直接反应以单体甲基丙烯酸甲酯为主要原料，在型腔中直接反应聚合成型板材、棒材和管材的间歇成型方法。采用本体聚合成型板材、棒材和管材的间歇成型方法。采用本体自由基聚合方式。产品分子量高，力学、光学和耐热性自由基聚合方式。产品分子量高，力学、光学和耐热性能优良。但只能成型简单形状制品，且效率较低。能优良。但只能成型简单形状制品，且效率较低。熔融加工熔融加工以悬浮法聚合得到的以悬浮法聚合得到的PMMA树脂为原料，采用注塑、挤树脂为原料，采用注塑、挤出等热塑性加工方法进行成型。由于出等热塑性加工方法进行成型。由于PMMA吸水率较高吸水率较高，成型前必须干燥。加工温度范围，成型前必须干燥。加工温度范围180230，分解温，分解温度度260。增大剪切而降低熔体粘度较为有效。增大剪切而降低熔体粘度较为有效。137（1 1）有机玻璃大量的被用来制造飞机驾驶舱的玻璃罩、轮船驾驶室的）有机玻璃大量的被用来制造飞机驾驶舱的玻璃罩、轮船驾驶室的 窗玻璃，以及坦克的了望孔玻璃，透明又结实，被誉为窗玻璃，以及坦克的了望孔玻璃，透明又结实，被誉为“透明的透明的 不锈钢不锈钢”、“透明的装甲透明的装甲”。 （2 2）在光学仪器工业上，人们则用有机玻璃制造各种照相机、双筒）在光学仪器工业上，人们则用有机玻璃制造各种照相机、双筒 望远镜、显微镜所用的透镜与光谱仪上的棱镜。望远镜、显微镜所用的透镜与光谱仪上的棱镜。（3 3）隐形眼镜（学名叫）隐形眼镜（学名叫“接膜眼镜接膜眼镜”、“接触眼镜接触眼镜”）。很小，圆形，）。很小，圆形， 重重0.0150.015克。克。 （4 4）人工角膜。在人工角膜中，用有机玻璃作为镜柱，周围环形架子）人工角膜。在人工角膜中，用有机玻璃作为镜柱，周围环形架子 用涤纶制造。人工角膜可用来治疗全角膜白斑病人，使他们重见用涤纶制造。人工角膜可用来治疗全角膜白斑病人，使他们重见 光明。光明。PMMA的应用的应用 138本章小结通用塑料的结构侧基支化结晶分子链柔顺性热稳定性分子极性结晶相互作用相互作用主链加工与性能139第三章第三章 工程塑料工程塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)140目目 录录3.1聚碳酸酯聚碳酸酯3.2聚酰胺聚酰胺3.3聚酯聚酯3.4聚醚类塑料聚醚类塑料3.5氟塑料氟塑料1413.1聚碳酸酯聚碳酸酯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)1423.1聚碳酸酯聚碳酸酯3.1.1聚碳酸酯的合成聚碳酸酯的合成3.1.2聚碳酸酯的结构聚碳酸酯的结构3.1.3聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能3.1.4聚碳酸酯的加工与应用聚碳酸酯的加工与应用143概述概述聚碳酸酯，Polycarbonate，简称PC。聚碳酸酯是在分子主链中含有碳酸酯结构的高分子化合物的总称。 聚碳酸酯的结构通式：144随着R基团的不同，可分成： 脂肪族聚碳酸酯 芳香族聚碳酸酯 或脂肪-芳香族聚碳酸酯概述概述145真正有实用价值的是芳香族聚碳酸酯真正有实用价值的是芳香族聚碳酸酯 双酚双酚A A型芳香族聚碳酸酯，型芳香族聚碳酸酯，是目前产量最大，用途最广是目前产量最大，用途最广的品种。其合成方法包括光的品种。其合成方法包括光气法和酯交换法两种。气法和酯交换法两种。双酚双酚A（4,4-二甲基二苯基丙烷）二甲基二苯基丙烷）概述概述146o聚碳酸酯的基本特点聚碳酸酯的基本特点： 力学性能优良，刚韧平衡力学性能优良，刚韧平衡 无定形材料，透明性好无定形材料，透明性好 热稳定性和耐热性较好热稳定性和耐热性较好 慢燃，离火后慢熄，具有一定的难燃性慢燃，离火后慢熄，具有一定的难燃性 熔体粘度很高，影响加工性能熔体粘度很高，影响加工性能 产品残留内应力较大，易发生应力开裂产品残留内应力较大，易发生应力开裂 概述概述147o酯交换法酯交换法 单体单体：双酚：双酚A A、碳酸二苯酯、碳酸二苯酯 条件条件：高温、高真空、碱性催化剂：高温、高真空、碱性催化剂 反应反应：酯交换反应，缩聚脱出苯酚：酯交换反应，缩聚脱出苯酚 优点优点：无溶剂、无毒性：无溶剂、无毒性 缺点缺点：反应时间长、设备要求高、分子量较低：反应时间长、设备要求高、分子量较低3.1.1聚碳酸酯的合成聚碳酸酯的合成148聚碳酸酯的合成聚碳酸酯的合成o光气法光气法 单体单体：双酚：双酚A A、光气（、光气（COClCOCl2 2） 反反应应：以以双双酚酚A A钠钠盐盐的的NaOHNaOH水水溶溶液液为为一一相相、以以通通入入光光气气的的二二氯氯甲甲烷烷为为另另一一相相，在在常常温温常常压压下下进进行界面缩聚行界面缩聚 优点优点：反应温度低、速度快、分子量较高：反应温度低、速度快、分子量较高 缺点缺点：消耗溶剂、有毒性、易着火：消耗溶剂、有毒性、易着火149苯环苯环是大共轭的芳香环，在分子主链上不能弯曲，减小分是大共轭的芳香环，在分子主链上不能弯曲，减小分子链的柔曲性，又减小聚合物在有机溶液中的溶解性和吸子链的柔曲性，又减小聚合物在有机溶液中的溶解性和吸水性。水性。刚硬的主链和侧基的阻碍作用，是分子链热运动极为困难，刚硬的主链和侧基的阻碍作用，是分子链热运动极为困难，因此聚碳酸酯通常以无定形状态存在。同时熔体的粘度非因此聚碳酸酯通常以无定形状态存在。同时熔体的粘度非常高，导致熔融加工较为困难。常高，导致熔融加工较为困难。3.1.2聚碳酸酯的结构聚碳酸酯的结构150苯撑苯撑和和羰基羰基使分子链刚性增加的影响超过了使分子链刚性增加的影响超过了氧基的相反作用。但氧基的存在使聚碳酸酯又具有相当的氧基的相反作用。但氧基的存在使聚碳酸酯又具有相当的韧性。韧性。羰基和氧基结合成的羰基和氧基结合成的酯基酯基是聚碳酸酯较易溶于极性有机溶是聚碳酸酯较易溶于极性有机溶剂的一个重要原因，也是聚碳酸酯的电绝缘性能不及非极剂的一个重要原因，也是聚碳酸酯的电绝缘性能不及非极性的聚乙烯和弱极性的聚苯乙烯的基本原因，它较易水解性的聚乙烯和弱极性的聚苯乙烯的基本原因，它较易水解而断裂。而断裂。151总体来看：总体来看：聚碳酸酯聚碳酸酯分子链刚性大分子链刚性大，致使，致使玻璃化转变温度较高玻璃化转变温度较高；分子间作用力和刚性分子链彼此缠结不易解除，使分子间作用力和刚性分子链彼此缠结不易解除，使分子间分子间相对滑动困难相对滑动困难，从而流动温度较高。，从而流动温度较高。链的刚性大又使高聚物在受力下的形变较小，尺寸稳定，链的刚性大又使高聚物在受力下的形变较小，尺寸稳定，并阻碍大分子取向和结晶，而当受外力强迫取向后不易松并阻碍大分子取向和结晶，而当受外力强迫取向后不易松弛，所以在制品中的弛，所以在制品中的残留内应力残留内应力难以消除。难以消除。由于相当大的刚性和较大的分子间作用力加强了一定的位由于相当大的刚性和较大的分子间作用力加强了一定的位阻，所以其机械强度也较高。阻，所以其机械强度也较高。152 物物理理性性能能：透透明明，微微黄黄色色或或白白色色，刚刚硬硬而而有有良良好好韧韧性性。具具有有良良好好的的透透光光能能力力，可可见见光光的的透透光光率率为为9090左左右右。密密度度为为1.2g/cm1.2g/cm3 3。收收缩缩率率小小而而收收缩缩均均匀匀。吸吸水水率率较较低低，常常温温时时为为0.13%0.13%左右，浸水后尺寸变化也很小。左右，浸水后尺寸变化也很小。 力力学学性性能能: :力力学学性性能能尤尤其其冲冲击击强强度度优优良良。尺尺寸寸稳稳定定性性好好，低低温温下下仍仍能能保保持持高高的的强强度度。缺缺点点是是：耐耐疲疲劳劳强强度度较较低低，较较易易产产生生应力开裂，使长期允许负荷较小；耐磨性欠佳。应力开裂，使长期允许负荷较小；耐磨性欠佳。 热热性性能能：耐耐热热性性、耐耐寒寒性性都都很很好好，使使用用温温度度范范围围较较宽宽(-(-100100130 130 )。缺缺点点是是流流动动温温度度高高，熔熔融融粘粘度度大大，流流动动性性差差，高高温温下下对对微微量量水水份份敏敏感感，遇遇冷冷收收缩缩加加快快等等，因因而而难难于于成成型型加加工工，对成型条件要求较苛刻。模具设计要求也高。对成型条件要求较苛刻。模具设计要求也高。 3.1.3聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能153 化化学学性性能能：具具有有一一定定的的耐耐化化学学腐腐蚀蚀蚀蚀能能力力，对对有有机机酸酸，稀稀的的无无机机酸酸、盐盐类类、油油、脂脂肪肪烃烃及及醇醇都都较较稳稳定定，但但不不耐耐氯氯烃烃、浓浓酸酸、稀稀碱碱等等。它它能能溶溶于于氯氯代代烃烃、二二氧氧六六环环、咀咀咬咬、四氢呋喃、三甲酸、噻吩和磷酸三甲酯等溶剂中。四氢呋喃、三甲酸、噻吩和磷酸三甲酯等溶剂中。 电电性性能能： 弱弱极极性性聚聚合合物物，其其介介电电性性能能一一般般。但但是是它它能能在在较较宽宽的的温温度度范范围围内内保保持持较较好好的的电电绝绝缘缘性性能能，频频率率变变化化对对它的相对介电常数、介电损耗因数影响较小。它的相对介电常数、介电损耗因数影响较小。 燃燃烧烧性性能能：慢慢燃燃，离离火火后后慢慢熄熄，火火焰焰呈呈黄黄色色，黑黑烟烟。燃燃烧后熔融、起泡，有臭味。烧后熔融、起泡，有臭味。聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能1543.1.4聚碳酸酯的加工与应用聚碳酸酯的加工与应用 聚碳酸酯的加工特性聚碳酸酯的加工特性: :吸水性低，对使用性能无影响，但必须干燥防加工降解。吸水性低，对使用性能无影响，但必须干燥防加工降解。熔体粘度很高，其对温度非常敏感，但对剪切速率不敏感。熔体粘度很高，其对温度非常敏感，但对剪切速率不敏感。热分解温度较高（热分解温度较高（330330），加工温度范围较宽。），加工温度范围较宽。成型收缩较小。成型收缩较小。成型时易产生内应力，需热处理消除内应力。成型时易产生内应力，需热处理消除内应力。155在在热热成成型型过过程程中中，聚聚碳碳酸酸酯酯颗颗粒粒中中的的水水分分不不仅仅会会使使制制品品产产生生银银丝丝或或发发泡泡等等缺缺陷陷，还还会会因因为为分分子子链链的的水水解解或或热热裂裂解解引引起起相相对对分分子子质质量量降降低低，显显著著降降低低强强度度。因因此此，在在成成型型加加工工之之前前，必必须须将将聚聚碳碳酸酸酯酯粒粒料料进进行行严严格格的的干干燥燥，使使其其含含水水量量( (质量分数质量分数) )在在0.020.02以下。以下。干燥条件为：干燥条件为：鼓风烘箱干燥：鼓风烘箱干燥：120-130120-130，8-12h8-12h，料层厚度小于料层厚度小于30mm30mm。真空干燥：真空干燥：110110，5.7kPa5.7kPa，6-8h6-8h，料层厚度小于料层厚度小于30mm30mm。聚碳酸酯的干燥聚碳酸酯的干燥156可用多种方法加工，包括注射成型、挤出成型、中空成型、压制成型等。可用多种方法加工，包括注射成型、挤出成型、中空成型、压制成型等。成型加工方法成型加工方法注塑注塑挤出挤出中空成型中空成型聚碳酸酯的主要加工方法之一。树脂分子量为聚碳酸酯的主要加工方法之一。树脂分子量为2.73.4万；万；模具需加热；成型后退火处理。模具需加热；成型后退火处理。聚碳酸酯型材、板片材的主要加工方法。树脂分子量一聚碳酸酯型材、板片材的主要加工方法。树脂分子量一般大于般大于3.4万；成型后应缓慢冷却。万；成型后应缓慢冷却。聚碳酸酯的熔体强度高，易中空成型，但吹胀压力一般聚碳酸酯的熔体强度高，易中空成型，但吹胀压力一般较高。可分为挤出吹塑和注射吹塑。较高。可分为挤出吹塑和注射吹塑。157聚碳酸酯的应用聚碳酸酯的应用注射成型产品的应用注射成型产品的应用注塑制品广泛应用于汽车、机械、电子、电器、光学、照明、注塑制品广泛应用于汽车、机械、电子、电器、光学、照明、包装、航空等领域。产品主要有设备零部件、光盘、灯罩、透包装、航空等领域。产品主要有设备零部件、光盘、灯罩、透明盖板、防护玻璃、安全帽等。明盖板、防护玻璃、安全帽等。挤出成型产品的应用挤出成型产品的应用挤出成型制品主要用于透明阳光板、绝缘材料和二次加工或冷加工的原料。挤出成型制品主要用于透明阳光板、绝缘材料和二次加工或冷加工的原料。