高分子材料概論第九章高分子合成材料(合成樹脂及塑料)

1、由單體合成或天然高由單體合成或天然高聚物改性獲得聚物改性獲得 指遇熱變軟，具有可塑性的天然高指遇熱變軟，具有可塑性的天然高分子化合物的統(tǒng)稱。分子化合物的統(tǒng)稱。 一般是無定型的透明或半透明的固體或半固體。一般是無定型的透明或半透明的固體或半固體。天然橡膠、樹膠、天然橡膠、樹膠、蟲膠、琥珀等蟲膠、琥珀等 是以樹脂為主要成分，適當(dāng)加入（或不加）添是以樹脂為主要成分，適當(dāng)加入（或不加）添加劑（填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、顏料等），可在一加劑（填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、顏料等），可在一定溫度、壓力下塑化成型，而產(chǎn)品最后能在常溫下定溫度、壓力下塑化成型，而產(chǎn)品最后能在常溫下保持形狀不變的一類高分子材料。保持形狀不變

2、的一類高分子材料。 成型后再加成型后再加熱重新軟化加工熱重新軟化加工而化學(xué)組成不變而化學(xué)組成不變的一類塑料的一類塑料 可溶可熔可溶可熔 如聚氯乙烯如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙、聚乙烯、聚丙烯等。烯等。 成型后不能成型后不能再加熱重新軟化再加熱重新軟化加工的一類塑料加工的一類塑料不溶不熔不溶不熔 如酚醛樹脂、如酚醛樹脂、氨基樹脂、不飽氨基樹脂、不飽和聚酯、環(huán)氧樹和聚酯、環(huán)氧樹脂等。脂等。一般指產(chǎn)量大、一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性用途廣、成型性好、價廉的材料好、價廉的材料，僅作為非結(jié)構(gòu)，僅作為非結(jié)構(gòu)性材料。性材料。 產(chǎn)量較小，產(chǎn)量較小，價格較高，并具價格較高，并具有優(yōu)良特性的塑有優(yōu)良特性的塑料。料。

3、一般指具有一般指具有特種功能（如耐特種功能（如耐熱、自潤滑等）熱、自潤滑等），可應(yīng)用于特殊，可應(yīng)用于特殊要求的塑料。要求的塑料。 如有機硅塑料。如有機硅塑料。四大通用塑料：四大通用塑料：PE、PP、PVC、PS五大工程塑料：五大工程塑料：PA、PC、POM、PPO、PBT（ABS）合成樹脂合成樹脂+ +少量助劑少量助劑PE塑料、塑料、 PS塑料塑料、 PMMA塑料、塑料、 PP塑料塑料合成樹脂合成樹脂+ +大量助劑大量助劑PVC塑料、酚醛塑塑料、酚醛塑料、氨基塑料料、氨基塑料2012年年5781萬萬噸噸產(chǎn)產(chǎn) 量量與金屬相比較，塑料材料有以下與金屬相比較，塑料材料有以下： 比重小比重小 ； 比強

4、度高比強度高 ； 化學(xué)穩(wěn)定性好；化學(xué)穩(wěn)定性好； 優(yōu)良的電絕緣性能優(yōu)良的電絕緣性能 ； 優(yōu)良的耐磨、減磨和自潤滑性能優(yōu)良的耐磨、減磨和自潤滑性能 ； 優(yōu)良的吸震性、抗沖擊性、抗疲勞性及消聲；優(yōu)良的吸震性、抗沖擊性、抗疲勞性及消聲； 耗能少。耗能少。： 機械強度和硬度不及金屬材料高；機械強度和硬度不及金屬材料高； 耐熱性也低于金屬、陶瓷等材料；耐熱性也低于金屬、陶瓷等材料； 導(dǎo)熱性較差；導(dǎo)熱性較差； 吸濕性比金屬大；吸濕性比金屬大； 易老化；易老化； 蠕變性以及膨脹收縮變形較大。蠕變性以及膨脹收縮變形較大。 上述缺點或多或少地限制了工程塑料的使用范圍，但可以通過共混上述缺點或多或少地限制了工程塑料

