第三章精講聚烯烴類塑料

1、第第3 3章章 聚烯烴類塑料聚烯烴類塑料3.3 聚異丁烯聚異丁烯（PIBPIB） 3.1 聚乙烯（聚乙烯（PEPE）3.2 聚丙烯（聚丙烯（PPPP）3.4 聚聚4-4-甲基甲基-1-1-戊烯戊烯（PMPPMP） 3.3 其它聚烯烴其它聚烯烴 聚烯烴類的制備vPE由乙烯單體自由基聚合而成的聚合物，Polyethlele(PE) ；品種有低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、線形低密度聚乙烯（LLDPE）、高分子量聚乙烯（UHMWPE）；單體制備聚合v1.高壓聚合 v2.低壓聚合v3.中壓聚合高壓聚合反應(yīng)以過氧化物為引發(fā)劑，其反應(yīng)具有如下特點： (1)反應(yīng)對單體濃度有很大的依賴性。

2、單體濃度要求大于99.89%。 (2)自由基壽命很短。由于以上兩特點，使反應(yīng)必須采用高壓，以增大單體濃度(單位體積內(nèi)所含單體分子數(shù))，減小分子間的距離，這樣就可以增加單體分子間增長著的分子鏈與單體分子間的碰撞幾率，加速反應(yīng)的進行并提高轉(zhuǎn)化率，增大聚合物的分子量。較低的反應(yīng)壓力只能得到低分子量聚合物。(3)反應(yīng)放熱多。 高壓聚合制備PE反應(yīng)特點PE的制備溫度壓力MPa催化劑機理實施方法PE密度g/cm3結(jié)晶度高壓聚合160300100350過氧化物自由基氣相本體聚合0.9l0.9255565低壓聚合60700.10.5齊氏催化劑離子配位聚合液相淤漿法0.940.96 85%90中壓聚合13016

3、01.43.5CrO3離子型聚合溶液法聚合0.95 0.9795%97聚乙烯結(jié)構(gòu)與性能 塑料材料學(xué)一、聚乙烯（一、聚乙烯（ Polyethylene，PE） 聚乙烯是分子結(jié)構(gòu)最簡單、生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的塑料品種。 聚乙烯為無臭、無毒外觀呈乳白色的蠟狀固體。vPE的結(jié)構(gòu)特點：1.線形聚合物， 屬高分子長鏈脂肪烴；分子對稱無極性，分子間作用力小，力學(xué)性能不好、電絕緣性好、熔點低；2.分子鏈上含有短的甲基和長的烷基支鏈，支鏈越多，其耐光降解和氧化能力越差。3.分子量越高，力學(xué)性能越好；加工性能變差；4.易于結(jié)晶，結(jié)晶度提高，制品密度、剛性、硬度、強度等性能提高，但其沖擊性能下降。主要性質(zhì)特點如下：

4、主要性質(zhì)特點如下：化學(xué)上的惰性。良好的韌性和耐低溫性。優(yōu)異的介電和電絕緣性。極優(yōu)的耐溶劑性。軟而韌。塑料材料學(xué)聚乙烯結(jié)構(gòu)與性能 PE的結(jié)構(gòu)與性能vPE的性能1.力學(xué)性能：一般，只有耐沖擊性能較好。耐沖擊強度LDPELLDPEHDPE。隨密度、結(jié)晶度、分子量提高，力學(xué)性能增大。軟而韌軟而韌2.熱性能：隨分子量和結(jié)晶度的提高而改善。玻璃化溫度低，支化度增大，密度降低，熔融溫度降低熱變形溫度很低，熱穩(wěn)定性較好比熱容較大；熱導(dǎo)率大，不宜作絕熱材料線膨脹系數(shù)較大，制品尺寸隨溫度變化較大3.電性能：無極性，電性能優(yōu)異，吸濕性很小4.耐化學(xué)試劑和耐溶劑性：化學(xué)惰性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性。5. 環(huán)境老化性能：含支