中空成型产品的应用中空成型产品的应用中空成型制品主要有热水杯、中空成型制品主要有热水杯、矿泉水桶、包装容器。矿泉水桶、包装容器。1583.2聚酰胺聚酰胺高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)1593.2聚酰胺聚酰胺3.2.1聚酰胺的合成聚酰胺的合成3.2.2聚酰胺的结构聚酰胺的结构3.2.3聚酰胺的性能聚酰胺的性能3.2.4聚酰胺的加工与应用聚酰胺的加工与应用160聚酰胺，Polyamide， 简称PA，商品名为尼龙（Nylon）。是主链上含有许多重复酰胺基团(-HNCO-)的高分子化合物。按主链结构可分为：脂肪族聚酰胺、全芳香聚酰胺和半芳香聚酰胺等。脂肪族聚酰胺的分子结构如下：概述概述161 聚酰胺可由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可聚酰胺可由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可以是一种内酰胺的分子通过自聚而成。分子结构中主要由以是一种内酰胺的分子通过自聚而成。分子结构中主要由个酰胺基个酰胺基NHCO-NHCO-和若干个次甲基和若干个次甲基CHCH2 2- -或其他环烷基、或其他环烷基、芳香基构成。芳香基构成。聚酰胺聚酰胺n-NH(CH-NH(CH2 2) )n-1n-1CO-CO-n n 聚酰胺聚酰胺mnmn -NH(CH -NH(CH2 2) )m m-NHCO-(CH-NHCO-(CH2 2) )n-2n-2CO-CO-x x 品种很多，由氨基酸聚合而得的聚酰胺由氨基酸中的品种很多，由氨基酸聚合而得的聚酰胺由氨基酸中的碳原子数命名，而缩聚产物则由二元胺和二元酸中的碳原碳原子数命名，而缩聚产物则由二元胺和二元酸中的碳原子数命名，有聚酰胺子数命名，有聚酰胺3 3、6 6、1111、6666、610610、10101010等等。等等。概述概述162o聚酰胺的基本特点：聚酰胺的基本特点： 力学性能优良，变化范围宽力学性能优良，变化范围宽 结晶性塑料，分子间有氢键形成结晶性塑料，分子间有氢键形成 热稳定性、耐热性和耐寒性较好热稳定性、耐热性和耐寒性较好 可燃，燃烧缓慢，离火后多数可自熄可燃，燃烧缓慢，离火后多数可自熄 熔体粘度较低，熔体强度较差熔体粘度较低，熔体强度较差 吸水率高，影响尺寸稳定性吸水率高，影响尺寸稳定性概述概述163on型聚酰胺的合成型聚酰胺的合成 由由-氨氨基基酸酸自自缩缩聚聚或或由由内内酰酰胺胺开开环环聚聚合合得得到到，主主要要有有PA3、4、6、7、8、9、11、12等等。PA6由由己己内内酰酰胺胺开开环环聚合得到：聚合得到：3.2.1聚酰胺的合成聚酰胺的合成164omn型聚酰胺的合成型聚酰胺的合成由二元胺与二元酸缩聚得到，主要品种有：由二元胺与二元酸缩聚得到，主要品种有：PA66、69、610、1010、1212、1313。PA66采用己二胺与己二酸，先制得聚酰胺采用己二胺与己二酸，先制得聚酰胺66盐：盐：聚酰胺聚酰胺66盐在高温和水引发下缩聚为聚酰胺盐在高温和水引发下缩聚为聚酰胺66：1651）分子结构）分子结构(molecularstructure)3.2.2聚酰胺的结构聚酰胺的结构所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构，分子链所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构，分子链骨架由骨架由-C-N-组成，具有良好的柔顺性。组成，具有良好的柔顺性。分子链上规律交替排列酰胺基，分子链规整，结分子链上规律交替排列酰胺基，分子链规整，结晶能力强。晶能力强。酰胺基极性大，吸水率高，且能形成分子链间的酰胺基极性大，吸水率高，且能形成分子链间的氢键，氢键使分子间作用力增大，结晶能力增强，氢键，氢键使分子间作用力增大，结晶能力增强，熔点升高。熔点升高。166 链链段段中中重重复复出出现现的的酰酰胺胺基基团团上上的的氢氢，能能与与另另一一个个酰酰胺胺基基团团的的链链段段上上的的羰羰基基（CO）结结合合形形成成相相当当强强力力的的氢氢键键，使使结结构构发发生生结结晶晶化化，从从而而导导致致PA熔熔点点升升高高，具具有有优优异异的的耐耐热性和力学性能。热性和力学性能。不不同同的的聚聚酰酰胺胺其其单单体体含含有有C原原子子数数不不同同，使使形形成成氢氢键键的的比比例例数数及及氢氢键键沿沿分分子子链链分分布布的的疏疏密密程程度度不不同同，影影响响不不同同聚酰胺的结晶能力和熔点，也影响力学性能。聚酰胺的结晶能力和熔点，也影响力学性能。对对m型型聚聚酰酰胺胺，单单体体含含奇奇数数C原原子子，酰酰胺胺基基可可100形形成成氢氢键键；偶偶数数C原原子子，酰酰胺胺基基可可50形形成成氢氢键键。对对mn型型聚聚酰酰胺胺，两两种种单单体体均均含含偶偶数数C原原子子，酰酰胺胺基基可可100形形成成氢氢键键；只要有一种单体含奇数只要有一种单体含奇数C原子，只有原子，只有50形成氢键。形成氢键。2）氢键）氢键167物物理理性性能能：无无臭臭、无无味味、无无毒毒，淡淡黄黄色色至至琥琥珀珀色色半半透透明明或或不不透透明明的的固固体体。多多数数品品种种有有自自熄熄性性，也也有有可可燃燃的的，燃燃烧烧缓缓慢慢。相相对对密密度度一一般般为为1.01-1.151.01-1.15。具具有有较较大大的的吸吸水水率率，其其制品常因吸水而引起强度降低，尺寸稳定性受到影响。制品常因吸水而引起强度降低，尺寸稳定性受到影响。力学性能力学性能: : 具有优良的力学性能：具有优良的力学性能：较高的抗伸强度较高的抗伸强度(50-83MPa)(50-83MPa)和压缩强度和压缩强度(60-120MPa) (60-120MPa) 。弯曲强度在室温下约为拉伸强度的弯曲强度在室温下约为拉伸强度的1.51.5倍左右。倍左右。良好的冲击强度，但比聚碳酸酯，聚甲醛等低。良好的冲击强度，但比聚碳酸酯，聚甲醛等低。具有优良的耐摩擦性和耐磨耗性。具有优良的耐摩擦性和耐磨耗性。3.2.3聚酰胺的性能聚酰胺的性能168化学性能化学性能：能耐许多化学药品，但强酸和氧化剂能侵蚀聚酰胺。能耐许多化学药品，但强酸和氧化剂能侵蚀聚酰胺。电性能电性能：含有极性基团，具有不同程度的亲水性，因而电性能不够好，：含有极性基团，具有不同程度的亲水性，因而电性能不够好，适合于作工频绝缘材料。聚酰胺的电性能受含水量的影响很大。适合于作工频绝缘材料。聚酰胺的电性能受含水量的影响很大。加工流变性加工流变性：聚酰胺虽然是结晶性聚合物，但它的流变性和非结晶：聚酰胺虽然是结晶性聚合物，但它的流变性和非结晶性聚合物相似，粘度随温度的变化很大，即在熔融状态下的流变性性聚合物相似，粘度随温度的变化很大，即在熔融状态下的流变性接近牛顿流体。因此，在流动性差的时候，采用提高温度的办法来接近牛顿流体。因此，在流动性差的时候，采用提高温度的办法来降低熔体粘度。降低熔体粘度。热性能热性能: : 热软化温度范围较窄，具有比较明显的熔融温度。熔融温度热软化温度范围较窄，具有比较明显的熔融温度。熔融温度大多在大多在200200左右，但由于聚酰胺的稳定性较差，制品一般只能在左右，但由于聚酰胺的稳定性较差，制品一般只能在80-80-100100下使用。下使用。聚酰胺的性能聚酰胺的性能169干燥干燥：吸水率大，高温下易氧化变色降解，因此成型加工前必须进行干：吸水率大，高温下易氧化变色降解，因此成型加工前必须进行干燥处理，干燥至含水量在燥处理，干燥至含水量在0.10.1-0.3-0.3以下。最好采用真空干燥，既快速以下。最好采用真空干燥，既快速又可防止氧化变色。又可防止氧化变色。3.2.4聚酰胺的加工与应用聚酰胺的加工与应用170成成型型温温度度：具具体体品品种种的的成成型型温温度度略略有有不不同同。共共同同特特点点是是熔熔融融温温度度范范围围窄窄，一一般般仅仅1010左左右右，目目此此成成型型加加工工时时，必必须须严严格格控控制制成成型型温温度度。特特别别是是注注射射成成型型时时，聚聚酰酰胺胺易易产产生生“流流涎涎”现现象象。喷喷嘴嘴必必须须加加热热保保温温或或采采用用弹弹簧簧针针阀阀式式喷喷嘴嘴，以以免免漏漏料料，模具最好有加热和冷却装置。模具最好有加热和冷却装置。成成型型收收缩缩率率及及后后处处理理：结结晶晶性性聚聚合合物物，随随熔熔体体在在型型腔腔中中的的冷冷却却，会会结结晶晶产产生生较较大大的的收收缩缩。熔熔点点和和结结晶晶性性是是影影响响聚聚酰酰胺胺成成型型收收缩缩率率的的主主要要因因素素。因因此此，聚聚酰酰胺胺制制品品成成型型后后收收缩缩率率大大，一一般般为为2 2-3-3。除除模模具具设设计计和和模模具具制制造造考考虑虑精精确确的的尺尺寸寸外外，制品应进行后处理。后处理温度制品应进行后处理。后处理温度80-100,80-100,时间时间1-2h1-2h。171 PAPA具有很高的机械强度、熔点高、耐磨、耐油、耐热具有很高的机械强度、熔点高、耐磨、耐油、耐热性能优良等优点，早期用于汽车零件，随后广泛用于电气性能优良等优点，早期用于汽车零件，随后广泛用于电气电子零件、家具、建材、薄膜、单丝等领域。电子零件、家具、建材、薄膜、单丝等领域。 PAPA是是汽汽车车上上应应用用最最早早和和用用量量最最大大的的通通用用工工程程塑塑料料之之一一。广广泛泛应应用用于于汽汽车车的的泵泵、储储水水槽槽、燃燃油油箱箱、各各类类管管道道、接接线线盒盒、配配电电盘盘器器件件、发发动动机机传传动动链链、反反光光镜镜外外罩罩、过过滤滤器器等等部件中。部件中。 应用应用1723.3聚酯聚酯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)1733.3聚酯聚酯3.3.1聚酯的合成聚酯的合成3.3.2聚酯的结构聚酯的结构3.3.3聚酯的性能聚酯的性能3.3.4聚酯的加工与应用聚酯的加工与应用174聚酯是一类含有酯键的聚合物，分子通式为：概述概述主要有脂肪族聚酯和芳香族聚酯，脂肪族聚酯主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。脂肪族聚酯的结构通式为：175概述概述o聚酯的基本特点：聚酯的基本特点： 力学性能较平衡，玻纤增强后强度高力学性能较平衡，玻纤增强后强度高 结晶性塑料，亦可获得非结晶产品（透明）结晶性塑料，亦可获得非结晶产品（透明） 可燃，燃烧缓慢，离火后继续燃耗可燃，燃烧缓慢，离火后继续燃耗 熔体粘度较低，粘度对剪切敏感熔体粘度较低，粘度对剪切敏感 吸水率虽较低，但高温下聚酯易水解吸水率虽较低，但高温下聚酯易水解 玻纤增强后，聚酯的耐热温度显著提高玻纤增强后，聚酯的耐热温度显著提高176o通过二元酸与二元醇的缩聚反应制备。通过二元酸与二元醇的缩聚反应制备。o二元酸单体：对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯二元酸单体：对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯o二元醇单体：乙二醇或二元醇单体：乙二醇或1,4-1,4-丁二醇丁二醇o聚合方法：熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚聚合方法：熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚o熔融缩聚分两步：二元酸和二元醇在催化作用熔融缩聚分两步：二元酸和二元醇在催化作用下进行酯化（或酯交换）反应，合成对苯二甲下进行酯化（或酯交换）反应，合成对苯二甲酸双羟烷基酯；然后在高温真空下缩聚得到聚酸双羟烷基酯；然后在高温真空下缩聚得到聚合物。合物。