高分子材料第2章1

第二章通用及特種高分子材料塑料橡膠纖維類型、結(jié)構(gòu)特點性能指標、測試加工工藝合成高分子材料生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)性能及應用塑料生產(chǎn)成倍增長，在機電儀表、電子電器、汽車等行業(yè)正大量代替鋼鐵。合成橡膠的產(chǎn)量早已大大超過天然橡膠，占橡膠總消耗量的2/3~3/4。合成纖維在民用領(lǐng)域占一半以上份額，在工業(yè)領(lǐng)域幾乎取代了天然纖維。

20世紀中以來，高分子化學尤其是塑料、纖維、橡膠三大合成材料的發(fā)展速度驚人。40年代39萬噸，50年代210萬噸，60年代950萬噸，70年代4100萬噸，80年代超過了1億噸。平均每10年增長5倍。概述第一節(jié)塑料1、定義

塑料就是具有可塑性的材料。在加熱后，或在壓力條件下，可以塑造成各種形狀的物體。天然樹脂，如蟲膠、琥珀、瀝青、松香等。因為成分和結(jié)構(gòu)復雜，雜質(zhì)很多，一般不用作塑料。

2.2.1塑料類型及特性①

彈性形變區(qū)②

屈服點③

大形變區(qū)，又稱為強迫高彈形變④

應變硬化區(qū)⑤

斷裂結(jié)晶態(tài)聚合物的應力－應變曲線非晶態(tài)聚合物的應力－應變曲線隨溫度的增加，應力－應變曲線開始出現(xiàn)屈服點，從沒有屈服點到出現(xiàn)屈服點之間存在一個特征溫度

（稱脆化溫度Tb），

是塑料的耐寒性指標。塑料的使用溫度范圍在其Tb和Tg之間。es（1）

（1）材料硬而脆：在較大應力作用下，材料僅發(fā)生較小的應變，并在屈服點之前發(fā)生斷裂，具有高的模量和抗張強度，但受力呈脆性斷裂，沖擊強度較差。聚合物剛性順丁膠聚乙烯聚氯乙烯聚碳酸酯聚苯醚砜-85～-105-6880149288-73-70-90-100-240-12～-32+2+170+290+528TgTb△T=Tg-TbI’mplastic.工程塑料制品汽車防塵罩汽車密封條空氣軟管高壓阻尼線擋泥板車燈橡膠件我們現(xiàn)在通常所說的塑料

，一般是指以合成樹脂為主要成分的可塑性材料。具體說來，塑料就是以樹脂為基體，添加一些具有特定作用的助劑，將基體與助劑混合、分散，再通過塑煉加工，并在加工過程中顯示塑性且能流動成型的材料。

簡而言之，

塑料=樹脂+助劑樹脂是硬而脆的、固體或半固體、無定形、易熔融、易燃的物質(zhì)。包括天然樹脂、合成樹脂。

結(jié)構(gòu)材料：電視機殼體、冰箱殼體、軸承、機械零件

絕緣材料：電纜、絕緣板、電器零件

建筑材料：貼面板、地貼、塑料門窗、上下水管

包裝材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料

日用：衣架、椅子、盆類、書架、玩具、文具、辦公用品、家具

運輸：道路交通設(shè)施、車輛部件

2、塑料的產(chǎn)量及應用2000年，世界總產(chǎn)量＞150Mt，中國18Mt（13%，第二），美國50Mt（44.4%，第一），日本15Mt（10%，第三）。國內(nèi)塑料的應用包裝材料（4Mt，22%）日用材料（3.5Mt，20%）農(nóng)業(yè)材料（3Mt，17%）電子、電機、汽車材料（3Mt，17%）建筑材料（1.2Mt，7%）其他材料（3.3Mt，18%）3發(fā)展簡史

（1）早期的塑料

年

代發(fā)

明

人名

稱主

要

成

分用

途1862年AlexanderParKes柏士塑料硝酸纖維素+少量助劑

塑料梳子、傘柄、其它小制品1868年HyttCelluloid硝酸纖維素+增塑劑（樟腦）+潤滑劑+著色劑文具、乒乓球、發(fā)卡、鏡框、傘柄、照相底片

紫膠樹脂（蟲膠）

老式、慢轉(zhuǎn)、易碎的唱片

第一個真正意義上人工合成的樹脂是酚醛樹脂，這是一種熱固性塑料，商品名為電木粉（Bakelite），由此，打開了合成高分子的新時代。

（2）各種塑料品種的產(chǎn)生年代：

年份縮寫名稱名

稱

年份縮寫名稱名

稱1868NC硝酸纖維素（Celluloid）1938PA聚

酰

胺1909PF酚醛樹脂（Bakelite）1941LDPE低密度聚乙烯1927PVC聚

氯

乙

烯1957PP聚

丙

烯1938PS聚

苯

乙

烯1956POM聚

甲

醛4塑料的分類及特性不同的標準有不同的分類方法。

（1）按樹脂的化學成分分類：元素聚合物

為基礎(chǔ)的塑料：氟塑料、有機硅塑料無機聚合物

為基礎(chǔ)的塑料：聚硫酸鐵、聚氯化磷腈有機樹脂

為基礎(chǔ)的塑料：PE、PP、PVC等（2）按塑料的產(chǎn)量分

通用塑料：指一般用途的塑料。優(yōu)點：成本低、產(chǎn)量大、用途廣泛、性能變化大、制品多樣缺點：機械性能和耐熱性不高

工程塑料：指適于作工程機構(gòu)件和化工設(shè)備等工業(yè)用途的塑料，與通用塑料無嚴格的區(qū)分。

優(yōu)點：強度、剛性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低溫性能好。

缺點：產(chǎn)量相對小，成本較高。

特種工程塑料：相對于通用工程塑料而言，其耐熱等級更高，價格更貴，產(chǎn)量更小。主要品種包括：聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺等。