5、的使用范圍，但可以通過共混、共聚、填充等方法減少或克服。、共聚、填充等方法減少或克服。CH2=CH2二、按二、按聚合壓力聚合壓力分類分類123聚乙烯生產(chǎn)方法（高壓法、中壓法、低壓法）比較聚乙烯生產(chǎn)方法（高壓法、中壓法、低壓法）比較操作條件操作條件聚合壓力，聚合壓力，MPaMPa聚合溫度，聚合溫度， 引發(fā)劑引發(fā)劑98.1-245.298.1-245.2150-330150-330微量氧或有機過氧化微量氧或有機過氧化物物2-72-7125-150125-150金屬氧化物金屬氧化物2 26060齊格勒齊格勒- -納塔引發(fā)劑納塔引發(fā)劑轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率，% %16-2716-27接近接近100100接近接

6、近100100反應(yīng)機理反應(yīng)機理自由基型自由基型配位離子型配位離子型配位離子型配位離子型實施方法實施方法氣相本體聚合氣相本體聚合液相懸浮聚合液相懸浮聚合液相懸浮聚合液相懸浮聚合工藝流程工藝流程簡單簡單復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜結(jié)構(gòu)性能結(jié)構(gòu)性能大分子支化程度大分子支化程度相對密度相對密度純度純度熱變形溫度，熱變形溫度， 高高低（低（0.910-0.9250.910-0.925）高高50 50 ，較軟，較軟介于兩者之間介于兩者之間居中（居中（0.926-0.926-0.9400.940）基本與低壓法相同基本與低壓法相同基本與低壓法相同基本與低壓法相同大分子排列整齊大分子排列整齊高（高（0.941-0.9700

7、.941-0.970）產(chǎn)品含有引發(fā)劑殘基產(chǎn)品含有引發(fā)劑殘基7878，較硬，較硬 建設(shè)投資建設(shè)投資高高低低低低操作費用操作費用低低高高高高 聚乙烯樹脂為聚乙烯樹脂為無毒、無味的白色無毒、無味的白色粉末或顆粒，外觀粉末或顆粒，外觀呈乳白色，有似蠟呈乳白色，有似蠟的手感，吸水率低的手感，吸水率低。(1)(1)一般性能一般性能 耐穿刺性好，耐穿刺性好，其中其中LLDPELLDPE最好。最好。LDPE LDPE 軟軟, ,HDPEHDPE硬硬(2)(2)力學(xué)性能力學(xué)性能 聚乙烯的耐熱聚乙烯的耐熱性不高，耐低溫性性不高，耐低溫性能好。能好。 LDPE:60 LDPE:60； HDPE:80 HDPE:80

8、以下。以下。(3)(3)熱學(xué)性能熱學(xué)性能 介電損耗低、介電損耗低、介電強度大的電性介電強度大的電性能優(yōu)異。能優(yōu)異。(4)(4)電學(xué)性能電學(xué)性能 耐候性不好，耐候性不好，日曬、雨淋都會引日曬、雨淋都會引起老化，需要加入起老化，需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑抗氧劑和光穩(wěn)定劑改善。改善。(5)(5)環(huán)境性能環(huán)境性能 流動性好，加流動性好，加工溫度低，是一種工溫度低，是一種加工性能很好的塑加工性能很好的塑料。料。(6)(6)加工特性加工特性CH2CCOOCH3CH3相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量熔點，熔點， 沸點，沸點， 相對密度相對密度10010048.848.8100.6100.60.9360.936閃點（閉

9、口），閃點（閉口）， 折光指數(shù)折光指數(shù)聚合熱，聚合熱，kJ/molkJ/mol爆炸極限（體積），爆炸極限（體積），% %10101.41181.411856.556.52.12-12.52.12-12.5物理常數(shù)表物理常數(shù)表在利用本體聚合生產(chǎn)有機玻璃時，主關(guān)鍵的問題是如何在利用本體聚合生產(chǎn)有機玻璃時，主關(guān)鍵的問題是如何控制克服甲基丙烯酸甲酯聚合過程中的控制克服甲基丙烯酸甲酯聚合過程中的“凝膠效應(yīng)凝膠效應(yīng)”和聚和聚合過程合過程體積收縮體積收縮問題。問題。 如果采用配位聚合也可以得如果采用配位聚合也可以得到全同產(chǎn)構(gòu)或間同立構(gòu)聚甲基丙到全同產(chǎn)構(gòu)或間同立構(gòu)聚甲基丙烯酸甲酯。烯酸甲酯。Click to