3.3.1聚酯的合成聚酯的合成1773.3.2聚酯的结构聚酯的结构聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）PET是一种缩合聚合物，具有以下结构：脂肪族聚酯的结构通式：脂肪族聚酯的结构通式：178结构对性能的影响结构对性能的影响o线型分子，结构规整，易取向和结晶线型分子，结构规整，易取向和结晶o柔性亚甲基链柔性亚甲基链 提供一定的分子柔性，影响玻璃化转变温度提供一定的分子柔性，影响玻璃化转变温度o刚性苯环刚性苯环 分子链刚硬，强度高、耐热性好、耐溶剂性好、分子链刚硬，强度高、耐热性好、耐溶剂性好、电性能优良电性能优良o极性酯基极性酯基 分子间相互作用高，更高强度、吸水和水解性分子间相互作用高，更高强度、吸水和水解性较为突出较为突出179o基本性能：结晶时通常为乳白色不透明固体，基本性能：结晶时通常为乳白色不透明固体，PET结晶度低或不结晶时，可半透明或透明；密度较高，结晶度低或不结晶时，可半透明或透明；密度较高，且明显受结晶度影响。且明显受结晶度影响。o力学性能：纯聚酯树脂的拉伸强度力学性能：纯聚酯树脂的拉伸强度5365MPa，无，无缺口冲击强度较好，但对缺口敏感。玻纤增强后强缺口冲击强度较好，但对缺口敏感。玻纤增强后强度变化显著，加入度变化显著，加入30玻纤，拉伸强度可达玻纤，拉伸强度可达130140MPa。o热性能：纯树脂的耐热性不高，通常长期使用温度热性能：纯树脂的耐热性不高，通常长期使用温度低于低于60，但玻纤增强后显著提高，加入，但玻纤增强后显著提高，加入30玻纤，玻纤，PBT热变形温度可达热变形温度可达210，PET可达可达240。o燃烧性：缓慢燃烧，离火继续燃烧。燃烧性：缓慢燃烧，离火继续燃烧。3.3.3聚酯的性能聚酯的性能180o电性能：常温电性能较好，但随温度升高，极性酯电性能：常温电性能较好，但随温度升高，极性酯基的活动性提高，电性能有所降低。基的活动性提高，电性能有所降低。o耐化学试剂性：常温下能耐除强酸、强碱外的其他耐化学试剂性：常温下能耐除强酸、强碱外的其他化学试剂，高温下不耐稀碱。化学试剂，高温下不耐稀碱。o耐溶剂性：对非极性溶剂很稳定，对多数极性溶剂耐溶剂性：对非极性溶剂很稳定，对多数极性溶剂也较稳定；可溶于苯甲醇、硝基苯、三甲酚以及一也较稳定；可溶于苯甲醇、硝基苯、三甲酚以及一些混合溶剂。些混合溶剂。o耐老化性：耐光老化性较好，耐热老化性优异；玻耐老化性：耐光老化性较好，耐热老化性优异；玻纤增强后耐光老化性提高。纤增强后耐光老化性提高。o耐磨性能优异，摩擦系数很小。耐磨性能优异，摩擦系数很小。181o聚酯的加工特性聚酯的加工特性吸水率较低，但易引起聚酯熔融水解，需干燥吸水率较低，但易引起聚酯熔融水解，需干燥分解温度较低（分解温度较低（300），加工温度范围窄），加工温度范围窄熔体粘度较低，易加工，粘度对剪切变化更敏感熔体粘度较低，易加工，粘度对剪切变化更敏感结晶收缩明显，收缩率高，且存在各向异性结晶收缩明显，收缩率高，且存在各向异性3.3.4聚酯的加工与应用聚酯的加工与应用182聚酯可用多种方法加工，主要有注射成型、挤出成型和中空成型。聚酯可用多种方法加工，主要有注射成型、挤出成型和中空成型。成型加工方法成型加工方法注塑注塑挤出挤出中空成型中空成型主要用于主要用于PET增强材料和增强材料和PBT材料。因聚酯粘度较低，材料。因聚酯粘度较低，要注意防止要注意防止“流延流延”。制品通常要进行后处理。制品通常要进行后处理。主要用于制备主要用于制备PET双向拉伸薄膜和双向拉伸薄膜和PBT薄膜及板材。薄膜及板材。仅用于仅用于PET材料，采用注材料，采用注-拉拉-吹工艺生产各种吹工艺生产各种PET瓶。瓶。183聚酯的应用聚酯的应用PET薄膜的薄膜的生产与应用生产与应用PET瓶的生产与应用瓶的生产与应用PET注塑产品及纤维注塑产品及纤维PBT纤维纤维PBT注塑制品注塑制品1843.4聚醚类塑料聚醚类塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)1853.4聚醚类塑料聚醚类塑料3.4.1聚甲醛聚甲醛3.4.2聚苯醚聚苯醚3.4.3聚苯硫醚聚苯硫醚3.4.4聚醚醚酮聚醚醚酮186概述概述o分子主链含有醚键或硫醚键的聚合物及其塑料分子主链含有醚键或硫醚键的聚合物及其塑料统称为聚醚类塑料。统称为聚醚类塑料。o分子结构通式为：分子结构通式为：o主要品种有：聚甲醛、聚苯醚、氯化聚醚、聚主要品种有：聚甲醛、聚苯醚、氯化聚醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮等苯硫醚、聚醚醚酮等或或187聚甲醛聚甲醛是一种具有优异综合性能的工程塑料，硬度大、耐磨是一种具有优异综合性能的工程塑料，硬度大、耐磨性强、耐疲劳和弹性好，化学稳定性高，有突出的耐溶剂性，性强、耐疲劳和弹性好，化学稳定性高，有突出的耐溶剂性，良好的热性能和电绝缘性，吸水性低及尺寸稳定性好等优点。良好的热性能和电绝缘性，吸水性低及尺寸稳定性好等优点。聚甲醛聚甲醛被用来替代金属，广泛用于汽车、电子电气、精密机被用来替代金属，广泛用于汽车、电子电气、精密机械和五金建材行业。械和五金建材行业。聚甲醛聚甲醛的缺点是：缺口冲击强度较低，热稳定性差，容易老的缺点是：缺口冲击强度较低，热稳定性差，容易老化，加工难度较大。化，加工难度较大。3.4.1聚甲醛聚甲醛1881）聚甲醛的结构）聚甲醛的结构o均聚甲醛结构均聚甲醛结构o共聚甲醛结构共聚甲醛结构189聚甲醛的结构特点聚甲醛的结构特点o主链含有主链含有C-O键，分子链柔顺性好，结晶能键，分子链柔顺性好，结晶能力强，结晶速度快力强，结晶速度快o尽管尽管C-O键具有一定的极性，但高度结晶束键具有一定的极性，但高度结晶束缚了偶极矩的运动，仍保持良好的电绝缘性缚了偶极矩的运动，仍保持良好的电绝缘性和介电性能和介电性能o分子链上存在半缩醛结构的端基，对热很不分子链上存在半缩醛结构的端基，对热很不稳定。稳定。190o基基本本性性能能：淡淡黄黄色色或或白白色色，粉粉状状或或粒粒状状固固体体，半透明或不透明，表面有光泽，硬而致密。半透明或不透明，表面有光泽，硬而致密。o力力学学性性能能：综综合合力力学学性性能能好好，最最接接近近金金属属材材料料；硬硬度度大大、模模量量高高、强强度度好好、冲冲击击性性能能优优良良；疲疲劳强度高、耐磨性优异、蠕变性和吸水性小。劳强度高、耐磨性优异、蠕变性和吸水性小。o热热性性能能：热热变变形形温温度度高高，耐耐热热性性较较好好，长长期期使使用用温温度度可可达达120，短短期期使使用用可可达达160 ；但但热稳定性不好，已在加工中热分解。热稳定性不好，已在加工中热分解。2）聚甲醛的性能）聚甲醛的性能191o电电性性能能：电电绝绝缘缘性性较较好好，几几乎乎不不受受温温度度和和湿湿度度的的影影响响；介介电电常常数数和和介介电电损损耗耗受受频频率率和和温温度度的的影响很小。影响很小。o燃燃烧烧性性能能：易易燃燃，离离火火后后继继续续燃燃烧烧，有有熔熔融融滴滴落、且有刺激性气体生成，火焰上黄下蓝。落、且有刺激性气体生成，火焰上黄下蓝。o化化学学性性能能：弱弱极极性性结结晶晶聚聚合合物物，具具有有良良好好的的耐耐溶溶剂剂性性，特特别别是是耐耐有有机机溶溶剂剂。不不耐耐强强酸酸和和氧氧化化剂、酚类、有机卤化物及强极性有机溶剂。剂、酚类、有机卤化物及强极性有机溶剂。192o聚甲醛的加工特性聚甲醛的加工特性 吸吸水水性性：吸吸水水率率不不高高，且且水水份份对对性性能能和和加加工工影影响响较较小小，对外观要求严格时进行干燥。对外观要求严格时进行干燥。 加加工工温温度度：均均聚聚甲甲醛醛熔熔融融范范围围窄窄，晶晶体体熔熔融融后后方方能能加加工工；热热分分解解温温度度较较低低，通通常常加加工工温温度度范范围围较较窄窄（190230），需严格控制温度。），需严格控制温度。 流流变变性性：熔熔体体粘粘度度对对温温度度依依赖赖性性较较小小，但但对对剪剪切切速速率率变化更为敏感。变化更为敏感。 成成型型收收缩缩：收收缩缩率率较较大大，容容易易产产生生缩缩痕痕；制制品品表表面面硬硬度高，脱模容易产生缺陷。度高，脱模容易产生缺陷。3）聚甲醛的加工）聚甲醛的加工193可用多种方法加工，主要有注射成型、挤出成型和二次加工。可用多种方法加工，主要有注射成型、挤出成型和二次加工。聚甲醛的成型加工方法聚甲醛的成型加工方法注射成型注射成型挤出成型挤出成型二次加工二次加工聚甲醛的最主要加工方法。成型温度聚甲醛的最主要加工方法。成型温度190200。嵌件预热。嵌件预热。用于挤出的聚甲醛分子量较高。成型温度用于挤出的聚甲醛分子量较高。成型温度180210。机加工发热较小，适宜切削加工。机加工发热较小，适宜切削加工。194聚聚2,6-二甲基二甲基-1,4-苯醚，简称聚苯醚（苯醚，简称聚苯醚（Polypheoylene oxide, PPO）1959年由美国通用电器公司开发成功，年由美国通用电器公司开发成功，1964年投入市场。聚苯醚具有年投入市场。聚苯醚具有优良的物理力学性能、耐热性和电绝缘性，但由于其熔体流动性差、加优良的物理力学性能、耐热性和电绝缘性，但由于其熔体流动性差、加工困难、制品易开裂和价格昂贵而使其应用受到限制。工困难、制品易开裂和价格昂贵而使其应用受到限制。为改善聚苯醚的加工性能，将聚苯乙烯与之共混得到了改性聚苯醚材料，为改善聚苯醚的加工性能，将聚苯乙烯与之共混得到了改性聚苯醚材料，加工性能优良，价格低廉。从而得到广泛应用。加工性能优良，价格低廉。从而得到广泛应用。3.4.2聚苯醚聚苯醚1951）聚苯醚的结构）聚苯醚的结构o聚苯醚的结构式为：聚苯醚的结构式为：o苯环苯环 分子链刚性，强度高、耐热和热稳定性好分子链刚性，强度高、耐热和热稳定性好o醚键醚键 分子链柔性和分子间相互作用分子链柔性和分子间相互作用o分子结构规整，可结晶，但分子链刚性高，一般生分子结构规整，可结晶，但分子链刚性高，一般生成无定形聚合物。成无定形聚合物。196o物理力学性能：琥珀色透明固体，密度物理力学性能：琥珀色透明固体，密度1.06，难，难燃、耐磨、无毒。强度高，韧性好，耐蠕变性能优燃、耐磨、无毒。强度高，韧性好，耐蠕变性能优良。良。o热性能：玻璃化转变温度和熔点高，耐热和耐寒性热性能：玻璃化转变温度和熔点高，耐热和耐寒性均优良，长期使用温度范围宽，短期使用温度最高均优良，长期使用温度范围宽，短期使用温度最高可达可达205。o电性能：极性低，电绝缘性十分优异，介电常数和电性能：极性低，电绝缘性十分优异，介电常数和介电损耗在工程塑料中最低。介电损耗在工程塑料中最低。o化学性能：具有优良的化学稳定性，卤代烃可使其化学性能：具有优良的化学稳定性，卤代烃可使其溶胀。溶胀。2）聚苯醚的性能）聚苯醚的性能197o聚苯醚的加工特性聚苯醚的加工特性 吸水率低，一般不进行干燥处理吸水率低，一般不进行干燥处理 熔体粘度高，粘度受温度影响明显熔体粘度高，粘度受温度影响明显 成型收缩率低，易成型精密制件成型收缩率低，易成型精密制件 制品易产生内应力，需加模温和后处理制品易产生内应力，需加模温和后处理3）聚苯醚的加工）聚苯醚的加工198聚苯硫醚（聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，PPS）是分子主链上含）是分子主链上含有苯硫基的热塑性工程塑料。有苯硫基的热塑性工程塑料。1968年开发投入工业化生产，发展迅速。年开发投入工业化生产，发展迅速。具有突出的耐热性和化学稳定性，且刚性和电绝缘性优异，具具有突出的耐热性和化学稳定性，且刚性和电绝缘性优异，具有自阻燃性。有自阻燃性。从结构上可将聚苯硫醚分为两类：支链型热塑性聚合物和线型从结构上可将聚苯硫醚分为两类：支链型热塑性聚合物和线型热固性树脂。热固性树脂。3.4.3聚苯硫醚聚苯硫醚1991）聚苯硫醚的结构）聚苯硫醚的结构o聚苯硫醚的结构式为聚苯硫醚的结构式为o分子结构规整，分子链具有一定柔性，结晶能分子结构规整，分子链具有一定柔性，结晶能力较强。力较强。o硫原子未饱和，受热时进一步反应而不使主链硫原子未饱和，受热时进一步反应而不使主链断裂，材料分解温度提高。断裂，材料分解温度提高。o硫醚键结构是分子链刚性和柔性较为平衡。硫醚键结构是分子链刚性和柔性较为平衡。200o聚苯硫醚为白色固体，密度较高（聚苯硫醚为白色固体，密度较高（1.341.34）。）。o力学性能：强度高，刚性好，耐蠕变性能优良，力学性能：强度高，刚性好，耐蠕变性能优良，但缺口冲击强度较低。但缺口冲击强度较低。o耐热性能：耐热性优异，熔点高，热变形温度耐热性能：耐热性优异，熔点高，热变形温度可达可达260260。o电绝缘性：分子无极性，电绝缘性十分优异。电绝缘性：分子无极性，电绝缘性十分优异。