按塑料應用分類通用塑料→產(chǎn)量大、應用廣、加工性能好、成本低的塑料工程塑料特種工程塑料氟塑料PTFE熱致性液晶聚合物LCP聚苯酯PHB聚芳酯PAR聚醚酮類PEK聚醚類PSF聚酰亞胺類PI聚苯硫醚PPS通用工程塑料熱塑性聚酯PBT聚苯醚PPO聚甲醛POM聚碳酸酯PC聚酰胺一般塑料→用量小、性能一般的塑料，如PMMA等特種塑料→性能獨特、價格高的耐熱、阻隔、導電塑料

（3）按塑料的組分分類單組分塑料→合成樹脂為主，少量助劑多組分塑料→除合成樹脂外，較多量助劑PE塑料PS塑料PMMA塑料PP塑料PVC塑料酚醛塑料氨基塑料

起初，一般是分子量不高的預聚物或齊聚物，在適當?shù)娜軇┲锌梢匀芙饣蛉苊?；受熱也可以熔化。但是，熱固性樹脂具有一定的反應活性，在熔化和繼續(xù)受熱過程中，具有反應活性的官能團（基團）會發(fā)生化學反應，形成新的化學鍵，即所謂的“固化反應”。經(jīng)過“固化反應”的塑料，由原來的線性結(jié)構(gòu)演變?yōu)槿S體型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)。這時的塑料不能溶于溶劑，受熱也不會熔化。即“不溶、不熔”。

（4）最流行的按化學結(jié)構(gòu)及熱行為分：熱塑性塑料以熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，其樹脂的結(jié)構(gòu)一般為直鏈型或帶有少量支鏈的線性結(jié)構(gòu)，多數(shù)為碳—碳為主鏈的聚合物。分子鏈之間主要以次價力或氫鍵相吸引而顯示一定強度，同時表現(xiàn)出彈性和塑性。在適當?shù)娜軇┲心苋芙猓辉诩訜釥顟B(tài)下能熔化，其間只經(jīng)歷物理過程，不發(fā)生化學變化。即所謂的“可溶、可熔”的特性。熱固性塑料線性支化體型交聯(lián)2.2.2塑料組分及作用

大多塑料品種是多組分體系，除了基本組分聚合物（樹脂）以外，還包含各種各樣的添加劑（塑料助劑）添加我們的目的？塑料添加劑滿足制品性能上的要求滿足成型加工上的要求滿足制品功能上的要求加添加劑的目的1、為什么塑料加工過程中要使用助劑？

（1）使用性能

任何一種聚合物（樹脂）都很難同時滿足使用性能要求。

強度：

玻纖增強的塑料（玻璃鋼）

韌性：

PS、PP、PA等+彈性體（橡膠等）

表面性能：

印刷、染色

（2）加工性能（高速化）

流動性：

潤滑劑（PVC）

加工窗口：

增塑劑使Tf降低；穩(wěn)定劑使Td升高

（3）降低成本

填料

（4）特殊性能要求

塑料制品，特別是有特殊用途的塑料制品，如色澤、抗靜電、抗粘、阻燃等，也需加入助劑塑料口袋：

開口劑室內(nèi)裝修：

阻燃

（5）環(huán)保、污染（公害防止技術(shù)）

消除廢舊塑料的污染

生物降解材料——淀粉

化學降解——稀土化合物

2、什么是塑料添加劑（加工用助劑

）塑料用加工助劑為改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物質(zhì)。主要包括：

填料及增強劑增塑劑穩(wěn)定劑潤滑劑抗靜電劑著色劑防霧劑各種添加劑在高分子材料中的功能不一功能添加劑類別加工性能力學性能老化性能降低成本其它性能增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、加工助劑增塑劑、補強劑、增韌劑、固化劑抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑填充劑、增容劑發(fā)泡劑、阻燃劑、抗靜電劑、偶聯(lián)劑3.塑料添加劑的種類及作用

（1）增塑劑

作用

①提高聚合物的可塑性，實質(zhì)是降低Tf

②改善加工性能，實質(zhì)是降低粘度η③賦予制品柔順性

增塑劑是增加高分子材料制品的塑性，改進其柔軟性、延伸性和加工性的物質(zhì)。增塑劑主要用于PVC樹脂。性質(zhì)

增塑劑是對熱和化學試劑穩(wěn)定的有機化合物。其中多數(shù)是沸點不高、低揮發(fā)性的液體，少數(shù)為低熔點固體，與樹脂有一定的相容性，分子量一般較小。

選用要求

從以下方面考慮對增塑劑的選用：

相容性、增塑效率、揮發(fā)性、遷移性、滲出性、耐寒性、穩(wěn)定性（耐熱性）、污染性、價格等

加增塑劑可降低聚合物的TgTg降低值ΔT=αφα比例常數(shù)φ體積分數(shù)ΔT=βnβ比例常數(shù)n摩爾分數(shù)增塑劑要求（1）互溶性：良溶劑，若相溶不好，體系不穩(wěn)定?；ト苄耘c溫度有關(guān)。溫高，相溶性好；溫低，相溶性差。（2）有效性：提高彈性、耐寒、耐沖擊，是積極的效果；硬度、抗張、耐熱性的降低，是消極的效果。（3）耐久性：高沸點、低揮發(fā)、耐溶劑、耐水等。低分子聚合物應是理想的。增塑機理（凝膠機理）