5、鏈、雙鍵，耐候性不好，環(huán)境應(yīng)力開裂。6.燃燒性：極易燃燒。聚乙烯的加工聚乙烯的加工v一、加工性能一、加工性能v吸水性極小v分子鏈柔性好v熔體的非牛頓性不明顯v比熱容較大v結(jié)晶能力高v收縮率大v熔體易氧化1.品級、牌號多加工工藝加工工藝聚乙烯的應(yīng)用聚乙烯的應(yīng)用v薄膜v容器v型材、單絲v電纜包皮v防腐涂層v泡沫制品塑料材料學(xué)聚乙烯的品種類型(按密度和結(jié)構(gòu)的不同分)低密度聚乙烯（LDPE）、 0.91-0.925 g/cm3中密度聚乙烯（MDPE）、 0.926-0.94 g/cm3 高密度聚乙烯（HDPE）、 0.941-0.97 g/cm3線型低密度聚乙烯（LLDPE） 0.92 g/cm3聚乙

6、烯結(jié)構(gòu)與性能 1.低密度聚乙烯（LDPE）塑料材料學(xué)1.低密度聚乙烯（LDPE）: 是一種非線性熱塑性聚乙烯，結(jié)晶度低，機械強度、阻氣性、耐溶劑性都比高密度聚乙烯差；但它的柔軟性、斷裂伸長率、耐沖擊性、透明度則比高密度聚乙烯好。加工方式：吹膜、流延、擠出涂布、擠出吹塑和注塑。低密度聚乙烯的最大產(chǎn)品是薄膜。用途：普遍運用于食品、服裝塑料袋、阻濕層、農(nóng)用薄膜、日用品塑料和收縮纏繞膜等，以及復(fù)合薄膜中的熱封和粘合層。 v世界LDPE消費結(jié)構(gòu)薄膜55.0%涂層制品10.8%注塑制品8.4%電線電纜3.9%吹塑1.9%其它20.0%2.高密度聚乙烯（HDPE）塑料材料學(xué)2.高密度聚乙烯（HDPE）含支鏈

7、少，結(jié)晶度高達90，有些品種使用溫度可達120度，耐寒性能良好。由于密度高，結(jié)晶度高，故其機械強度、阻隔性、耐熱性等性能均好于低密度聚乙烯。用途：多用來制造食品塑料用瓶、罐、桶等中空容器，也可制成薄膜或復(fù)合膜。v世界HDPE消費結(jié)構(gòu)吹塑27.0%薄膜20.1%注塑制品19.8%管材11.5%纖維4.7%電線電纜1.2%其它15.8%3.線型低密度聚乙烯（LLDPE）線型低密度聚乙烯（LLDPE）是在結(jié)構(gòu)上介于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之間的一種聚乙烯。 LLDPE用途：特別適宜制作超薄塑料薄膜、容器v世界LLDPE消費結(jié)構(gòu)薄膜占74%注塑6.9%滾塑3.0%電線電纜1.7%其它14.4%LLD

8、PE以其優(yōu)良的拉伸性能和延展性在薄膜市場逐步取代LDPE，減少了LDPE在塑料市場的份額。近年來，LLDPE在纏繞膜和旋轉(zhuǎn)成型方面的市場份額不斷提高。二、聚丙烯（Polypropylene，PP）塑料材料學(xué)二、聚丙烯二、聚丙烯（PolypropylenePolypropylene，PPPP） 聚丙烯也是包裝中最常用的塑料品種之一。 聚丙烯是以丙烯單體進行聚合的熱塑性聚合物。聚丙烯外觀與聚乙烯相似，聚丙烯是目前常用塑料中最輕的一種。種類：通常有均聚聚丙烯和無規(guī)共聚聚丙烯兩類。特點：聚丙烯有很高的耐化學(xué)性及力學(xué)性能。用途：聚丙烯樹脂常用于制造薄膜和硬的容器。實施方法溫度壓力MPa催化劑機理液態(tài)本體