o耐化学试剂性：优异，仅不耐强氧化性酸。耐化学试剂性：优异，仅不耐强氧化性酸。o耐候性和阻燃性优良。耐候性和阻燃性优良。2）聚苯硫醚的性能）聚苯硫醚的性能201o聚苯硫醚加工流动性好，使用多种加工方法。聚苯硫醚加工流动性好，使用多种加工方法。吸水率低，加工前可不干燥；虽为结晶性塑料，吸水率低，加工前可不干燥；虽为结晶性塑料，但成型收缩率低，制品尺寸精度高。但成型收缩率低，制品尺寸精度高。o聚苯硫醚的加工方法：聚苯硫醚的加工方法： 注射成型注射成型 模压成型模压成型 挤出成型挤出成型 喷涂成型喷涂成型3）聚苯硫醚的加工）聚苯硫醚的加工202聚醚醚酮（聚醚醚酮（Polyetherether Ketone，PEEK）是醚键和酮键链）是醚键和酮键链接的苯环构成大分子链的聚醚酮类聚合物的代表品种。接的苯环构成大分子链的聚醚酮类聚合物的代表品种。聚醚醚酮具有优异的耐热性能，可在聚醚醚酮具有优异的耐热性能，可在240以上连续使用。同以上连续使用。同时具有优异的力学性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐水性、时具有优异的力学性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐水性、耐辐射性和耐燃性。耐辐射性和耐燃性。3.4.4聚醚醚酮聚醚醚酮2031）聚醚醚酮的结构）聚醚醚酮的结构o聚醚醚酮的结构式为：聚醚醚酮的结构式为：o由苯环、醚键和酮基连接组成的线型结构。由苯环、醚键和酮基连接组成的线型结构。o两个苯环与酮基形成的二苯酮及苯环提高了分子链两个苯环与酮基形成的二苯酮及苯环提高了分子链的刚性，醚键提高了柔性，柔顺性高于聚苯醚。的刚性，醚键提高了柔性，柔顺性高于聚苯醚。o分子结构规整，可结晶，结晶度通常小于分子结构规整，可结晶，结晶度通常小于4040。o分子极性，相互作用大，材料力学性能提高。分子极性，相互作用大，材料力学性能提高。204o力学性能：强度高，刚性好，韧性较高，断裂力学性能：强度高，刚性好，韧性较高，断裂伸长率较高，但对缺口有一定敏感性；抗蠕变伸长率较高，但对缺口有一定敏感性；抗蠕变性和抗疲劳性突出。性和抗疲劳性突出。o耐热性能：优异，熔点为耐热性能：优异，熔点为334334。最高使用温度。最高使用温度可达可达240240，玻纤增强后热变形温度可达，玻纤增强后热变形温度可达286286。o电绝缘性：优良电绝缘性：优良o化学稳定性：良好化学稳定性：良好2）聚醚醚酮的性能）聚醚醚酮的性能205o聚醚醚酮为线型分子结构，热塑性加工性能较聚醚醚酮为线型分子结构，热塑性加工性能较好，加工温度较高，熔体粘度较大；但仍能满好，加工温度较高，熔体粘度较大；但仍能满足注射成型、挤出成型、压制成型等加工方法足注射成型、挤出成型、压制成型等加工方法的要求。的要求。o主要应用于：船舶、核电、油井、电子、机械、主要应用于：船舶、核电、油井、电子、机械、航空航天等领域。用作耐热线缆包覆、高温接航空航天等领域。用作耐热线缆包覆、高温接线柱、电机绝缘材料、传感器、活塞环等耐热线柱、电机绝缘材料、传感器、活塞环等耐热零部件。零部件。3）聚醚醚酮的加工与应用）聚醚醚酮的加工与应用2063.5聚四氟乙烯聚四氟乙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)207聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethyene,PTFEPolytetrafluoroethyene,PTFE）其结构为：其结构为： 概述概述208 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 在液态空气中不会变脆，在沸水中不会变软。从零下269.3的低温（离绝对零度只差4）到250的高温，都可应用。 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 又非常耐腐蚀，不论是强酸浓碱，如硫酸、盐酸、硝酸、王水、烧碱，还是强氧化剂，如重镉酸钾、高锰酸钾。也就是说，它的化学稳定性，超过了玻璃、陶瓷、不锈钢以至金、铂等，因为玻璃、陶瓷怕碱，不锈钢、金子、铂在王水中也会被溶解。据试验，只有熔融的碱金属、三氟化氯与元素氟这三种耐腐蚀最强的化学药品，才能在高温下侵蚀聚四氟乙烯。 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 在水中不会被浸湿，也不会膨胀。据试验，在水中浸泡了一年，重量也没有增加，至今，人们还没发现，有哪一种溶剂，能够在高温下使聚四氟乙烯塑料膨胀。 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 的介电性能也很好，它的介电性能既与频率无关，也不随温度而改变。 性质性质209应用应用（1）化学工业：用它作耐腐蚀材料，如制造反应罐、蓄电池壳、管子、过 滤板；在电器工业上，在金属裸线外包上15微米厚的聚四氟乙烯就 能很好的使电线彼此绝缘。 （2）机械工业：因为聚四氟乙烯塑料的表面异常光滑，所以用它制造的 轴承、活塞环，不需要任何润滑剂。用它制造的雪橇，在冰雪上滑 行如飞。 （3）医药工业：可以用聚四氟乙烯塑料制造人造骨骼、软骨与外科器 械，因为它对人体无害，而且可以用酒精、高压罐加热等方法消毒。 210第四章第四章 热固性树脂及塑料热固性树脂及塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)211概述概述o以含有多个可反应官能团的低相对分子质量单体或以含有多个可反应官能团的低相对分子质量单体或预聚物为主体，加入（或不加）固化剂、填料等添预聚物为主体，加入（或不加）固化剂、填料等添加剂构成的复合物称为热固性树脂。加剂构成的复合物称为热固性树脂。o热固性树脂通常为液态或受热时可熔融塑化的固态热固性树脂通常为液态或受热时可熔融塑化的固态物料，成型时具有流动性，但具有反应活性，在一物料，成型时具有流动性，但具有反应活性，在一定条件下化学交联而固化。定条件下化学交联而固化。o热固性树脂固化后称为热固性塑料。热固性树脂固化后称为热固性塑料。o热固性树脂主要有：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树热固性树脂主要有：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。脂、不饱和聚酯树脂等。212目目 录录4.1酚醛树脂及其塑料酚醛树脂及其塑料4.2环氧树脂及其塑料环氧树脂及其塑料4.3不饱和聚酯树脂及其塑料不饱和聚酯树脂及其塑料2134.1酚醛树脂及其塑料酚醛树脂及其塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)214概述概述o酚类化合物和醛类化合物，在催化剂存在下，酚类化合物和醛类化合物，在催化剂存在下，经缩聚反应而得到的合成树脂，统称酚醛树经缩聚反应而得到的合成树脂，统称酚醛树脂，其中以苯酚和甲醛缩聚得到的酚醛树脂脂，其中以苯酚和甲醛缩聚得到的酚醛树脂最为重要。最为重要。o可分为酸法酚醛树脂和碱法酚醛树脂。可分为酸法酚醛树脂和碱法酚醛树脂。o以酚醛树脂为基础，加入填料等添加剂而制以酚醛树脂为基础，加入填料等添加剂而制得的塑料，称为酚醛塑料。得的塑料，称为酚醛塑料。215概述概述o酚醛树脂及其塑料的特点酚醛树脂及其塑料的特点 最早的合成树脂（最早的合成树脂（18721872） 最早工业化生产（最早工业化生产（19071907） 产量占合成树脂总产量的产量占合成树脂总产量的4 46 6，居第六位，居第六位 较高的机械强度、耐热性、耐烧蚀性、耐酸、较高的机械强度、耐热性、耐烧蚀性、耐酸、耐磨性、良好的电绝缘性耐磨性、良好的电绝缘性2164.1酚醛树脂及其塑料酚醛树脂及其塑料4.1.1酚醛树脂的制备酚醛树脂的制备4.1.2酚醛树脂的结构与性能酚醛树脂的结构与性能4.1.3酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料2174.1.1酚醛树脂的制备酚醛树脂的制备o反应特点反应特点 逐步反应、中间产物稳定逐步反应、中间产物稳定 反应平衡常数大，具有不可逆性反应平衡常数大，具有不可逆性 反应主要受催化剂浓度、温度和时间的影响反应主要受催化剂浓度、温度和时间的影响o主要原料主要原料 酚类：苯酚、甲酚、间苯二酚酚类：苯酚、甲酚、间苯二酚 醛类：甲醛、糠醛醛类：甲醛、糠醛218影响反应的因素影响反应的因素原料种类的影响原料种类的影响o酚类单体的官能度影响最大：单官能度的酚不酚类单体的官能度影响最大：单官能度的酚不能生成树脂；二官能度的酚只能生成不能进一能生成树脂；二官能度的酚只能生成不能进一步固化交联的树脂；三官能度的酚能生成可进步固化交联的树脂；三官能度的酚能生成可进一步固化交联的树脂。一步固化交联的树脂。o不同类型酚的反应活性如下：不同类型酚的反应活性如下：o醛类的活性主要影响反应的快慢醛类的活性主要影响反应的快慢219原料配比的影响原料配比的影响o酚过量，先生成邻位和对位羟甲基酚：酚过量，先生成邻位和对位羟甲基酚：o然后缩合，生成二羟基二苯基甲烷：然后缩合，生成二羟基二苯基甲烷：o再进一步反应，生成线型低分子量树脂。再进一步反应，生成线型低分子量树脂。220o醛过量，生成二羟基甲基酚或三羟基甲基酚：醛过量，生成二羟基甲基酚或三羟基甲基酚：o再进行缩合，生成酚醛树脂。再进行缩合，生成酚醛树脂。221体系酸碱度的影响体系酸碱度的影响o酸催化，羟甲基酚不稳定，与苯酚反应迅速，酸催化，羟甲基酚不稳定，与苯酚反应迅速，生成酸法酚醛树脂生成酸法酚醛树脂o碱催化，羟甲基酚较稳定，继续生成多羟基甲碱催化，羟甲基酚较稳定，继续生成多羟基甲基酚，进一步缩合反应时，生成带有羟甲基的基酚，进一步缩合反应时，生成带有羟甲基的碱法酚醛树脂，称为甲阶酚醛树脂。碱法酚醛树脂，称为甲阶酚醛树脂。2224.1.2酚醛树脂的结构与性能酚醛树脂的结构与性能o酸法酚醛树脂的结构酸法酚醛树脂的结构o结构中不存在或极少存在未反应的羟甲基，很结构中不存在或极少存在未反应的羟甲基，很难继续反应，但可加入甲醛或固化剂进一步交难继续反应，但可加入甲醛或固化剂进一步交联固化（变定）。变定后的体型聚合物称为纯联固化（变定）。变定后的体型聚合物称为纯酚醛树脂。酚醛树脂。o特点：特点：储存稳定、变定快、耐热高、刚性好储存稳定、变定快、耐热高、刚性好223o碱法酚醛树脂的结构：碱法酚醛树脂的结构：o含有可反应的羟甲基，可进一步缩聚固化。含有可反应的羟甲基，可进一步缩聚固化。o特点：特点：电性能好、抗弯强度高、耐热性较差、电性能好、抗弯强度高、耐热性较差、储存不易、变定较慢。储存不易、变定较慢。224纯酚醛树脂的性能纯酚醛树脂的性能2254.1.3酚醛树脂及塑料酚醛树脂及塑料o酸法酚醛树脂通常分为液态和固体树脂。液态酸法酚醛树脂通常分为液态和固体树脂。液态树脂用于涂料、黏合剂等的生成；固体树脂主树脂用于涂料、黏合剂等的生成；固体树脂主要生产压塑粉。要生产压塑粉。o压塑粉通常由树脂、填料、固化剂、促进剂、压塑粉通常由树脂、填料、固化剂、促进剂、润滑剂、着色剂等组成。润滑剂、着色剂等组成。o压塑粉可采用压制、铸压、注塑等方法成型，压塑粉可采用压制、铸压、注塑等方法成型，获得酚醛塑料制品。获得酚醛塑料制品。226o酚醛压塑料的性能：耐化学腐蚀性好、不燃、酚醛压塑料的性能：耐化学腐蚀性好、不燃、耐用、尺寸稳定、不易变形等优点，但再日光耐用、尺寸稳定、不易变形等优点，但再日光照射下易变色。照射下易变色。o酚醛压塑料的用途：酚醛压塑料的用途： 木粉填充：机械零件、手柄、文具、电器外壳、木粉填充：机械零件、手柄、文具、电器外壳、开关、灯头、插座、钮扣等开关、灯头、插座、钮扣等 云母或玻纤填充：电闸刀、电阻器、点火器等云母或玻纤填充：电闸刀、电阻器、点火器等 石棉填充：电炉、电熨斗、刹车片等石棉填充：电炉、电熨斗、刹车片等227o碱法酚醛树脂一般用于酚醛层压塑料的制造。碱法酚醛树脂一般用于酚醛层压塑料的制造。