1927—1947年，經(jīng)過20多年的研究，總結(jié)出凝膠機理。

認為：

在一定條件下，聚合物分子間作用力僅發(fā)生在某些鏈節(jié)與鏈節(jié)、基團與基團之間。

當T<Tf時，聯(lián)接點越多，強度大、耐熱、耐化學腐蝕性好當T>Tf時，聯(lián)接點越多，流動性越差，粘度大，塑性差因此，聚合物中的聯(lián)結(jié)點的多少和分子間作用力的大小是決定聚合物使用性能和加工性能的主要因素。

增塑機理：

（1）隔離作用：增大大分子間的距離，使分子間作用力減小；

（2）屏蔽作用：非極性部分遮蔽了極性基團和鏈節(jié)，使相鄰的極性基團不發(fā)生強烈作用，使聯(lián)結(jié)點數(shù)量降低；

（3）偶合作用：增塑劑的極性部分靠靜電作用，與聚合物的極性基團偶合，破壞聚合物原有的聯(lián)結(jié)點。

分類

（1）按化學組成分

鄰苯二甲酸酯（綜合型）脂肪族二元酸酯（低溫型）磷酸酯類（阻燃型）

季戊四醇酯類（高溫型）

（2）按與聚合物的相容性分

主增塑劑：

增塑劑：樹脂用量（重量）=1：1

特點：相容性好，能單獨使用。

次增塑劑：

相容性差，最大重量比為

增塑劑：樹脂用量（重量）<3：1，不能單獨使用，要與主增塑劑并用。

增充劑：

相容性極差，重量相容性<20：1，成本低，具有某些特殊性能。

（3）按分子量分

聚合型：分子量在5000——10000之間的低聚物單體型：分子量在200——500之間的低聚物（4）按添加方式

外增塑型(添加型)-高沸點的低分子酯類化合物或低熔點的固體。優(yōu)點：性能較全面、增塑作用可調(diào)范圍大缺點：耐久性較差，易揮發(fā)、遷移和抽出內(nèi)增塑型(合成型)-共聚樹脂(氯醋樹脂)、引入支鏈(氯化聚乙烯)。優(yōu)點：耐久性好，不揮發(fā)、難抽出缺點：聚合成本高，使用溫度范圍較窄

（5）按應用性能分

耐熱、耐寒、耐水、無毒、阻燃等

（2）穩(wěn)定劑

關(guān)于塑料的老化（定義、形式）

老化：聚合物在熱、力、氧、光、輻射等作用下，往往會產(chǎn)生活性中心，使大分子進一步發(fā)生一系列變化，造成大分子性能下降的現(xiàn)象。

實質(zhì)：

斷鏈、交聯(lián)、分子鏈結(jié)構(gòu)的變化、側(cè)基的改變降解機理

對大多數(shù)聚合物而言，光降解是由光能引發(fā)的自動氧化過程。

假定P—H表示聚合物

引發(fā)：鏈增長：

鏈終止：引起高聚物性能變壞的類型發(fā)硬、變脆是交聯(lián)的結(jié)果發(fā)黏、變色、強度下降、破壞是降解、取代基脫除的結(jié)果＜0.01＜0.010.03-0.100.1-0.40.04＜0.010.02高高高高高高中高高高高高高高低（發(fā)脆）低（發(fā)脆）低（變色）高低（變色）高中（變色）低低中高低高高高中中中低高中PEPPPSPMMAPVC聚四氟乙烯滌綸吸水率，%水解臭氧降解光降解氧化降解熱降解高聚物某些高聚物對各種因素影響的抵抗能力情況幾種典型的穩(wěn)定劑：

自由基捕獲型

實例：醌類

作用：當自由基與之反應后使氧化反應終止。

電子給予體型

實例：變價金屬鹽

作用：通過給出電子而使自由基消失。從反應機理對抗氧劑分類主抗氧劑自由基鏈終止型抗氧劑輔助抗氧劑預防型抗氧劑主抗氧劑（鏈終止型抗氧劑）自由基捕獲型電子給予體型氫給予型抗氧劑及作用生成的自由基由于有苯環(huán)的強共振作用而穩(wěn)定，引發(fā)活性低。重排變價金屬鹽類阻聚劑一些變價金屬鹽可與自由基之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移反應（即氧化還原反應），將自由基轉(zhuǎn)化為非自由基，使之失去活性，阻止或減慢聚合反應。如：(C6H5)2NH＋ROO?ROOH＋(C6H5)2N?(C6H5)2N?＋ROO?(C6H5)2NOORC(CH3)3C(CH3)3CH3－－OH＋ROO?C(CH3)3C(CH3)3CH3－－O?＋ROOHC(CH3)3C(CH3)3CH3－－O?＋ROO?C(CH3)3C(CH3)3CH3－－OR＋O2氫給予型:含有活潑氫的仲芳胺、受阻酚類作用：通過活潑氫與自由基反應降低高聚物的氧化速度；再利用失去活潑氫而形成穩(wěn)定自由基的抗氧劑分子捕獲自由基而終止氧化反應。具體反應過程：

常見的胺類抗氧劑：注意：胺類抗氧劑抗氧能力強，但有顏色，主要用于深色塑料制品。常見的酚類抗氧劑：－NH－－NH－－NH－－N’H－N,N-二苯基對苯胺N-苯基-N’-環(huán)已烷對苯胺（抗氧劑H）（抗氧劑4010）－NH－－NH－－NH－苯基-β-萘胺（抗氧劑D）N,N-二-β-萘基對苯胺（抗氧劑DNP）CH3C(CH3)3(CH3)3COHCH2CH2COOC18H37C(CH3)3(CH3)3COH2.6-二叔丁基-4-甲酚（抗氧劑264）3（3.5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八酯（抗氧劑1076）