10、add Title1光學(xué)性能光學(xué)性能高度透明高度透明 1Click to add Title2力學(xué)性能力學(xué)性能質(zhì)輕而堅韌質(zhì)輕而堅韌 2Click to add Title1熱學(xué)性能熱學(xué)性能易燃塑料，耐熱易燃塑料，耐熱T T僅為僅為80 80 3Click to add Title2電學(xué)性能電學(xué)性能高頻率絕緣材料高頻率絕緣材料 4Click to add Title1環(huán)境性能環(huán)境性能耐候性好，耐溶劑一般耐候性好，耐溶劑一般 5 常用于燈罩，汽車、輪船、飛機上的窗玻常用于燈罩，汽車、輪船、飛機上的窗玻璃及擋風(fēng)玻璃，儀表窗、展示窗、廣告窗、天花板、照明板璃及擋風(fēng)玻璃，儀表窗、展示窗、廣告窗、天花板、

11、照明板等。等。各種光學(xué)鏡片如眼鏡、放大鏡及透鏡等，信息各種光學(xué)鏡片如眼鏡、放大鏡及透鏡等，信息傳播材料如光盤及光纖等。傳播材料如光盤及光纖等。用于牙科材料如牙托、假牙以及假肢材料等。用于牙科材料如牙托、假牙以及假肢材料等。各種產(chǎn)品模型、標(biāo)本及工藝美術(shù)品等，各種鈕扣各種產(chǎn)品模型、標(biāo)本及工藝美術(shù)品等，各種鈕扣、發(fā)夾、兒童玩具、筆桿及繪圖儀器等。、發(fā)夾、兒童玩具、筆桿及繪圖儀器等。通用型通用型 平均聚合度為平均聚合度為500500-1500-1500高聚合度高聚合度平均聚合度為大于平均聚合度為大于17001700以上以上按按相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量的大小的大小 按按形態(tài)形態(tài)不同不同粉狀粉狀用于生產(chǎn)壓

12、延和擠出制品用于生產(chǎn)壓延和擠出制品糊狀糊狀用于人造革、壁紙、兒童玩具及乳膠手套用于人造革、壁紙、兒童玩具及乳膠手套按按樹脂結(jié)構(gòu)樹脂結(jié)構(gòu)不同不同緊密型緊密型用于硬制品的生產(chǎn)用于硬制品的生產(chǎn)疏松型疏松型用于軟制品的生產(chǎn)用于軟制品的生產(chǎn) 常溫常壓下是帶有乙醚香味的無色氣體常溫常壓下是帶有乙醚香味的無色氣體，容易液化。，容易液化。聯(lián)合法路線聯(lián)合法路線目前生產(chǎn)氯乙烯的主要路線目前生產(chǎn)氯乙烯的主要路線乙烯氧氯化法乙烯氧氯化法新的路線新的路線自由基型聚合自由基型聚合為油溶性的偶氮類、有機過氧為油溶性的偶氮類、有機過氧 化物類和氧化化物類和氧化- -還原引發(fā)體系。還原引發(fā)體系。頭頭- -尾相連尾相連：增長鏈向

13、單體的轉(zhuǎn)移，是影響：增長鏈向單體的轉(zhuǎn)移，是影響 產(chǎn)物相對分子質(zhì)量的主要因素產(chǎn)物相對分子質(zhì)量的主要因素 ，這種轉(zhuǎn)移隨溫度的升高而加，這種轉(zhuǎn)移隨溫度的升高而加 快?？?。一般性能一般性能 樹脂為白色或淡黃色的粉末，制品的軟硬程度樹脂為白色或淡黃色的粉末，制品的軟硬程度可以增塑劑量的多少進(jìn)行調(diào)整。純聚氯乙烯的可以增塑劑量的多少進(jìn)行調(diào)整。純聚氯乙烯的吸水率和透氣性都很小。吸水率和透氣性都很小。 mtKAQmtKAQ力學(xué)性能力學(xué)性能 聚氯乙烯具有較高的硬度和力學(xué)性能，并相對聚氯乙烯具有較高的硬度和力學(xué)性能，并相對分子質(zhì)量的增大而提高，但隨溫度的升高而下降分子質(zhì)量的增大而提高，但隨溫度的升高而下降。 mtK