o酚醛层压制品由树脂液浸渍片状填料（牛皮纸、酚醛层压制品由树脂液浸渍片状填料（牛皮纸、石棉布、棉布、玻璃纤维织物等），经干燥、石棉布、棉布、玻璃纤维织物等），经干燥、加热、加压而制成的板材、管材、棒材或其它加热、加压而制成的板材、管材、棒材或其它简单形状的制品简单形状的制品o生产酚醛层压制品的主要工序：浸胶或热压生产酚醛层压制品的主要工序：浸胶或热压228o碱法酚醛层压塑料的性能：密度小、机械强度碱法酚醛层压塑料的性能：密度小、机械强度高、电性能好、热传导率低、摩擦系数小、易高、电性能好、热传导率低、摩擦系数小、易于机械加工。于机械加工。o主要应用：主要应用： 电机及电器设备电机及电器设备 齿轮、轴瓦及其零件齿轮、轴瓦及其零件 刹车片及离合器刹车片及离合器 航天及军工中的耐烧蚀材料航天及军工中的耐烧蚀材料2294.2环氧树脂及塑料环氧树脂及塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)230概述概述o含含有有环环氧氧基基团团的的树树脂脂，统统称称环环氧氧树树脂脂，其其中中应应用用最最广广的的是是环环氧氧氯氯丙丙烷烷和和双双酚酚A A缩缩合合而而成成的的环环氧氧树脂。树脂。o缩缩聚聚得得到到的的树树脂脂为为线线型型结结构构，含含有有活活性性基基团团，能进一步交联获得体型结构。能进一步交联获得体型结构。o性性能能优优异异：耐耐化化学学腐腐蚀蚀性性好好、机机械械强强度度高高、尺尺寸稳定性好、黏结性及电性能优良。寸稳定性好、黏结性及电性能优良。o以以环环氧氧树树脂脂为为基基础础的的环环氧氧塑塑料料，主主要要类类型型有有铸铸塑塑料、增强塑料、泡沫塑料和模压塑料。塑塑料、增强塑料、泡沫塑料和模压塑料。231概述概述o分类：分类： 液态环氧树脂，主要用于浇铸、层压、液态环氧树脂，主要用于浇铸、层压、黏合剂、涂料、胶泥等黏合剂、涂料、胶泥等 固态环氧树脂，用不饱和脂肪酸或其他固态环氧树脂，用不饱和脂肪酸或其他树脂改性后用于涂料工业。树脂改性后用于涂料工业。o发展：发展： 耐热、耐燃、高柔性、低粘度耐热、耐燃、高柔性、低粘度 高效及低毒添加剂高效及低毒添加剂2324.2环氧树脂及塑料环氧树脂及塑料4.2.1环氧树脂的合成环氧树脂的合成4.2.2环氧树脂的结构环氧树脂的结构4.2.3环氧树脂的固化环氧树脂的固化4.2.4环氧树脂及塑料的性能环氧树脂及塑料的性能2334.2.1环氧树脂的合成环氧树脂的合成o合成环氧树脂的主要原料是环氧氯丙烷和二酚合成环氧树脂的主要原料是环氧氯丙烷和二酚基丙烷（双酚基丙烷（双酚A），通过缩聚反应合成。），通过缩聚反应合成。o首先是环氧氯丙烷的环氧基与双酚首先是环氧氯丙烷的环氧基与双酚A羟基上的羟基上的活泼氢反应生产醚键：活泼氢反应生产醚键：234o然后在碱催化下，反应产物端部的邻氯醇脱去然后在碱催化下，反应产物端部的邻氯醇脱去氯化氢，再生成环氧基：氯化氢，再生成环氧基：235o新生成的环氧基再与双酚新生成的环氧基再与双酚A羟基上的活泼氢反羟基上的活泼氢反应生成醚键，而双酚应生成醚键，而双酚A另一羟基再与环氧氯丙另一羟基再与环氧氯丙烷作用，循环反应后得到线型环氧树脂，总反烷作用，循环反应后得到线型环氧树脂，总反应式如下：应式如下：236反应产物特点反应产物特点on2，低低相相对对分分子子质质量量树树脂脂，软软化化点点5， 高高 相相 对对 分分 子子 质质 量量 树树 脂脂 ， 软软 化化 点点 为为100，通常为固体。，通常为固体。2374.2.2环氧树脂的结构环氧树脂的结构o环氧树脂的结构通式为：环氧树脂的结构通式为：o其中其中R为：为：238结构对性能的影响结构对性能的影响o环氧树脂分子对称，无极性，加热固化无低分环氧树脂分子对称，无极性，加热固化无低分子物产生，电性能好。子物产生，电性能好。 苯环：赋予树脂较好的刚性，提高粘度苯环：赋予树脂较好的刚性，提高粘度 醚基：增加分子链的柔顺性，提高树脂的黏醚基：增加分子链的柔顺性，提高树脂的黏结性结性 异丙撑基：减少分子间相互作用，提高韧性异丙撑基：减少分子间相互作用，提高韧性 活性基团：环氧基和烃基，可反应固化活性基团：环氧基和烃基，可反应固化2394.2.3环氧树脂的固化环氧树脂的固化o环氧树脂由线型结构转变为体型结构时，需要环氧树脂由线型结构转变为体型结构时，需要添加固化剂、促进剂、稀释剂、增韧剂和填料添加固化剂、促进剂、稀释剂、增韧剂和填料等，树脂固化后得到的环氧塑料制品性能与添等，树脂固化后得到的环氧塑料制品性能与添加剂有关。加剂有关。o固化剂是促使环氧树脂固化成型的关键助剂，固化剂是促使环氧树脂固化成型的关键助剂，同时其种类和用量亦影响塑料使用性能。同时其种类和用量亦影响塑料使用性能。o主要有：胺类固化剂、多元酸酐固化剂主要有：胺类固化剂、多元酸酐固化剂240o多元伯胺与仲胺多元伯胺与仲胺 固化剂，引发并参与固化反应固化剂，引发并参与固化反应 为获得体型结构，必须是多元胺，至少含有三个活泼为获得体型结构，必须是多元胺，至少含有三个活泼氢原子。氢原子。o分为脂肪族和芳香族多元胺分为脂肪族和芳香族多元胺 脂肪族：低粘度液体，溶解量有限，且挥发、有毒；脂肪族：低粘度液体，溶解量有限，且挥发、有毒；固化速度快；固化物的机械强度、电性能及耐化学腐蚀性固化速度快；固化物的机械强度、电性能及耐化学腐蚀性好，耐热性较差。用于小型浇铸、玻纤增强塑料和黏合金好，耐热性较差。用于小型浇铸、玻纤增强塑料和黏合金属等。属等。 芳香族：固体；固化速度慢；固化物的电性能、耐化芳香族：固体；固化速度慢；固化物的电性能、耐化学腐蚀性、耐热性优良，脆性大。用于树脂预浸玻璃纤维学腐蚀性、耐热性优良，脆性大。用于树脂预浸玻璃纤维及其织物中。及其织物中。241o叔胺叔胺 固化促进剂，引发但不参与交联。固化促进剂，引发但不参与交联。 单独使用时，用量约为单独使用时，用量约为515PHR；与多；与多元酸酐并用时，用量一般为元酸酐并用时，用量一般为0.53PHR。 应用较多的叔胺有：三乙胺、二甲基苄胺、应用较多的叔胺有：三乙胺、二甲基苄胺、甲基苄胺等。甲基苄胺等。242o多元酸酐多元酸酐 固化剂，引发并参与交联。固化剂，引发并参与交联。 特点：固化较缓慢易控；通常无毒；固化特点：固化较缓慢易控；通常无毒；固化物机械性能、电性能、耐化学腐蚀性良好，且物机械性能、电性能、耐化学腐蚀性良好，且有优良的耐老化性和耐热性；但需高温固化。有优良的耐老化性和耐热性；但需高温固化。多用于浇铸和增强塑料。多用于浇铸和增强塑料。 常用多元酸酐：邻苯二甲酸酐、顺丁烯二常用多元酸酐：邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、均苯四甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐。酸酐、均苯四甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐。2434.2.4环氧树脂及塑料的性能环氧树脂及塑料的性能o环氧树脂的主要性能指标：环氧树脂的主要性能指标： （1）环氧基当量）环氧基当量 （2）酯化当量）酯化当量 （3）有机氯值）有机氯值 （4）无机氯值）无机氯值244环氧树脂的综合性能环氧树脂的综合性能245246环氧塑料的生产与应用环氧塑料的生产与应用o层压塑料：层压塑料：用树脂做黏合剂，玻璃纤维及其织用树脂做黏合剂，玻璃纤维及其织物、纸张、棉布和石棉布等为填料而制成的层物、纸张、棉布和石棉布等为填料而制成的层压制品，称为环氧层压塑料。压制品，称为环氧层压塑料。o工艺步骤：工艺步骤：浸渍浸渍叠合叠合压制固化压制固化o性能：性能：抗张强度高，耐疲劳和抗蠕变性好。抗张强度高，耐疲劳和抗蠕变性好。o用途：用途：用作电开关装置、仪表盘、印刷线路板、用作电开关装置、仪表盘、印刷线路板、线圈绝缘等，在航空、汽车、建筑、造船等领线圈绝缘等，在航空、汽车、建筑、造船等领域广泛应用。域广泛应用。247o浇铸塑料：浇铸塑料：将环氧树脂与固化剂混合后，注入将环氧树脂与固化剂混合后，注入模具型腔中，经加热或不加热固化得到的塑料模具型腔中，经加热或不加热固化得到的塑料制品，称为环氧浇铸塑料。制品，称为环氧浇铸塑料。o性能：性能：电性能优良、耐热和耐化学腐蚀性好，电性能优良、耐热和耐化学腐蚀性好，冲击韧性和强度低于层压塑料。冲击韧性和强度低于层压塑料。o用途：用途：电子仪器封装，飞机、仪表、变压器、电子仪器封装，飞机、仪表、变压器、整流器、电容器、电话零件、浸渍电阻线圈等，整流器、电容器、电话零件、浸渍电阻线圈等，还可作模具模芯和紧密量具。还可作模具模芯和紧密量具。2484.3不饱和聚酯树脂及其塑料不饱和聚酯树脂及其塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)249概述概述o不饱和聚酯是指分子主链上含有不饱和键的聚不饱和聚酯是指分子主链上含有不饱和键的聚酯，是由不饱和二元酸、饱和二元酸同时与二酯，是由不饱和二元酸、饱和二元酸同时与二元醇缩聚得到的线型聚合物。元醇缩聚得到的线型聚合物。o树脂中含有不饱和双键，可进行固化反应。树脂中含有不饱和双键，可进行固化反应。o不饱和聚酯产品可分为：液态树脂和模塑料。不饱和聚酯产品可分为：液态树脂和模塑料。2504.3不饱和聚酯树脂及其塑料不饱和聚酯树脂及其塑料4.3.1不饱和聚酯树脂的制备不饱和聚酯树脂的制备4.3.2不饱和聚酯的固化不饱和聚酯的固化4.3.3不饱和聚酯的结构与性能不饱和聚酯的结构与性能4.3.4不饱和聚酯的加工与应用不饱和聚酯的加工与应用2514.3.1不饱和聚酯树脂的制备不饱和聚酯树脂的制备o不饱和聚酯树脂由多种饱和二元酸、不饱和二不饱和聚酯树脂由多种饱和二元酸、不饱和二元酸与二元醇进行缩聚反应得到。利用树脂分元酸与二元醇进行缩聚反应得到。利用树脂分子链中的不饱和键与交联单体（乙烯基单体）子链中的不饱和键与交联单体（乙烯基单体）进行交联固化得到不饱和聚酯塑料。进行交联固化得到不饱和聚酯塑料。o不饱和二元酸不饱和二元酸主要为：顺丁烯二酸酐和反丁烯主要为：顺丁烯二酸酐和反丁烯二酸酐。其中反式结构的双键较活泼，促进固二酸酐。其中反式结构的双键较活泼，促进固化反应进行，且结构规整，固化产物力学强度化反应进行，且结构规整，固化产物力学强度和化学稳定性较好。顺式结构成本低，且在高和化学稳定性较好。顺式结构成本低，且在高温缩聚过程中向反式转化，故多用顺酐。温缩聚过程中向反式转化，故多用顺酐。o不饱和二元酸的作用不饱和二元酸的作用是提供不饱和双键，比例是提供不饱和双键，比例越高，交联度越大，固化产物的耐热性更高。越高，交联度越大，固化产物的耐热性更高。252o饱和二元酸饱和二元酸：目的是调节不饱和聚酯的不饱和：目的是调节不饱和聚酯的不饱和性，提高树脂的韧性、改善其与乙烯基交联单性，提高树脂的韧性、改善其与乙烯基交联单体的相容性，提高树脂综合性能。体的相容性，提高树脂综合性能。o饱和二元酸种类较多，可根据树脂的性能设计饱和二元酸种类较多，可根据树脂的性能设计来选择，通常考虑单体可能带来树脂的柔韧性、来选择，通常考虑单体可能带来树脂的柔韧性、耐高温性、自阻燃性等。耐高温性、自阻燃性等。o常用邻苯二甲酸酐，简称苯酐。常用邻苯二甲酸酐，简称苯酐。253o二元醇二元醇：主要是：主要是1,2-丙二醇，制得树脂的结晶丙二醇，制得树脂的结晶倾向小，与乙烯基单体相容性好，树脂固化后倾向小，与乙烯基单体相容性好，树脂固化后的物理、化学性能和力学强度较高。的物理、化学性能和力学强度较高。o交联单体交联单体：作用是与不饱和聚酯的不饱和键进：作用是与不饱和聚酯的不饱和键进行共聚反应，使之交联。常用交联单体为苯乙行共聚反应，使之交联。常用交联单体为苯乙烯。烯。o不饱和聚酯的聚合反应为醇酸缩聚，多采用熔不饱和聚酯的聚合反应为醇酸缩聚，多采用熔融缩聚。可分为聚合和稀释两个步骤。融缩聚。可分为聚合和稀释两个步骤。2544.3.2不饱和聚酯的固化不饱和聚酯的固化o不饱和聚酯含有的不饱和双键可以自聚，但反不饱和聚酯含有的不饱和双键可以自聚，但反应速度很慢，通常加入交联单体和引发剂，按应速度很慢，通常加入交联单体和引发剂，按自由基共聚机理进行交联。自由基共聚机理进行交联。