注意：酚類抗氧劑沒有胺類強，但色淺或無色、無毒，因此廣泛用于淺色制品和食品材料。CH3CH2(CH3)3COH2.2‘-亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（抗氧劑2264）CH3C(CH3)3OHC(CH3)3C(CH3)3HO－－CH2CH2C－O－CH2OC4四［3-（3.5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧劑1010）輔助抗氧劑（預防型抗氧劑）有機亞磷酸酯類硫代丙酸酯類ROOH＋P(OR’)3ROH＋O＝P(OR’)3P(O－－C9H19)3－O－P－O－OCH2CHC4H9C2H5CH2CH2COOC12H25SCH2CH2COOC12H25CH2CH2COOC18H37SCH2CH2COOC18H37亞磷酸三（壬基苯基酯）（抗氧劑TNP）亞磷酸二苯-辛酯（抗氧劑ODP）硫代二丙酸二月桂酯（抗氧劑DLTP）硫代二丙酸雙十八酯（抗氧劑DSTP）

光穩(wěn)定劑及作用能阻止高聚物光降解和光氧化降解的物質(zhì)。

紫外線吸收劑（普遍使用）

作用：能選擇性地吸收波長為290-400nm的紫外線，并通過能量轉(zhuǎn)換放出較弱的熒光或熱或轉(zhuǎn)送給其它分子而自身恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。常見的紫外線吸收劑按作用機理分類紫外線吸收劑自由基捕獲劑光屏蔽劑淬滅劑2-羥基-4-甲氧基二苯酮（UV-9）－OCH3－C－OHO－OC8H17－C－OHO2-羥基-4-正辛氧基二苯酮（UV-531）

注意：UV-9、UV-531只吸收380nm以下紫外線，多用于透明或淺色制品；UV-326、UV-327具有良好的光、熱、氧穩(wěn)定性，其中UV-327可以生物降解，毒性最低，能與多種高聚物相溶，應用廣泛。

作用機理：C(CH3)3Cl－HON－CH3NNC(CH3)3Cl－HON－C(CH3)3NN2-(3’-叔丁基-2’-羥基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑（UV-326）2-(2’-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑（UV-327）－OCH3－C－HOO－OCH3－C－HOOhv－OCH3－C－OOH－OCH3－C－HOO放熱

自由基捕獲劑（哌啶衍生物）

作用機理：通過捕獲自由基，分解氫過氧化物，傳遞激發(fā)態(tài)能量等途徑使高聚物穩(wěn)定。

光屏蔽劑

作用機理：以涂層的形式涂在高聚物材料表面，防止有害光線透過。

實例：碳黑ROO?＋ROOH＋CH3ONHCH3CH3CH3CH3NO?CH3CH3CH3CH3NO?CH3CH3CH3ROO?＋CH3NORCH3CH3CH3＋O2

淬滅劑（能量轉(zhuǎn)移劑）作用機理：通過分子間作用迅速有效地消除（轉(zhuǎn)移）激發(fā)能。轉(zhuǎn)移的形式：一是受激分子A＊將能量轉(zhuǎn)移給淬滅分子D，使之成為一個非反應性激發(fā)態(tài)，如A＊＋DA＋D＊A＋D＋光或熱；二是受激分子與淬滅劑形成激發(fā)態(tài)配合物，再通過其他光物理過程消散能量。常見的淬滅劑H17C8－－O－OSH17C8－NH2C4H9NiOHO－－CH2－P－OC2H5C(CH3)3C(CH3)3ONi·xH2OOHO－－CH2－P－OC2H5C(CH3)3C(CH3)3O(3)填料及增強劑

日常生活中的填料（火腿腸、蜂窩煤）

作用

降低成本、增強、改善成型加工性，賦予塑料制品特殊的性能。

分類

按化學結(jié)構(gòu)分：有機、無機按來源分：天然（礦物、植物性）填料、合成填料按外觀（外型）分：粉狀、粒狀、薄片狀、纖維狀、空心微珠等

按改性功能分：增強型、阻燃型、導電型、耐熱型等

用量

填料通常大于15份，處理后可達50—70份，甚至更高。（磁性塑料）

填料的形狀、晶型結(jié)構(gòu)的影響填料的粒徑及其分布的影響填料的化學成分和表面性質(zhì)等的影響

影響因素（1）改善填料表面物理結(jié)構(gòu)的方法：

①機械研磨，增加填料的凹凸度、比表面積。②熔燒法③化學腐蝕法

（2）改善填料表面化學結(jié)構(gòu)的方法：

①機械化學法②偶聯(lián)劑：活性填料-表面處理劑、增粘劑怎樣才能得到好的填充效果

關(guān)鍵在于填料的表面處理。

（4）著色劑作用

（1）提高塑料制品的商品價值

（2）改善耐候性、光學性能及各種特殊用途（標志、標識、標牌；廢舊塑料回收料（垃圾袋——黑色）；塑料墨鏡等）

著色劑的分類

染料（有機）顏料（無機）溶解性溶于水、油、有機溶劑不溶機

理借助分子內(nèi)的著色基團和助色基團著色靠遮蓋作用著色性

能鮮艷、透明、鮮明度大透明性和鮮明性較差耐久性耐熱、光溶劑性差；加工時易分解、滲出、遷移、串色、退色耐熱、光溶劑性好；不易串色、退色選用

（1）著色力強；（2）易分散；（3）耐熱性好；（4）光穩(wěn)定性好；（5）耐溶劑性、耐腐蝕性好。

注意三點：

（1）塑料在配置和成型中的具體情況

對其它助劑的影響。

（2）色料的用量

一般小于2%，某些情況可低于0.01%。

（3）著色制品的用途

(5)抗靜電劑

產(chǎn)生的原因和危害

當塑料制品因摩擦而產(chǎn)生靜電時，由于其電阻很高，吸水性低，靜電不易消除，積累的靜電壓很高，可達幾千伏甚至幾萬伏，由此產(chǎn)生的放電對生產(chǎn)、生活很不利。