14、AQmtKAQ熱學(xué)性能熱學(xué)性能 聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性十分差，在聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性十分差，在140即開始分即開始分解，到解，到180迅速分解，難燃。迅速分解，難燃。 mtKAQmtKAQ電學(xué)性能電學(xué)性能 聚氯乙烯的電性能較好，其電絕緣性不如聚氯乙烯的電性能較好，其電絕緣性不如PE和和PP，一般只能用于中低壓和低頻絕緣材料。一般只能用于中低壓和低頻絕緣材料。mtKAQmtKAQ環(huán)境性能環(huán)境性能聚氯乙烯可耐除發(fā)煙硫酸和濃硝酸以外的大多聚氯乙烯可耐除發(fā)煙硫酸和濃硝酸以外的大多數(shù)無機酸、堿、多數(shù)有機溶劑（如乙醇、汽油和數(shù)無機酸、堿、多數(shù)有機溶劑（如乙醇、汽油和礦物油）和無機鹽，適合作化工防腐材料。礦物油）

15、和無機鹽，適合作化工防腐材料。 聚聚氯乙烯易發(fā)生降解，引起制品顏色的變化，順序氯乙烯易發(fā)生降解，引起制品顏色的變化，順序為：白色為：白色粉紅色粉紅色淡黃色淡黃色褐色褐色紅綜色紅綜色約約黑色黑色黑色黑色mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯粉末樹脂以顆粒狀態(tài)存在聚氯乙烯粉末樹脂以顆粒狀態(tài)存在 聚氯乙烯在聚氯乙烯在160以前以顆粒狀態(tài)存在，在以前以顆粒狀態(tài)存在，在60以后顆粒破碎成初級粒子，在以后顆粒破碎成初級粒子，在190時初級時初級粒子熔融。粒子熔融。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯的加工穩(wěn)定性不好聚氯乙烯的加工穩(wěn)定性不好 改性方法改性方法:一是在其中加入熱穩(wěn)定劑，以提高

16、分一是在其中加入熱穩(wěn)定劑，以提高分解溫度，使其在熔融溫度之上；解溫度，使其在熔融溫度之上； 二是在其中加二是在其中加入增塑劑，以降低其熔融溫度，使其在分解溫度入增塑劑，以降低其熔融溫度，使其在分解溫度之上。之上。 要求要求:加工溫度控制要精確，加工時間盡量短。加工溫度控制要精確，加工時間盡量短。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯熔體的流動性不好聚氯乙烯熔體的流動性不好 易產(chǎn)生熔體破碎和制品表面粗糙等現(xiàn)象，必須易產(chǎn)生熔體破碎和制品表面粗糙等現(xiàn)象，必須加入加工助劑。加入加工助劑。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯熔體之間、與加工設(shè)備之間的磨擦聚氯乙烯熔體之間、與加工設(shè)備之間

17、的磨擦力大力大 需要加入相容性大的內(nèi)潤滑劑或相容性差的外需要加入相容性大的內(nèi)潤滑劑或相容性差的外潤滑劑。潤滑劑。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯熔體為非牛頓流體聚氯乙烯熔體為非牛頓流體 可以通過提高螺桿轉(zhuǎn)速來降低粘度，但要盡量可以通過提高螺桿轉(zhuǎn)速來降低粘度，但要盡量少調(diào)溫度。少調(diào)溫度。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯在加工前需要干燥處理聚氯乙烯在加工前需要干燥處理 條件是條件是110，11.5h。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯加工配方組分多，要充分混合均勻聚氯乙烯加工配方組分多，要充分混合均勻 注意加料順序，為防吸油，吸油性大的填料后加；注意加料順序