o室温固化体系：室温固化体系： 用于手糊成型、接触成型、反应注射成型用于手糊成型、接触成型、反应注射成型o中温固化体系：中温固化体系： 用于连续挤拉成型、旋转成型用于连续挤拉成型、旋转成型o高温固化体系：高温固化体系： 用于模塑料成型用于模塑料成型2554.3.3不饱和聚酯的结构与性能不饱和聚酯的结构与性能o固化后的不饱和聚酯具有较好的综合性能，其固化后的不饱和聚酯具有较好的综合性能，其性能与原料品种、交联点密度、交联单体种类性能与原料品种、交联点密度、交联单体种类与用量有关。与用量有关。o交联的影响交联的影响：刚性硬质、不熔不溶；但交联密：刚性硬质、不熔不溶；但交联密度较小，韧性保持好。度较小，韧性保持好。o聚酯结构聚酯结构：耐水性差，电性能稍差。：耐水性差，电性能稍差。o烃基结构烃基结构：可改变单体种类和用量来调节，从：可改变单体种类和用量来调节，从而改变制品的力学性能、热性能等。而改变制品的力学性能、热性能等。2564.3.4不饱和聚酯的加工与应用不饱和聚酯的加工与应用o不饱和聚酯流动性好，固化快，易成型。不饱和聚酯流动性好，固化快，易成型。o不饱和聚酯玻璃钢不饱和聚酯玻璃钢：是一类玻璃纤维增强的不：是一类玻璃纤维增强的不饱和聚酯制品。主要成型方法有：接触成型和饱和聚酯制品。主要成型方法有：接触成型和连续成型。连续成型。o接触成型接触成型：手糊和喷射方法，主要用于室温固：手糊和喷射方法，主要用于室温固化的大体积、小批量制件生产化的大体积、小批量制件生产o连续成型连续成型：缠绕、挤拉、连续层压等方法，主：缠绕、挤拉、连续层压等方法，主要做板材、型材。要做板材、型材。257o不饱和聚酯非增强塑料不饱和聚酯非增强塑料o由液态树脂和交联单体、引发剂以及填充材料由液态树脂和交联单体、引发剂以及填充材料等构成，流动成型后才被催化交联。等构成，流动成型后才被催化交联。o主要用浇铸方法成型。主要用浇铸方法成型。o用作手柄、钮扣、铸封，以及人造石等，还可用作手柄、钮扣、铸封，以及人造石等，还可直接用作涂料、黏合剂、胶泥和涂层材料。直接用作涂料、黏合剂、胶泥和涂层材料。258o不饱和聚酯模塑料不饱和聚酯模塑料o由树脂及多种添加剂组成，常温下呈凝胶结构，由树脂及多种添加剂组成，常温下呈凝胶结构，加热或压力作用下流动成型，并在引发剂作用加热或压力作用下流动成型，并在引发剂作用下交联固化成型。下交联固化成型。o主要分为片状模塑料和团状模塑料。主要分为片状模塑料和团状模塑料。o模塑料采用压制、注射和传递模塑成型。模塑料采用压制、注射和传递模塑成型。o主要用于生产结构复杂、精度较高的不饱和聚主要用于生产结构复杂、精度较高的不饱和聚酯制品。酯制品。259第五章第五章 塑料常用助剂及配塑料常用助剂及配方设计方设计高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)260目目 录录5.1塑料的常用助剂塑料的常用助剂2615.1塑料的常用助剂塑料的常用助剂高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)2625.1.1助剂的作用助剂的作用为什么高分子材料加工为什么高分子材料加工过程中要使用助剂？过程中要使用助剂？ 263（1）使用性能使用性能 任何一种聚合物（树脂）都很难同时满足使用任何一种聚合物（树脂）都很难同时满足使用性能要求。性能要求。 强度：强度： 玻纤增强的塑料（玻璃钢）玻纤增强的塑料（玻璃钢） 韧性：韧性： PS、PPPP、PAPA等等 + + 弹性体（橡胶等）弹性体（橡胶等） 表面性能：表面性能： 印刷、染色印刷、染色 264（2）加工性能（高速化）加工性能（高速化）流动性：流动性：润滑剂（润滑剂（PVCPVC降解）降解） 加工窗口：加工窗口：增塑剂使增塑剂使TfTf降低；稳定剂使降低；稳定剂使TdTd升高升高 （3）降低成本）降低成本填料填料 265（4）特殊性能要求）特殊性能要求塑塑料料制制品品，特特别别是是有有特特殊殊用用途途的的塑塑料料制制品品，如如色泽、抗静电、抗粘、阻燃等，也需加入助剂色泽、抗静电、抗粘、阻燃等，也需加入助剂塑料口袋：塑料口袋：开口剂开口剂室内装修：室内装修：阻阻 燃燃 266（5）环保、污染（公害防止技术）环保、污染（公害防止技术）消除废旧塑料的污染消除废旧塑料的污染 生物降解材料生物降解材料淀粉淀粉 化学降解化学降解稀土化合物稀土化合物 267什么是塑料加工用助剂？什么是塑料加工用助剂？塑料用加工助剂为改善塑料的使用性塑料用加工助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质。能或加工性能而添加的物质。 2685.1.2稳定剂稳定剂关于塑料的老化（定义、形式） 老化老化：聚合物在热、力、氧、光、辐射等作用下，往往聚合物在热、力、氧、光、辐射等作用下，往往会产生活性中心，使大分子进一步发生一系列变化，造会产生活性中心，使大分子进一步发生一系列变化，造成大分子性能下降的现象。成大分子性能下降的现象。 实质实质： 断链、交联、分子链结构的变化、侧基的改变断链、交联、分子链结构的变化、侧基的改变判断大分子是否容易降解，从下面两个方面考虑：判断大分子是否容易降解，从下面两个方面考虑：分子分子结构、杂质含量结构、杂质含量 269稳定剂稳定剂：凡在加工和使用期间为有助于材料性能保凡在加工和使用期间为有助于材料性能保持原始值或接近原始值而在聚合物中添加的物质。持原始值或接近原始值而在聚合物中添加的物质。 稳定剂的主要类型稳定剂的主要类型：热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂。：热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂。按稳定剂的化学作用原理可分为按稳定剂的化学作用原理可分为：紫外线抗御剂、：紫外线抗御剂、抗氧剂、转变降解催化剂的助剂和去除活性中心的抗氧剂、转变降解催化剂的助剂和去除活性中心的助剂。助剂。270几种典型的稳定剂几种典型的稳定剂 （1）光稳定剂）光稳定剂对大多数聚合物而言，光降解是由光能引发的自动对大多数聚合物而言，光降解是由光能引发的自动氧化过程。氧化过程。 紫外光紫外光 300nm300nmE90.090.0千卡千卡/mol/mol350nm350nmE81.481.4千卡千卡/mol/mol可见光可见光 400nm400nmE71.571.5千卡千卡/mol/mol800nm800nmE35.735.7千卡千卡/mol/mol化学键的键能一般为化学键的键能一般为60- -85千卡千卡/molmol271化学键化学键键能键能化学键化学键键能键能CC C81CClCl78CO O87CF F119CH H99OH H110CN N68NH H84CS S66SH H87 紫外光和部分可见光能破坏化学键。紫外光和部分可见光能破坏化学键。而一般的降解是由占而一般的降解是由占5 5的紫外线引起的。的紫外线引起的。 272作用机理 A A紫外线吸收剂：先于聚合物吸收入射的紫外线而放紫外线吸收剂：先于聚合物吸收入射的紫外线而放出无破坏性的长波光能或热能。出无破坏性的长波光能或热能。 B B能量转移剂：移出聚合物吸收的光能，使其内储的能量转移剂：移出聚合物吸收的光能，使其内储的光能达不到光降解所需要的水平。光能达不到光降解所需要的水平。 工业应用以紫外线吸收剂为主；能量转移剂仅限某些工业应用以紫外线吸收剂为主；能量转移剂仅限某些重金属的络合物，应用很少。重金属的络合物，应用很少。 273常用的紫外线抗御剂：常用的紫外线抗御剂：o2-羟基二苯甲酮的衍生物羟基二苯甲酮的衍生物o2(2-羟基苯羟基苯)连二氮杂茚的衍生物连二氮杂茚的衍生物o取代的丙烯酸酯类取代的丙烯酸酯类o芳酯类芳酯类o含镍化合物含镍化合物o某些颜料，如炭黑、氧化锌、氧化钛等某些颜料，如炭黑、氧化锌、氧化钛等o三嗪系化合物三嗪系化合物274聚合物对紫外线的敏感程度聚合物对紫外线的敏感程度：聚甲基丙烯酸甲酯和聚氟：聚甲基丙烯酸甲酯和聚氟乙烯抵抗紫外线能力强，而聚丙烯就很差。乙烯抵抗紫外线能力强，而聚丙烯就很差。光稳定剂的选择 275光稳定剂的选用光稳定剂的选用276(2)抗氧剂抗氧剂抗氧剂抗氧剂：为制止或推后聚合物在正常或较高温度下的：为制止或推后聚合物在正常或较高温度下的氧化而加入到聚合物中的一类物质。通常加入量很低，氧化而加入到聚合物中的一类物质。通常加入量很低，0.011。易氧化而需抗氧剂的塑料易氧化而需抗氧剂的塑料有：聚烯烃类、聚苯乙烯、有：聚烯烃类、聚苯乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚氯乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚氯乙烯、ABSABS共聚物等。共聚物等。 抗氧剂的分类抗氧剂的分类:(1):(1)自由基或增长链的终止剂自由基或增长链的终止剂;(2);(2)氢过氢过氧化物的分解剂。氧化物的分解剂。（反应机理）（反应机理） 277抗氧剂的分类及其作用抗氧剂的分类及其作用 278抗氧剂的选用抗氧剂的选用279(3)PVC稳定剂稳定剂PVCPVC稳定剂稳定剂：为提高：为提高PVCPVC在加工中的稳定性而加入的一在加工中的稳定性而加入的一类物质。通常需要多种不同类型物质联用。类物质。通常需要多种不同类型物质联用。 按其作用机理可将按其作用机理可将PVCPVC稳定剂分为两类：稳定剂分为两类：一为转变降解催化剂的物质一为转变降解催化剂的物质。PVCPVC降解过程的催化剂主降解过程的催化剂主要是分解产生的要是分解产生的HClHCl与金属生成的金属氯化物。因而这与金属生成的金属氯化物。因而这类稳定剂的主要机理是吸收类稳定剂的主要机理是吸收HClHCl并使之反应而稳定。并使之反应而稳定。二为去除活性中心的物质二为去除活性中心的物质。这类稳定剂主要通过反应。这类稳定剂主要通过反应是是PVCPVC分子链上的分子链上的ClCl原子移出，从而避免原子移出，从而避免HClHCl的脱出。的脱出。 280常用常用PVC稳定剂稳定剂o铅、钡、镉、锌、钙等的无机盐、醇盐、酚盐、铅、钡、镉、锌、钙等的无机盐、醇盐、酚盐、硫醇盐等和皂类硫醇盐等和皂类o胺类胺类o有机锡化合物有机锡化合物o环氧化合物环氧化合物281各类各类PVC稳定剂的反应原理稳定剂的反应原理o与与HCl的反应的反应o与活性与活性Cl原子的反应原子的反应2825.1.3增塑剂增塑剂 增塑剂增塑剂是对热和化学试剂稳定的有机化合物。其是对热和化学试剂稳定的有机化合物。其中多数是高沸点、低挥发性的液体，少数为低熔点固中多数是高沸点、低挥发性的液体，少数为低熔点固体，与树脂有一定的相容性，分子量一般较小。体，与树脂有一定的相容性，分子量一般较小。 在常见塑料品种中，在常见塑料品种中，PVCPVC使用增塑剂的用量最高。使用增塑剂的用量最高。 283提高聚合物的可塑性，实质是降低提高聚合物的可塑性，实质是降低T Tf f 改善加工性能，实质是降低粘度改善加工性能，实质是降低粘度 赋予制品柔顺性赋予制品柔顺性 （1）作用）作用（2）选用标准）选用标准 相容性、增塑效率、挥发性、迁移性、渗出性、耐相容性、增塑效率、挥发性、迁移性、渗出性、耐寒性、稳定性（耐热性）、污染性、价格等寒性、稳定性（耐热性）、污染性、价格等 2841 1）隔离作用：增大大分子间的距离，使分子间作用力）隔离作用：增大大分子间的距离，使分子间作用力减小；减小； 2 2）屏蔽作用：非极性部分遮蔽了极性基团和链节，使）屏蔽作用：非极性部分遮蔽了极性基团和链节，使相邻的极基团不发生强烈作用，使联结点数量降低；相邻的极基团不发生强烈作用，使联结点数量降低； 3 3）偶合作用：增塑剂的极性部分靠静电作用，与聚合）偶合作用：增塑剂的极性部分靠静电作用，与聚合物的极性基团偶合，破坏聚合物原有的联结点。物的极性基团偶合，破坏聚合物原有的联结点。 （3）增塑机理）增塑机理285聚合物增塑机理示意图聚合物增塑机理示意图 1-增塑剂分子；增塑剂分子；2-聚合物分子；聚合物分子；3-增塑剂与聚合物之间的联结点增塑剂与聚合物之间的联结点 286(4)分类分类1）按化学组成分）按化学组成分 邻苯二甲酸酯（综合型）邻苯二甲酸酯（综合型） 脂肪族二元酸酯（低温型）脂肪族二元酸酯（低温型） 磷酸酯类（阻燃型）磷酸酯类（阻燃型） 季戊四醇酯类（高温型）季戊四醇酯类（高温型） 2872）按与聚合物的相容性分）按与聚合物的相容性分主增塑剂：主增塑剂： 增塑剂：树脂用量（重量）增塑剂：树脂用量（重量）=1=1：1 1 特点：相容性好，能单独使用。