淺色塑料制品的表面粘灰、礦井、紡織廠、計算機房（火災、爆炸）

作用通過降低電阻束減少摩擦電荷，從而能減少或消除制品表面靜電荷的形成防靜電的方法

消除靜電的主要方法有：（1）摩擦物的體積傳導；（2）表面?zhèn)鲗?；?）向空中輻射。

工業(yè)上消除和防靜電的方法采用：（1）在塑料加工中使用導電裝置消除靜電；（2）增加塑料制品加工和使用環(huán)境的空氣濕度；（3）通過接枝共聚改變聚合物結(jié)構(gòu)，使其帶有較多的極性基團、增加導電性；（4）用強氧化劑氧化塑料制品表面，或用電暈放電處理其表面，增加導電性；（5）向塑料中添加導電性填料，如金屬粉；（6）使用抗靜電劑。

其中，采用抗靜電劑比較有效、簡單。

抗靜電劑的分類（1）抗靜電劑的親水基團，增加制品表面的吸濕性，形成一個單分子的導電膜；（2）離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導電性；（3）介電常數(shù)大的抗靜電劑可增加摩擦體之間的介電性；（4）增加制品表面的平滑性，降低摩擦系數(shù)。

其中，第（1）、（2）點是主要的。

塑料用抗靜電劑的機理

按用途分外用型內(nèi)用型按種類分陰離子型：長鏈的烷基季銨鹽陽離子型：烷基磺酸鹽非陰離子型：乙氧基化烷基胺對抗靜電劑的要求

（1）抗靜電效能好且持久；（2）耐熱性好，在加工中不分解；（3）與塑料既有一定相容性；有需要一定的不相容性，以保證當表面的抗靜電分子受到破壞時，內(nèi)部的抗靜電劑能及時滲出，形成新的分子層，恢復抗靜電功能；（4）不影響塑料的加工性能和制品性能；（5）與其它助劑無對抗效應；（6）無毒、無臭、安全、價廉。

常用抗靜電劑為有機氮化物（如酰胺、胺類及季胺化合物）或具有醚結(jié)構(gòu)的化合物。(6)防霧劑

為什么要防霧

透明的塑料薄膜、片材或板材，在潮濕的環(huán)境中，當濕度達到露點以下時，會在其表面凝結(jié)一層細微的水滴，使其表面模糊霧化，阻礙光波的透過。例如，塑料大棚膜和地膜，由于水蒸氣結(jié)霧，減小了光照強度，影響了作物的生長；利用薄膜包裝時，也會因結(jié)霧而看不見。

防霧劑機理

防霧劑是一些帶有親水基團的表面活性劑，可在塑料表面取向，疏水基向內(nèi)，親水基向外，從而使水易于濕潤塑料表面，凝結(jié)的水滴能迅速擴散形成極薄的水層或大水滴順薄膜流下來。這樣就可以避免小水滴的光散射造成霧化。

分類

按添加方式，可分為內(nèi)加型和外涂型。內(nèi)加型是將防霧劑添加到塑料制品中去。特點是不容易損失、效能持久，但對于結(jié)晶性較高的塑料難以得到良好的防霧性能。

外涂型是溶于水或有機溶劑后，涂于塑料制品表面，使用較為簡便、成本低，但持久性差，易被洗去或擦去。

甘油單油酸酯、山梨糖酐單硬脂酸酯(7)阻燃劑

阻燃機理隔絕氧氣；阻止自由基的生成，中斷鏈式氧化反應；冷卻燃燒反應。分類添加型：三氧化二銻、氫氧化鋁和磷酸酯類等。反應型：四溴雙酚A偶聯(lián)劑：增加樹脂與填充劑或增強劑界面結(jié)合力的物質(zhì)，例：硅烷、鈦酸酯類。發(fā)泡劑：一類受熱時分解放出氣體的有機化合物，如：偶氮二甲酰胺。交聯(lián)劑（固化劑）：六次甲基四胺、BPO

潤滑劑：防止塑料在成型加工過程中發(fā)生粘膜現(xiàn)象。(8)其他添加劑

4.選用添加劑應注意的問題

添加劑與樹脂間的相容性添加劑的耐久性添加劑對加工條件及制品用途的適應性添加劑配合中的協(xié)同作用和對抗作用塑料制品通常是由聚合物或聚合物與其他組分的混合物，于受熱后在一定條件下塑化制成一定形狀，并經(jīng)過冷卻、修整而成，這個過程就是塑料的成型與加工。2.2.3成型加工方法熱塑性塑料：擠出、注射、壓延、吹塑熱固性塑料：模壓、鑄塑及傳遞模塑

1.擠壓模塑或擠塑，是熱塑性塑料最主要的成型方法。1)概述擠出過程三大合成材料的擠出擠出成型的塑料制品其它成型工藝2)工藝特點生產(chǎn)效率高制品外形簡單尺寸準確性較好適應性很強1.擠出成型3)擠出成型基本過程塑化成型定型4)擠出成型設(shè)備螺桿式擠出機柱塞式擠出機-間歇成型單螺桿式擠出機雙螺桿式擠出機多螺桿式擠出機-行星螺桿式擠出機-連續(xù)成型單螺桿擠出機單螺桿擠出機的示意圖