9、聚合6070 3.23.5 齊-納催化劑 定向配位聚合PP聚合液相淤漿法5060 0.51 齊-納催化劑定向配位聚合PP聚合氣相聚合903.5齊-納催化劑定向配位聚合PP聚合聚丙烯（聚丙烯（PP）的合成）的合成PP的結(jié)構(gòu)與性能vPP側(cè)甲基對其性能的影響：1.分子鏈變硬，規(guī)整性下降；2.空間結(jié)構(gòu)改變；3.叔碳原子使PP化學(xué)性質(zhì)活潑；4.等規(guī)指數(shù)影響；5.分子量對性能的影響。vPP的性能1.力學(xué)性能；絕對值高于聚乙烯缺點是：韌性不夠好，特備是低溫脆性缺點是：韌性不夠好，特備是低溫脆性vPP的性能2.熱性能：熔融溫度較聚乙烯高40-50OC，約164-170OC；耐熱性稍 高與聚乙烯；分子量對耐熱性

10、影響；比熱容、熱導(dǎo)率小于 聚乙烯，絕熱性優(yōu)于聚乙烯。3.電性能：與聚乙烯接近4.耐化學(xué)試劑和耐溶劑性：良好5.環(huán)境與老化性能：易降解；銅害作用6.燃燒性能：極易燃燒，與聚乙烯類似等規(guī)PP間規(guī)PP有規(guī)PP無規(guī)PP聚丙烯可作為塑料、纖維、橡膠。不單獨作塑料使用，是一種很好的改性劑。廣泛用在制作熱熔膠、壓敏膠、溶劑膠等包裝用粘合劑上。均聚聚丙烯均聚聚丙烯Polypropylene , PP1.均聚聚丙烯1.均聚聚丙烯塑料材料學(xué)1.均聚聚丙烯 受結(jié)晶及聚合條件的影響，最終聚合物的分子結(jié)構(gòu)存在等規(guī)、間規(guī)及無規(guī)三種不同的丙烯單體的立體構(gòu)型。 等規(guī)聚丙烯是在ZieglerNatta催化劑的作用下，通過控制溫

11、度及壓力來聚合的高結(jié)晶材料，是最常用的聚丙烯形式。特性：密度低、熔點高、力學(xué)性能好，拉伸強度、屈服強度、壓縮強度、挺度、硬度等都優(yōu)于聚乙烯，尤其是具有較好的剛性和抗彎曲性；耐化學(xué)性極好，耐熱性良好（150不變形），但耐低溫性能遠不如聚乙烯。 均聚聚丙烯的應(yīng)用塑料材料學(xué)（1）聚丙烯薄膜可以包裝食品；（2）應(yīng)用于復(fù)合薄膜的制造；（3）高挺度與易拉性能非常適合纏繞及拉伸應(yīng)用；（4）可用來制造瓶、罐及各種形式的中空容器。（5）優(yōu)良抗彎性和回彈性，可制作蓋及本體合一的箱殼。（6）很好的耐熱性則可以用于制成耐熱的微波食品容器以及耐蒸煮容器。 聚丙烯也是一種極好的注塑材料。 均聚聚丙烯有極好的流變性和很好的

12、加工性能。 2. 無規(guī)共聚聚丙烯塑料材料學(xué)2. 無規(guī)共聚聚丙烯特性： 無規(guī)共聚聚丙烯通常含有1.57的乙烯，在分子鏈上乙烯單體位置的無規(guī)律阻礙了順式聚丙烯分子鏈的有規(guī)立構(gòu)和高結(jié)晶，因此無規(guī)共聚聚丙烯具有低結(jié)晶度，低熔點，高透明度及柔軟性的性能。無規(guī)共聚聚丙烯比均聚聚丙烯輕，具有更好的耐低溫沖擊強度；對酸、堿、醇及低沸點的碳氫化合物有很好的耐化學(xué)性。應(yīng)用： 無規(guī)共聚聚丙烯可用來吹膜或注塑，拉伸薄膜等。 PP的加工與應(yīng)用vPP的應(yīng)用（1）醫(yī)療器具，如注射器、盒、輸液袋、輸血工具、病人用具(盒、杯、壺等)。（2）一般用途機械零件中的輕載結(jié)構(gòu)件，如殼、罩、手柄、手輪、特別適于制備反復(fù)受力的鉸鏈、活頁、