特点：相容性好，能单独使用。次增塑剂：次增塑剂： 相容性差，不能单独使用，相容性差，不能单独使用， 要与主增塑剂并用。要与主增塑剂并用。 增塑剂：树脂用量（重量）增塑剂：树脂用量（重量） 1 1：3 3增充剂：增充剂： 相容性极差，成本低，相容性极差，成本低， 具有某些特殊性能。具有某些特殊性能。 增塑剂：树脂用量（重量）增塑剂：树脂用量（重量） 1 1：2020 2883）按分子量分）按分子量分聚合型：聚合型： 分子量在分子量在500050001000010000之间的低聚物之间的低聚物单体型：单体型： 分子链为分子链为200200500 500 4）按添加方式分）按添加方式分外增塑型（添加型）、内增塑型（合成型）外增塑型（添加型）、内增塑型（合成型） 5）按应用性能分）按应用性能分耐热、耐寒、耐水、无毒、阻燃等耐热、耐寒、耐水、无毒、阻燃等 289增塑剂增塑剂代用符号代用符号等效用量等效用量/份份以以100份聚氯乙烯为准份聚氯乙烯为准癸二酸二丁酯癸二酸二丁酯DBS49.5邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二丁酯DBP54.0癸二酸二辛酯癸二酸二辛酯DOS58.5己二酸二辛酯己二酸二辛酯DOA59.9邻苯二甲酸二辛酯邻苯二甲酸二辛酯DOP63.5邻苯二甲酸二异辛酯邻苯二甲酸二异辛酯DIOP65.5石油磺酸苯酯石油磺酸苯酯M-507376环氧大豆油环氧大豆油78磷酸三甲酚酯磷酸三甲酚酯TCP79.3磷酸三二甲酚酯磷酸三二甲酚酯TXP83.1氯化石蜡氯化石蜡Cl-P5289PVCPVC增塑剂的增塑效率增塑剂的增塑效率290增塑剂增塑剂性能性能薄膜或薄膜或板板材材电绝缘电绝缘材材料料糊塑糊塑料料邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二丁酯DBP相容性好，柔顺性大，挥发性相容性好，柔顺性大，挥发性高，成本低高，成本低 邻苯二甲酸二辛酯邻苯二甲酸二辛酯DOP相容性好，挥发性低，电性能相容性好，挥发性低，电性能好，耐低温，低毒好，耐低温，低毒 邻苯二甲酸二异辛酯邻苯二甲酸二异辛酯DIOP与与DOP相似，但毒性很低，价相似，但毒性很低，价廉廉 己二酸二烷基酯类己二酸二烷基酯类低温性能优良，相容性差低温性能优良，相容性差 壬二酸二烷基酯类壬二酸二烷基酯类低温性能优良，相容性差低温性能优良，相容性差 癸二酸二烷基酯类癸二酸二烷基酯类低温性能优良，相容性差，成低温性能优良，相容性差，成本高本高 磷酸三芳酯类磷酸三芳酯类阻燃、耐污染、耐光、耐磨，阻燃、耐污染、耐光、耐磨，但耐寒性低，有毒但耐寒性低，有毒 环氧油类环氧油类挥发性低，耐热、耐光，相容挥发性低，耐热、耐光，相容性好电性能好，有稳定剂作用，性好电性能好，有稳定剂作用，不单用不单用 氯化石蜡氯化石蜡耐燃，电性能好，价廉，不单耐燃，电性能好，价廉，不单用用 石油磺酸苯酯石油磺酸苯酯M-50介电性能好，价廉，不单用介电性能好，价廉，不单用 2915.1.4润滑剂润滑剂o为改进聚合物熔体的流动性能，减少或避免对设备为改进聚合物熔体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附以及改进制品表面光亮度等，而加入的摩擦和粘附以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。的一类助剂称为润滑剂。o常用热塑性塑料中需要添加润滑剂的有聚烯烃、聚常用热塑性塑料中需要添加润滑剂的有聚烯烃、聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、ABSABS、聚氯乙烯等，、聚氯乙烯等，其中以硬质聚氯乙烯最为突出。其中以硬质聚氯乙烯最为突出。o常用润滑剂有：脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、脂常用润滑剂有：脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、脂肪醇类和酰胺类、石蜡、低分子量聚乙烯、合成蜡、肪醇类和酰胺类、石蜡、低分子量聚乙烯、合成蜡、丙烯酸酯类及有机硅化合物。丙烯酸酯类及有机硅化合物。292润滑机理润滑机理o内润滑，加入的润滑剂与聚合物有一定相容性，内润滑，加入的润滑剂与聚合物有一定相容性，在分子间起到润滑作用。在分子间起到润滑作用。o外润滑，加入的润滑剂与聚合物相容性低，保外润滑，加入的润滑剂与聚合物相容性低，保留在熔体的表面，降低聚合物与加工设备制件留在熔体的表面，降低聚合物与加工设备制件的摩擦。的摩擦。o通常加入的润滑剂为小分子物质，根据结构不通常加入的润滑剂为小分子物质，根据结构不同，可能兼具内外润滑的作用，如硬脂酸钙。同，可能兼具内外润滑的作用，如硬脂酸钙。293o聚合物流动性已满足加工要求，则主要考虑外聚合物流动性已满足加工要求，则主要考虑外润滑作用。润滑作用。o润滑剂应对其他助剂无不良作用。润滑剂应对其他助剂无不良作用。o在聚合物成型时，外润滑剂能否在熔体表面形在聚合物成型时，外润滑剂能否在熔体表面形成完整的液体薄膜。一般而言，润滑剂熔点稍成完整的液体薄膜。一般而言，润滑剂熔点稍低于聚合物成型温度。低于聚合物成型温度。oPVC的主要润滑剂为脂肪酸及其皂类和石蜡。的主要润滑剂为脂肪酸及其皂类和石蜡。润滑剂选用的要点润滑剂选用的要点2945.1.5阻燃剂阻燃剂o大多数聚合易燃烧，不能达到使用领域领域所要求大多数聚合易燃烧，不能达到使用领域领域所要求的阻燃性，所以需要添加阻燃剂进行聚合物的阻燃的阻燃性，所以需要添加阻燃剂进行聚合物的阻燃化改性。化改性。o为提高聚合物的阻燃性而加入到聚合物中的一类有为提高聚合物的阻燃性而加入到聚合物中的一类有机或无机物质，称为阻燃剂。机或无机物质，称为阻燃剂。o对阻燃剂的要求：与聚合物的相容性应较好，光稳对阻燃剂的要求：与聚合物的相容性应较好，光稳定性、耐老化性、耐热性和耐水解性应较好，应无定性、耐老化性、耐热性和耐水解性应较好，应无毒、无味、无腐蚀性、高效。毒、无味、无腐蚀性、高效。295聚合物常用阻燃剂种类有机阻燃剂有机阻燃剂无机阻燃剂无机阻燃剂溴系阻燃剂溴系阻燃剂氯系阻燃剂氯系阻燃剂氮系阻燃剂氮系阻燃剂磷系阻燃剂磷系阻燃剂氮磷阻燃剂氮磷阻燃剂水合氢氧化铝水合氢氧化铝水合氢氧化镁水合氢氧化镁硼化物硼化物红磷红磷296常用阻燃剂品种o溴系溴系：十溴联苯醚，溴化聚苯乙烯，聚五溴基丙烯：十溴联苯醚，溴化聚苯乙烯，聚五溴基丙烯酸酯，酸酯，1,2-双（四溴邻苯甲酰亚胺）乙烷，聚二溴双（四溴邻苯甲酰亚胺）乙烷，聚二溴苯乙烯等。苯乙烯等。o磷系磷系：磷酸三苯酯，磷酸三甲苯酯，甲苯基二苯基：磷酸三苯酯，磷酸三甲苯酯，甲苯基二苯基磷酸酯等。磷酸酯等。o氮系氮系：三聚氰胺、三聚氰胺盐。：三聚氰胺、三聚氰胺盐。o氮磷系氮磷系：聚磷酸铵。：聚磷酸铵。o无机阻燃剂无机阻燃剂：红磷、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化：红磷、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝等。镁、氢氧化铝等。297阻燃作用稀释效应稀释效应隔绝效应隔绝效应冷却效应冷却效应消除效应消除效应稀释塑料中的可燃物和燃烧过程中的氧气浓度稀释塑料中的可燃物和燃烧过程中的氧气浓度在燃烧过程中产生不燃烧气体或泡沫层或形成在燃烧过程中产生不燃烧气体或泡沫层或形成液体或固体的覆盖层，是火焰与氧气隔绝。液体或固体的覆盖层，是火焰与氧气隔绝。吸收燃烧时释放的热量，使塑料温度下降，从吸收燃烧时释放的热量，使塑料温度下降，从而阻止聚合物继续释放可燃性气体。而阻止聚合物继续释放可燃性气体。通过钝化作用消除燃烧过程中链反应产生的自通过钝化作用消除燃烧过程中链反应产生的自由基，是燃烧过程的链反应中断。由基，是燃烧过程的链反应中断。298阻燃剂的协同作用o卤系和锑系：产生卤系和锑系：产生SbX3，隔绝氧气和捕捉自由基，隔绝氧气和捕捉自由基，增加卤系气相阻燃效果。增加卤系气相阻燃效果。o卤系和磷系：形成气相卤系和磷系：形成气相-固相阻燃体系，同时生成固相阻燃体系，同时生成PX3，提高气相阻燃效果。，提高气相阻燃效果。o磷系和锑系：与卤系和锑系协同相似。磷系和锑系：与卤系和锑系协同相似。o磷系和氮系：氮系促进磷系阻燃剂的炭化，是炭层磷系和氮系：氮系促进磷系阻燃剂的炭化，是炭层的阻隔作用提高。的阻隔作用提高。o硼酸锌和锑系：硼酸锌可防止滴落，可有效降低硼酸锌和锑系：硼酸锌可防止滴落，可有效降低Sb2O3的用量。的用量。299阻燃剂的对抗作用o卤系阻燃剂、红磷不宜和有机硅混合使用。卤卤系阻燃剂、红磷不宜和有机硅混合使用。卤系与有机硅或红磷与有机硅并用时，会降低阻系与有机硅或红磷与有机硅并用时，会降低阻燃体系的氧指数，从而降低阻燃效率。燃体系的氧指数，从而降低阻燃效率。o溴系阻燃剂体系中，不同添加溴系阻燃剂体系中，不同添加CaCO3、MgCO3和硬脂酸锌等，这类物质的加入也会降低溴系和硬脂酸锌等，这类物质的加入也会降低溴系阻燃剂的阻燃效率。阻燃剂的阻燃效率。3005.1.6填充剂与增强材料填充剂与增强材料1 1、作用、作用 降低成本、增强、改善成型加工性，赋予塑料制降低成本、增强、改善成型加工性，赋予塑料制品特殊的性能。品特殊的性能。 2 2、分类、分类 按化学结构分：有机、无机按化学结构分：有机、无机按来源分：天然（矿物、植物性）填料、合成填料按来源分：天然（矿物、植物性）填料、合成填料按外观（外型）分：粉状、粒状、薄片状、纤维状、按外观（外型）分：粉状、粒状、薄片状、纤维状、球状等球状等按改性功能分：增强型、阻燃型、导电型、耐热型等按改性功能分：增强型、阻燃型、导电型、耐热型等 3013 3、用量、用量 填料通常大于填料通常大于1515份，处理后可达份，处理后可达50507070份，甚至更高。份，甚至更高。（磁性塑料）（磁性塑料） 4 4、怎样才能得到好的填充效果、怎样才能得到好的填充效果 （1 1）改善填料表面物理结构的方法：）改善填料表面物理结构的方法： 机械研磨，增加填料的凹凸度、比表面机械研磨，增加填料的凹凸度、比表面积。积。熔烧法熔烧法化学腐蚀法化学腐蚀法 （2 2）改善填料表面化学结构的方法：）改善填料表面化学结构的方法： 机械化学法机械化学法偶联剂偶联剂 表面处理表面处理3025.1.7着色剂着色剂1 1、作用、作用 （1 1）提高塑料制品的商品价值）提高塑料制品的商品价值 （2 2）改改善善耐耐候候性性、光光学学性性能能及及各各种种特特殊殊用用途途（标标志志、标标识识、标标牌牌；废废旧旧塑塑料料回回收收料料（垃垃圾圾袋袋黑黑色）；塑料墨镜等）色）；塑料墨镜等） 3032 2、分类、分类 染料（有机）染料（有机）颜料（无机）颜料（无机）溶解性溶解性溶于水、油、有机溶剂溶于水、油、有机溶剂不溶不溶机机 理理借借助助分分子子内内的的着着色色基基团团和和助助色色基基团团着着色色靠遮盖作用着色靠遮盖作用着色性性 能能鲜艳、透明、鲜明度大鲜艳、透明、鲜明度大透明性和鲜明性较差透明性和鲜明性较差耐久性耐久性耐耐热热、光光溶溶剂剂性性差差；加加工工时时易易分分解解、渗出、迁移、串色、退色渗出、迁移、串色、退色耐耐热热、光光溶溶剂剂性性好好；不易串色、退色不易串色、退色3043 3、选用、选用 （1 1）着色力强；（）着色力强；（2 2）易分散；（）易分散；（3 3）耐热性好；）耐热性好；（4 4）光稳定性好；）光稳定性好；5 5）耐溶剂性、耐腐蚀性好。）耐溶剂性、耐腐蚀性好。 注意：注意： （1 1）塑料在配置和成型中的具体情况）塑料在配置和成型中的具体情况 对其它助剂的影响。对其它助剂的影响。 （2 2）色料的用量）色料的用量 一般小于一般小于2%2%，某些情况可低于，某些情况可低于0.01%0.01%。 （3 3）着色制品的用途）着色制品的用途 3055.1.8抗静电剂抗静电剂1 1、静电的产生和危害、静电的产生和危害 当塑料制品因摩擦而产生静电时，由于其电阻很高，当塑料制品因摩擦而产生静电时，由于其电阻很高，吸水性低，静电不易消除，积累的静电压很高，可达几吸水性低，静电不易消除，积累的静电压很高，可达几千伏甚至几万伏，由此产生的放电对生产、生活很不利。千伏甚至几万伏，由此产生的放电对生产、生活很不利。 浅色塑料制品的表面粘灰、矿井、纺织厂、计算机浅色塑料制品的表面粘灰、矿井、纺织厂、计算机房（火灾、爆炸）房（火灾、爆炸） 3062 2、防静电的方法、防静电的方法 消除静电的主要方法有：（消除静电的主要方法有：（1 1）摩擦物的体积传导；）摩擦物的体积传导；（2 2）表面传导；（）表面传导；（3 3）向空中辐射。）向空中辐射。 工业上消除和防静电的方法采用：（工业上消除和防静电的方法采用：（1 1）在塑料加工中使用导电）在塑料加工中使用导电装置消除静电；（装置消除静电；（2 2）增加塑料制品加工和使用环境的空气湿度；）增加塑料制品加工和使用环境的空气湿度；（3 3）通过接枝共聚改变聚合物结构，使其带有较多的极性基团、）通过接枝共聚改变聚合物结构，使其带有较多的极性基团、增加导电性；（增加导电性；（4 4）用强氧化剂氧化塑料制品表面，或用电晕放电）用强氧化剂氧化塑料制品表面，或用电晕放电处理其表面，增加导电性；（处理其表面，增加导电性；（5 5）向塑料中添加导电性填料，如金）向塑料中添加导电性填料，如金属粉；（属粉；（6 6）使用抗静电剂。）使用抗静电剂。 其中，采用其中，采用 抗静电剂抗静电剂 比较有效、简单。比较有效、简单。 3073 3、抗静电机理、抗静电机理 （1 1）抗静电剂的亲水基团，增加制品表面的吸湿性，形成）抗静电剂的亲水基团，增加制品表面的吸湿性，形成一个单分子的导电膜；一个单分子的导电膜；（2 2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性；导电性；（3 3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体之间的介电性；）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体之间的介电性；（4 4）增加制品表面的平滑性，降低摩擦系数。）增加制品表面的平滑性，降低摩擦系数。 3084 4、对抗静电剂的要求、对抗静电剂的要求 （1 1）抗静电效能好且持久；）抗静电效能好且持久；（2 2）耐热性好，在加工中不分解；）耐热性好，在加工中不分解；（3 3）与塑料既有一定相容性，又需要一定的不相容性，）与塑料既有一定相容性，又需要一定的不相容性，以保证当表面的抗静电分子受到破坏时，内部的抗静以保证当表面的抗静电分子受到破坏时，内部的抗静电剂能及时渗出，形成新的分子层，恢复抗静电功能；电剂能及时渗出，形成新的分子层，恢复抗静电功能；（4 4）不影响塑料的加工性能和制品性能；）不影响塑料的加工性能和制品性能；（5 5）与其它助剂无对抗效应；）与其它助剂无对抗效应；（6 6）无毒、无臭、安全、价廉。）无毒、无臭、安全、价廉。 3095.1.9 防雾剂 1 1、为什么要防雾、为什么要防雾 透明的塑料薄膜、片材或板材，在潮湿的环境中，透明的塑料薄膜、片材或板材，在潮湿的环境中，当湿度达到露点以下时，会在其表面凝结一层细微的水当湿度达到露点以下时，会在其表面凝结一层细微的水滴，使其表面模糊雾化，阻碍光波的透过。例如，塑料滴，使其表面模糊雾化，阻碍光波的透过。例如，塑料大棚膜和地膜，由于水蒸气结雾，减小了光照强度，影大棚膜和地膜，由于水蒸气结雾，减小了光照强度，影响了作物的生长；利用薄膜包装时，也会因结雾而看不响了作物的生长；利用薄膜包装时，也会因结雾而看不见。见。 3102 2、防雾剂机理、防雾剂机理 防雾剂是一些带有亲水基团的表面活性剂，可在防雾剂是一些带有亲水基团的表面活性剂，可在塑料表面取向，疏水基向内，亲水基向外，从而使水塑料表面取向，疏水基向内，亲水基向外，从而使水易于湿润塑料表面，凝结的水滴能迅速扩散形成极薄易于湿润塑料表面，凝结的水滴能迅速扩散形成极薄的水层或大水滴顺薄膜流下来。这样就可以避免小水的水层或大水滴顺薄膜流下来。这样就可以避免小水滴的光散射造成雾化。滴的光散射造成雾化。 3113 3、分类、分类 按添加方式，可分为按添加方式，可分为内加型内加型和和外涂型外涂型。 内加型内加型是将防雾剂添加到塑料制品中去。特点是不是将防雾剂添加到塑料制品中去。特点是不容易损失、效能持久，但对于结晶性较高的塑料难以容易损失、效能持久，但对于结晶性较高的塑料难以得到良好的防雾性能。得到良好的防雾性能。 外涂型外涂型是溶于水或有机溶剂后，涂于塑料制品表面，是溶于水或有机溶剂后，涂于塑料制品表面，使用较为简便、成本低，但持久性差，易被洗去或擦使用较为简便、成本低，但持久性差，易被洗去或擦去。去。 3125.1.10 化学发泡剂 1 1）什么是化学发泡剂）什么是化学发泡剂 化学发泡剂化学发泡剂是能够通过化学反应放出气体，进而使是能够通过化学反应放出气体，进而使聚合物本体产生泡沫状结构的添加剂。聚合物本体产生泡沫状结构的添加剂。 绝大多数情况下，气体是在高温条件下通过有机或绝大多数情况下，气体是在高温条件下通过有机或无机化合物的热分解而产生的。无机化合物的热分解而产生的。 要求要求：化学发泡剂必须具有较窄的合适的分解温度；：化学发泡剂必须具有较窄的合适的分解温度；分解产生的气体应具有环保性和安全性；发泡剂的发气分解产生的气体应具有环保性和安全性；发泡剂的发气量应较高；无毒、无味、无腐蚀、价廉。量应较高；无毒、无味、无腐蚀、价廉。313o多数化学发泡剂为固体颗粒，少数为液体。多数化学发泡剂为固体颗粒，少数为液体。o为获得良好的混合分散效果，需要进行为获得良好的混合分散效果，需要进行预分散预分散处理处理。通常用增塑剂、分散剂液体或部分聚合。通常用增塑剂、分散剂液体或部分聚合物先于化学发泡剂进行混合，在与树脂进行熔物先于化学发泡剂进行混合，在与树脂进行熔融混合，在加工中发泡成型。融混合，在加工中发泡成型。o含有发泡剂的塑料，其加工方法与其相应的致含有发泡剂的塑料，其加工方法与其相应的致密材料基本相同。密材料基本相同。2 2）化学发泡剂的使用）化学发泡剂的使用314o主要种类主要种类偶氮类化合物：偶氮二甲酰胺偶氮类化合物：偶氮二甲酰胺肼的衍生物：肼的衍生物：4,4-氧代双苯磺酰肼；氧代双苯磺酰肼；3,3-二二磺酰肼二苯砜；三肼基三嗪磺酰肼二苯砜；三肼基三嗪氨基脲类：对甲苯磺酰氨基脲氨基脲类：对甲苯磺酰氨基脲四唑类：四唑类：5-苯基四唑苯基四唑苯并口恶嗪：靛红酸酐苯并口恶嗪：靛红酸酐3 3）化学发泡剂的种类和特性）化学发泡剂的种类和特性315偶氮二甲酰胺偶氮二甲酰胺205215220N2 CO CO2PVC PE PP PS ABS PA4,4-氧代双苯氧代双苯磺酰肼磺酰肼150160125N2 H2OPE EVA PVC3,3-二磺酰肼二磺酰肼二苯砜二苯砜155110N2 H2O三肼基三嗪三肼基三嗪275225N2 NH3PE PP ABS PA对甲苯磺酰对甲苯磺酰氨基脲氨基脲228235140N2 CO2 CO NH3PE PP PS ABS PA5-苯基四唑苯基四唑240250190N2ABS PA PC PBT LCP靛红酸酐靛红酸酐210225115CO2PS ABS PA PBT PCPE EVA PVC分解温度分解温度发气量发气量 ml/g气体成份气体成份适用聚合物适用聚合物3165.1.11 交联剂 1 1）交联剂的定义）交联剂的定义 交联剂是能够通过引发而是聚合物分子链产生活性点，交联剂是能够通过引发而是聚合物分子链产生活性点，进而使聚合物分子链间形成化学键而交联的添加剂。进而使聚合物分子链间形成化学键而交联的添加剂。 用于聚合物体系的交联剂主要有用于聚合物体系的交联剂主要有有机过氧化物交联剂有机过氧化物交联剂和一些硅树脂。前者最为重要。和一些硅树脂。前者最为重要。3172 2）对过氧化物交联剂的要求）对过氧化物交联剂的要求 安全性高安全性高 挥发性低挥发性低 与聚合物相容性好与聚合物相容性好 分解温度和分解速度适宜分解温度和分解速度适宜 副反应少副反应少 无毒、无味、无腐蚀无毒、无味、无腐蚀3183 3）过氧化物交联剂的应用）过氧化物交联剂的应用 电线、电缆绝缘层和护层（电线、电缆绝缘层和护层（PEPE、EPDMEPDM、CPECPE等）等） 汽车水箱的管材和软管（汽车水箱的管材和软管（EPDMEPDM、NBRNBR） 鞋底（鞋底（EVAEVA、PEPE、SBRSBR等）等） 滚筒表层（滚筒表层（EPDMEPDM、NBRNBR） 旋转模具（旋转模具（PEPE、EVAEVA） 医疗设备，如试管等医疗设备，如试管等 密封结构的泡沫制品（密封结构的泡沫制品（PEPE、EVAEVA）3194 4）过氧化物交联剂的分类）过氧化物交联剂的分类 氢过氧化物，副反应较剧烈，极少使用氢过氧化物，副反应较剧烈，极少使用 烷基过氧化物，分散范围适宜，性能优良，广泛使用烷基过氧化物，分散范围适宜，性能优良，广泛使用 过氧化酯，分解温度较低，广泛用于过氧化酯，分解温度较低，广泛用于EVAEVA和和EPDMEPDM 二酰基过氧化物，最早使用，分解温度约二酰基过氧化物，最早使用，分解温度约120120 过氧化缩酮，分解温度较低，广泛使用过氧化缩酮，分解温度较低，广泛使用 320本课程主要知识要点本课程主要知识要点o塑料的定义、分类，塑料的总体性能指标塑料的定义、分类，塑料的总体性能指标o通用塑料的结构、性能、加工与应用通用塑料的结构、性能、加工与应用重点：重点：1）聚乙烯的合成方法及其产品结构与性能特征）聚乙烯的合成方法及其产品结构与性能特征 2）聚丙烯侧基的影响，聚丙烯的晶型，聚丙烯）聚丙烯侧基的影响，聚丙烯的晶型，聚丙烯熔体特性熔体特性 3）聚氯乙烯的热分解及其稳定化，聚氯乙烯的）聚氯乙烯的热分解及其稳定化，聚氯乙烯的配方与成型过程配方与成型过程 4）聚苯乙烯侧基的影响，）聚苯乙烯侧基的影响，ABS共聚物的合成单共聚物的合成单体及其结构对性能的影响，体及其结构对性能的影响， 5）聚甲基丙烯酸甲酯结构对性能的影响，成型）聚甲基丙烯酸甲酯结构对性能的影响，成型方法的特殊性。方法的特殊性。321o工程塑料的结构、性能、加工与应用工程塑料的结构、性能、加工与应用重点重点：1）聚碳酸酯结构与性能关系，不同合成方法）聚碳酸酯结构与性能关系，不同合成方法的优缺点，力学性能的显著特点，加工性能，成型的优缺点，力学性能的显著特点，加工性能，成型方法与后处理方法与后处理 2）聚酰胺的分类与命名，结构特点与氢键，）聚酰胺的分类与命名，结构特点与氢键，加工性能，成型方法与后处理加工性能，成型方法与后处理 3）聚酯的结构与性能，加工特性与主要成型）聚酯的结构与性能，加工特性与主要成型方法。方法。 4）聚甲醛的结构与性能关系，加工性能）聚甲醛的结构与性能关系，加工性能 5）聚苯醚的结构与性能关系）聚苯醚的结构与性能关系 6）聚四氟乙烯的结构，性能的显著特点。）聚四氟乙烯的结构，性能的显著特点。本课程主要知识要点本课程主要知识要点322本课程主要知识要点本课程主要知识要点o热固性塑料热固性塑料重点重点：1）热固性树脂的定义与主要类型）热固性树脂的定义与主要类型 2）酚醛树脂的合成方法、分类及结构，酚醛）酚醛树脂的合成方法、分类及结构，酚醛塑料的成型塑料的成型 3）环氧树脂的结构，固化过程与固化剂）环氧树脂的结构，固化过程与固化剂 4）不饱和聚酯的合成单体与作用，固化体系）不饱和聚酯的合成单体与作用，固化体系o常用助剂的定义、作用、分类及应用常用助剂的定义、作用、分类及应用重点重点：稳定剂的分类、原理，增塑剂的基本要求，阻：稳定剂的分类、原理，增塑剂的基本要求，阻燃剂的分类和阻燃机理，填充剂的表面处理，染料燃剂的分类和阻燃机理，填充剂的表面处理，染料和颜料的比较，抗静电机理和颜料的比较，抗静电机理323期末考试期末考试o闭卷考试闭卷考试o写出结构式（写出结构式（5题题4分）分）o判断题（判断题（102）o名词解释（名词解释（54）o简答题（简答题（45）o分析题（分析题（210）324