常用的單桿擠塑一般由一個圓柱形筒和一個與其緊密配合的螺旋狀轉(zhuǎn)子組成，基本上像一臺螺旋泵，能使聚合物吸收高能剪切力，進而塑煉和混合。物料一次通過擠塑機，可以完成熔融，混合，均化，擠出等操作。具體步驟是：物料通過漏斗進入圓柱筒的另一端。物料被螺旋泵推向正前方，同時吸收機械剪切力，融化和混合，在最后一段螺旋的作用下，熔體的壓力上升，直至能通過口?；驀娮?，擠出成型。123456872.單螺桿擠出機的基本結(jié)構(gòu)和作用單螺桿擠出機傳動系統(tǒng)擠出系統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)附屬裝置加料裝置料筒螺桿機頭口模結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)作用即加料裝置，向料筒的加料口提供物料有保溫夾套，有定時定量自動加料裝置1)料斗加料裝置上料方式加料方式人工上料-用于小型擠出機鼓風上料彈簧上料真空上料重力加料強制加料用于大型擠出機“架橋”現(xiàn)象2)料筒是一個受壓的金屬圓筒，其外層有加熱和冷卻系統(tǒng)。料筒的作用：對物料加熱；配合螺桿使物料塑化。對物料冷卻的目的：防止停車時，因過熱造成分解。3)螺桿是擠出機的最主要部件，其結(jié)構(gòu)對擠出工藝有重要影響，擠出不同高聚物有不同結(jié)構(gòu)形式的螺桿。1.螺桿的結(jié)構(gòu)

螺桿結(jié)構(gòu)H1—加料段螺槽深度H3—均化段螺槽深度D—螺桿直徑

α—螺旋角L—螺桿長度e—螺棱寬度s—螺距2.螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)1）螺桿的直徑D2）螺桿的長徑比L/D3）螺桿的壓縮比A4）螺槽的深度H5）螺旋角θ6）螺紋棱部寬度E7）螺桿和料筒的間隙δ1）螺桿的直徑D

代表擠出機的規(guī)格，D，擠出機的生產(chǎn)能力2）螺桿的長徑比L/D

（15-25）影響擠出機的產(chǎn)量和擠出質(zhì)量（衡量塑化效率），L/D，塑料的停留時間，混合塑化效果。3）螺桿的壓縮比AA=螺桿第一螺槽的容積/螺桿最后螺槽的容積A，制品致密，排除物料中所含空氣的能力大。4）螺槽的深度H正比于擠出量。H小，產(chǎn)生的剪切速率大，塑化效果好，但生產(chǎn)率低。5）螺旋角θθ，出料快，生產(chǎn)率，但停留時間短，塑化效果。螺桿在螺距=直徑時最容易加工，此時，θ=17°41’。6）螺紋棱部寬度E影響漏流，進而影響產(chǎn)量。7）螺桿和料筒的間隙δ3.螺桿的作用1）輸送物料2）傳熱塑化物料3）混合與均化物料螺桿沿長度方向一般分三段，各段的作用和結(jié)構(gòu)是不同的。幾何段（固定段）加料段L1–靠近料斗一側(cè)，固體輸送，無壓縮作用，等距等深深槽壓縮段（輸送段）L2–螺桿中段，較大程度壓縮，深變淺槽均化段（計量段）L3–靠機頭口模一側(cè)，等距等深淺槽4)機頭和口模可作為一個整體來看。機頭和口模的作用：使料流從螺旋運動變?yōu)槠街边\動產(chǎn)生回壓，利用進一步塑化，均化粘流態(tài)物料產(chǎn)生必要的成型壓力，使制品致密成型制品，更換口?？筛淖冎破窋嗝娴男螤顢D出成型設(shè)備塑料在普通單螺桿擠出機中的擠出過程熔體輸送區(qū)熔融區(qū)固體輸送區(qū)冷卻料斗區(qū)遲滯區(qū)塑料成型工藝計量段壓縮段加料段機頭和口模的組成部件過濾網(wǎng)、多孔板、分流器、模芯、口模和機頸等。機頭中還有校正和調(diào)整裝置，能校正和調(diào)整模芯與口模的同心度、尺寸和外觀。機頭可分為：

直通式機頭-擠管材、片材、其它型材

直角式機頭-擠薄膜、擠線纜包覆物、吹塑制品

偏移式機頭-共擠薄膜、共擠型材、共擠吹塑5)傳動系統(tǒng)包括帶動螺桿轉(zhuǎn)的的電機和機械傳動部件。6)加熱和冷卻系統(tǒng)主要功能是調(diào)節(jié)料筒、螺桿、料斗座等處的溫度。7)附屬設(shè)備塑料的輸送、預熱、干燥等預處理裝置擠出后制品的定型、冷卻裝置牽引裝置卷繞或切割裝置控制裝置另外，附屬裝置因制品的不同而不同。如：擠出-吹塑3.塑料擠出成型原理熱塑性塑料在擠出過程中的變化：靜態(tài)變化：固體彈性體粘流（熔融）體的形變動態(tài)變化：在螺桿和料筒間沿螺槽向前流動擠出過程中有：