13、法蘭、接頭、閥門、泵葉輪、風(fēng)扇葉輪等。（3）汽車零部件。聚丙烯和增強聚丙烯可以制備汽車方間盤、蓄電池殼、空氣過濾器殼、啟動腳踏板、發(fā)動機艙、車廂、通風(fēng)采暖系統(tǒng)、燈罩、工具箱、消聲器等。（4）家用電器零件和一股家用件，如窗門框架、小折疊椅、盥洗室水槽，箱子與盒子的整體活頁、卡扣等。 （5）化工方面，可制備耐熱耐腐容器，管道、設(shè)備襯里，涂層等。 （6）包裝方面，可制備拉伸薄膜、疊層薄膜、單絲、繩索、編織袋等。（7）電氣絕緣薄膜。 PP的加工與應(yīng)用vPP加工性能1.吸濕性??；2.成型方法多；3.熔體粘度??；4.易結(jié)晶，收縮率大；5非牛頓流體，粘度對剪切速率和溫度敏感；6.熔體彈性大，冷卻凝固快，易產(chǎn)

14、生內(nèi)應(yīng)力；7.受熱易氧化降解。v加工工藝聚丙烯可采用注塑、擠出、吹塑、旋塑、熱成型、發(fā)泡、噴涂等工藝，其中最常采用的是注塑與擠出。 vPP的改性一、與聚乙烯共混 增加韌性二、與乙丙橡膠共混 增加韌性、耐寒性三、與其它聚合物共混四、增強聚丙烯v1.玻璃纖維增強聚丙烯 增強拉伸、彎曲、沖擊強度v2.鈣塑聚丙烯 提高剛度、硬度、耐熱性PB（聚1-丁烯）的結(jié)構(gòu)與性能vPB結(jié)構(gòu)與性能 一、結(jié)構(gòu)v聚1-丁烯分子鏈上交替地連接著側(cè)乙基二、性能 v（1）類似于聚乙烯、聚丙烯的優(yōu)異介電、電絕緣性能。v（2）優(yōu)異的抗蠕變性、沖擊韌性和耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，良好的耐寒性，這主要是因為聚1丁烯的分子鏈比較柔曲，又具有很高

15、的分子量。v（3）良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐溶劑性。v（4）較好的耐熱性。v（5）優(yōu)良的耐磨性和抗撓曲性。v（6）較高的填料填充性。 PB的加工與應(yīng)用vPB加工與應(yīng)用加工與應(yīng)用一、加工v聚1-丁烯可以采用注塑、擠出、旋塑、澆鑄等方法成型，最重要的成型方法是擠出。用于成型管材、薄膜和單絲等。 其加工性能特點是： v（1）熔融加工溫度范圍約在160240。v（2）吸水率低，僅0.01，不需對粒料預(yù)先進行干燥。v（3）成型收縮率大于聚丙烯，低于聚乙烯。v（4）擠出時具有較強的巴拉斯效應(yīng)，比聚乙烯、聚丙烯更明顯。v (5)成型后制品應(yīng)時效處理不少于一周，以便獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的第二晶型。二、PB的應(yīng)用v（1）擠出