18、，為防吸油，吸油性大的填料后加； 為防止影響其他組分分散，而潤滑劑要后加?；旌蠟榉乐褂绊懫渌M分分散，而潤滑劑要后加?；旌蠝囟纫话阍跍囟纫话阍?10。mtKAQmtKAQ加工性能加工性能 聚氯乙烯遇金屬離子會加速降解聚氯乙烯遇金屬離子會加速降解 加工前要進(jìn)行磁選，設(shè)備不應(yīng)有鐵銹。加工前要進(jìn)行磁選，設(shè)備不應(yīng)有鐵銹。mtKAQmtKAQmtKAQPVC塑料用途塑料用途硬質(zhì)硬質(zhì)PVC塑料塑料軟質(zhì)軟質(zhì)PVC塑料塑料管材：管材：軟管、硬管等型材型材：門、窗、家具等板材板材：瓦楞板、密實板、發(fā)泡板等片材：片材：吸塑制品如包裝盒等絲類絲類：紗窗、蚊帳、繩索等瓶類瓶類：食品、藥品、化妝品包裝材料等注塑品注塑品

19、：管件、閥門、辦公用品、殼等薄膜薄膜：大棚膜、包裝膜、裝飾膜，雨衣電纜：電纜：中低壓絕緣和電纜料等鞋類鞋類：雨鞋、涼鞋、鞋底、鞋面材料等革類：革類：人造革、地板革、壁紙等其他：其他：軟透明管、唱片及墊片等第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料優(yōu)點優(yōu)點 具有高度透明、電絕緣性好、易著色、加工流動性好、剛具有高度透明、電絕緣性好、易著色、加工流動性好、剛性好、及化學(xué)腐蝕等。性好、及化學(xué)腐蝕等。缺點缺點 性脆、沖擊強度低、易出現(xiàn)應(yīng)力開裂、耐熱性差、不耐沸性脆、沖擊強度低、易出現(xiàn)應(yīng)力開裂、耐熱性差、不耐沸水等。水等。改性改性 克服聚苯乙烯脆性大、耐熱性低的缺點，

20、工業(yè)采用和其他克服聚苯乙烯脆性大、耐熱性低的缺點，工業(yè)采用和其他單體共聚、共混。如單體共聚、共混。如ABS、MBS、AAS、ACS、AS樹脂等。樹脂等。第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料 第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSAB

21、S樹脂及塑料樹脂及塑料第五節(jié)聚苯乙烯第五節(jié)聚苯乙烯(PS)(PS)、ABSABS樹脂及塑料樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料按成型加工按成型加工方法的不同方法的不同第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及塑料 第六節(jié)第六節(jié) 酚醛樹脂及塑料酚醛樹脂及

22、塑料紙基層壓板紙基層壓板用于制造電器絕緣結(jié)構(gòu)零件如接線板絕緣墊圈等用于制造電器絕緣結(jié)構(gòu)零件如接線板絕緣墊圈等布基層壓板布基層壓板 多用于墊圈、軸瓦、軸承、皮帶及無聲齒輪等機械零多用于墊圈、軸瓦、軸承、皮帶及無聲齒輪等機械零 件，以及電話、無線設(shè)備和要求不高的絕緣體等。件，以及電話、無線設(shè)備和要求不高的絕緣體等。玻璃布基層壓板玻璃布基層壓板 用于電機、電器及無線電工程中。用于電機、電器及無線電工程中。石棉層壓板石棉層壓板 用于剎車片及離合器等耐磨材料及要求高機械強度及用于剎車片及離合器等耐磨材料及要求高機械強度及 耐熱的機械零件。耐熱的機械零件。超級纖維層壓板超級纖維層壓板 作為耐燒蝕導(dǎo)彈外殼、

23、宇宙飛船的耐熱面層等。作為耐燒蝕導(dǎo)彈外殼、宇宙飛船的耐熱面層等。層壓管層壓管 用于電器絕緣結(jié)構(gòu)零件。用于電器絕緣結(jié)構(gòu)零件。敷銅層壓板敷銅層壓板 用于印刷電路板。用于印刷電路板。 第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料 CH2CHCH2Cl OHOCOHCH3CH3第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料 低低相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂 中中相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂 高高相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第七節(jié)環(huán)氧樹脂及塑料第八節(jié)聚氨酯及塑料第八