T、P、η的變化

化學結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的變化1)擠出過程和螺桿各段的職能加料段：固體輸送區(qū)，物料形變小壓縮段：熔融區(qū)，物料壓縮形變大，熔融流動次要均化段：熔體輸送區(qū)，熔融流動是主要的擠出過程物料塑化塑化物料通過口模成型擠出物固化定型固體物料→→料斗→→料筒→→螺桿→→口?！o助設(shè)備（冷卻定型）→→制品重力擠出成型設(shè)備塑料在普通單螺桿擠出機中的擠出過程熔體輸送區(qū)熔融區(qū)固體輸送區(qū)冷卻料斗區(qū)遲滯區(qū)計量段壓縮段加料段2)擠出理論1.固體輸送理論加料段的主要作用是固體輸送。塑料-未塑化、疏松的固體。表面發(fā)粘結(jié)塊、形變不大物料沿螺桿的向前運動旋轉(zhuǎn)運動--物料與螺桿的摩擦作用力軸向水平運動--螺桿旋轉(zhuǎn)時的軸向分力物料螺桿表面的摩擦力大料筒表面的切向摩擦力小旋轉(zhuǎn)運動物料螺桿表面的摩擦力小料筒表面的切向摩擦力大軸向水平運動為提高軸向水平運動螺桿表面光潔度要高中心通冷卻水--物料與螺桿表面的摩擦力下降料筒內(nèi)壁光滑加料段特設(shè)縱向溝槽-物料與料筒表面的切向摩擦力增大2.熔化理論在壓縮段塑料由固相→→液相轉(zhuǎn)變→→相遷移段物料受到擠壓：壓縮比的作用物料受熱：料筒加熱+摩擦熱

逐漸熔化1）熔化過程相互粘結(jié)固體粒子→→緊密堆砌的固體床→→→→→熔化壓縮料筒熱+摩擦熱2）相遷移面固體相與熔體的界面稱為相遷移面。熔化發(fā)生在相遷移面。3）熔融速率熔體與固體界面向固體床方向移動的速率。提高螺桿轉(zhuǎn)速；料筒溫度的升高；提高進料溫度都使熔融速率升高。4）熔化長度從熔化開始到固體床的寬度降至零為止的螺槽總長。熔融速率越高，熔化長度越短。3.熔體輸送理論均化段物料是均一的粘流狀態(tài)，它關(guān)系到擠出物的產(chǎn)量和質(zhì)量，對該段主要研究物料的流動—是一種拖曳流動。物料在均化段有四種流動，即正流、逆流、橫流和漏流。擠出流量是這四種流動的總和。3)口模成型機頭壓力（流動阻力）的產(chǎn)生與擠出機無關(guān)。4)定型與冷卻目的是使擠出物的形狀及時固定下來。4.典型塑料擠出成型工藝1)管材擠出擠出機→機頭（環(huán)隙）口模→定頸套（冷卻）→冷卻水槽→→牽引裝置→切割裝置→制品（管材）2)板材擠出擠出機→狹縫機頭→三輥壓光機→導輥→切邊裝置→二輥牽引機→→切斷裝置→制品（板材）管材擠出成形原理示意圖擠出機→機頭口模（環(huán)形狹縫）→冷卻風環(huán)→牽引輥→人字板→→牽引輥→卷取輥→制品（薄膜）3)薄膜擠出吹塑4)線纜包覆擠出送料裝置→矯正機→預熱器→擠出機與直角機頭口?！鋮s水槽→→檢驗機→牽引輥→卷取機→制品（電線、電纜）1—吹氣孔2—卷料輥3—擠出機頭4—口模套5—冷卻風環(huán)6—調(diào)節(jié)器7—薄膜管8—導向輥9—人字板10—牽引輥擠出吹塑薄膜加工工藝過程示意圖平擠平吹生產(chǎn)工藝

平擠上吹生產(chǎn)工藝擠塑機特點：生產(chǎn)率高、周期短、對熱塑性塑料的適應性強、生產(chǎn)中易于實現(xiàn)自動化、能一次成型形狀復雜、精度高、帶有嵌件的塑料制品。注射成型設(shè)備：柱塞式注射機或螺旋式注射機。2.注射成型注射成型又稱注塑模塑或注射法。應用：注射成型塑料制品橡膠制品—注壓合成纖維—不能加工熱塑性塑料-最主要熱固性塑料-少數(shù)將塑料在注射成型機料筒內(nèi)加熱熔化，當呈流動狀態(tài)時，在柱塞或螺桿加壓下熔融塑料被壓縮并向前移動，進而通過料筒前段的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定的時間冷卻定型后，開啟模具即得制品。5

注射機的結(jié)構(gòu)示意圖1234678910111413121-液壓電器系統(tǒng)2-液壓泵3-液壓電機和齒輪4-料筒5-料斗6-加熱器7-噴嘴8-模具9-拉桿10-合模裝置11-頂桿12-后模板13-動模板14-定模板(1)注射機的組成注射系統(tǒng)合模系統(tǒng)液壓系統(tǒng)注射模具加料裝置（料斗）料筒（塑化室）移動螺桿（柱塞及分流梭）噴嘴移動螺桿式注射機的基本結(jié)構(gòu)（柱塞式）1.注射系統(tǒng)a.加料裝置：有計量裝置，干燥裝置（同擠出機）。b.料筒：內(nèi)壁光滑呈流線型。c.柱塞及分流梭：僅限柱塞式注射機。分流梭位于接近噴嘴和料筒的中心位置。d.螺桿：長徑比小，壓縮比小，均化段短，加料段長，螺桿頭尖。e.噴嘴：料筒與注射模具的橋梁。工作過程：原料→料斗→料筒→噴嘴→模具→頂出注射機和塑模的剖面圖注射機的螺桿結(jié)構(gòu)螺桿式注射機的注射成型過程（頂出制品）注射機的螺桿頭與噴嘴（b）螺桿頭結(jié)構(gòu)（a）普通螺桿頭（b）帶止逆環(huán)的螺桿頭(a)噴嘴與模具的接觸(a)不正確(b)不正確(c)正確(a)（b）（c）2.合模系統(tǒng)塑料注射壓力：40-130MPa，甚至200MPa塑料注射速度：極快3.液壓傳動與電器控制系統(tǒng)4.注射模具定模動模澆注系統(tǒng)成型部件附屬結(jié)構(gòu)主流道分流道澆口冷卻井型腔（2）注射機的分類a.