16、管材，供工業(yè)、民用、建筑等方面應(yīng)用。 v（2）擠出單絲和薄膜，其韌性、抗撕裂性皆優(yōu)異，市場潛力極大。 PMP （聚4-甲基-1-戊烯）結(jié)構(gòu)與性能vPMP結(jié)構(gòu)與性能結(jié)構(gòu)與性能一、結(jié)構(gòu)v工業(yè)化生產(chǎn)的PMP是等規(guī)結(jié)構(gòu)，可以結(jié)晶。vPMP奇特的性能是，雖然屬于半結(jié)晶型聚合物，卻是高度透明的材料，在現(xiàn)有半結(jié)晶聚合物是絕無僅有的。純粹的PMP均聚物制品，往往觀察到透明度較差，內(nèi)部似乎有無數(shù)微小空洞。v如果將4-甲基-1-戊烯與少量其它-烴(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)共聚，可以克服上述微空洞現(xiàn)象。PMP的結(jié)構(gòu)與性能vPMP結(jié)構(gòu)與性能結(jié)構(gòu)與性能 二、性能vPMP是高度透明的輕質(zhì)塑料，密度僅0.83g c

17、m3，是現(xiàn)有塑料中密度最小的，透光率可達90，是少數(shù)幾種透明的光學(xué)塑料之一。vPMP由于主鏈上連有笨重的側(cè)異丁基，使分子鏈變剛，玻璃化溫度和熔融溫度比聚乙烯均有大幅度提高，vPMP具有優(yōu)異的介電和電絕緣性能，這些優(yōu)異的電性能隨環(huán)境濕度的改變變化很小，因為聚4-甲基-1-戊烯的吸水性極小。電場頻率的改變對電性能的影響也很小。作為絕緣材料，PMP的工作溫度可以高于聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯等。vPMP質(zhì)輕、透明、耐腐蝕、透氣性優(yōu)。v良好耐熱性，連續(xù)使用溫度121-160OCPMP的加工與應(yīng)用vPMP的加工PMP可以采用注塑、擠出、吹塑、熱成型等工藝方法成型加工。 吸濕率極小熔體具有假塑性體特征 成

18、型中較大收縮加工溫度范圍小 270-300OCPMP的加工與應(yīng)用vPMP主要應(yīng)用在以下幾方面：（1）制備透明的醫(yī)療沒備、器械和用具。（2）制備化工廠的透明容器和管道。（3）制備儀器儀表中的耐熱透鏡、視鏡。（4）制備汽車內(nèi)照明設(shè)備、器件。（5）制備要求加熱的食品容器，如奶瓶；食品烘烤設(shè)備器件，如微波爐中的盤碟器皿（6）制備透明包裝薄膜。 3.5 其它聚烯烴其它聚烯烴v乙烯丙烯共聚物一、隨機共聚物乙丙橡膠 丙烯：50% 無定形共聚物 三元乙丙橡膠二、立構(gòu)嵌段共聚物乙丙塑料 丙烯：93-99.9% 結(jié)晶度：80-85% 綜合物理力學(xué)性能優(yōu)良v離子聚合物 （Ionomer ）v乙烯-乙酸乙烯共聚物 （

19、EVA）v乙烯丙烯酸乙酯共聚物 3.5 其它聚烯烴其它聚烯烴離子交朕聚合物（Ionomer）塑料材料學(xué)離子交朕聚合物（Ionomer） 離子交聯(lián)聚合物又稱離子型聚合物，是以乙烯為主體，加入110的丙烯酸（或甲基丙烯酸）等單體進行高壓共聚并在共聚物主鏈上引入金屬離子（如鈉、鉀、鋅、鎂等）進行交聯(lián)而得的產(chǎn)品。它雖為交聯(lián)合物，實際上是一種熱塑性聚合物。離子交朕聚合物特性塑料材料學(xué)離子交聯(lián)聚合物的主要特性如下： 力學(xué)性能好，抗拉強度高于聚乙烯，在低溫下性能也很好；表面硬度高，耐磨性好，韌性強、彈性好，具有優(yōu)良的抗穿刺性和耐折疊性。 耐溶劑性好，耐一般無機酸、堿和油脂；不耐強酸及某些氧化劑和有機酸。 熱封合性能極好，相同條件下熱科強度幾乎是PEPE