臥式注射機b.立式注射機c.角式注射機d.多模注射機（3）注射成型工藝（a）成型前的準備a.粒料預熱與干燥b.料筒清洗c.脫模劑選用d.嵌件預熱加料塑化注射充模保壓退柱塞或螺桿冷卻固化脫模后處理注射制品凝封（b）注射成型過程（c）制件的后處理a.熱處理b.調(diào)濕處理c.整修粒狀熱塑性塑料干燥和預熱注射機料筒清洗嵌件的預熱加料→塑化移動螺桿式柱塞式注射成型由塑化、充模、保壓、冷卻和脫模五個階段組成。（a）（b）高分子取向示意圖（a）鏈段取向（b）分子鏈取向（a）（c）

聚合物注射成型的流動取向（a）單軸取向（b）澆口（c）雙軸取向（b）（4）注射成型過程中聚合物的取向、結(jié)晶與內(nèi)應力

1.聚合物的取向a.取向的形成b.取向?qū)χ破沸阅艿挠绊憣τ诰哂腥∠蚍肿拥闹破?，沿著取向方向，制品的力學性能會明顯增加，而垂直于取向方向的力學性能又會有明顯降低。c.影響取向制品的因素熔體溫度、模具溫度、注射壓力、注射速度（充模速度）a.充模過程中結(jié)晶的形成b.影響充模結(jié)晶的因素

溫度；熔體應力c.聚合物結(jié)晶對制品性能的影響密度；力學性能；熱性能2.注射成型中聚合物的結(jié)晶3.注射成型制品的內(nèi)應力a.內(nèi)應力產(chǎn)生溫度梯度產(chǎn)生的體積溫差應力，分子解取向受到阻滯而產(chǎn)生的取向應力，結(jié)晶聚合物產(chǎn)生的內(nèi)應力，金屬嵌件和脫模頂出時產(chǎn)生的內(nèi)應力。b.影響內(nèi)應力的因素溫度應力的影響和取向應力的影響。c.用熱處理的方法降低與消除內(nèi)應力壓延成形是將已加熱塑化的接近粘流溫度的熱塑性塑料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的水平輥筒間隙，并在擠壓和延展作用下成為規(guī)定尺寸的連續(xù)片狀制品的成型方法。

壓制成形的原材料大多是熱敏性非晶態(tài)塑料，其中用得最多的是聚氯乙烯。壓延軟質(zhì)聚氯乙烯薄膜時，如果將布或紙張隨同薄膜一起壓延成形，則薄膜就會粘在布或紙張上，所得制品為涂層布，也就是人造革或塑料墻紙。這種成型方法稱為壓延涂層法。壓延成形過程主要包括以下：配制塑料塑化塑料向壓延機供料壓延牽引軋花冷卻卷取切割3.壓延將以塑化的物料通過一組熱輥筒之間使其厚度變薄，從而制得均勻片狀制品的方法。壓延成型一般用于薄膜、片材的生產(chǎn)；還可以生產(chǎn)人造革和涂層產(chǎn)品。

（1）薄膜厚度小于0.25mm為薄膜（2）薄片厚度大于0.25mm為薄片（3）壓延的最適宜加工范圍0.05—0.6mm的軟質(zhì)片材及薄膜PVC0.10—0.7mm的硬質(zhì)片材、薄膜及板材PVC1.壓延機的結(jié)構(gòu)

壓延機的結(jié)構(gòu)：a.輥筒b.機架軸承c.調(diào)距裝置d.輥筒撓度補償裝置e.其它裝置。壓延設(shè)備（a）（b）（C）

膠片壓型工藝示意圖(a)兩輥壓延機壓型(b)三輥壓延機壓型(c)四輥壓延機壓型（圖中帶剖面線者為花紋輥筒）2.壓延機的類型

a.按輥筒的數(shù)量分類分為：兩輥壓延機、三輥壓延機、四輥壓延機；b.按輥筒的排列形式分類分為：I型、L型、Z型、S型等；c.按用途分類分為：壓片材（薄膜）壓延機、擦膠壓延機、通用（萬能）壓延機、壓型壓延機、鋼絲壓延機。壓延機輥筒排列形式

輥筒的結(jié)構(gòu)

壓延過程一般分為前后兩個階段：備料階段，包括壓延原材料的配制、塑化、熱煉和向壓延機供料等。后一階段是壓延成型的主要階段，包括壓延、牽引、軋花、冷卻、卷取、切割等。壓延工藝流程3.壓延工藝PVC樹脂+配合劑塑化混合壓延軋花冷卻卷繞壓延階段貼合布紙玻璃布人造革薄膜或片材制品軋花冷卻卷繞或切割供料階段PVC薄膜和人造革4.壓延成型的特點壓延成型具有加工能力大，生產(chǎn)速度快，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)連續(xù)，可以實現(xiàn)自動化等優(yōu)點；缺點是設(shè)備龐大，前期投資高，維修復雜，制品寬度受壓延機輥筒長度的限制。壓延設(shè)備壓延設(shè)備壓延設(shè)備擠出吹塑：熔體被擠成一個垂直向下的罐裝型坯，模子合栽型坯上，插上一個空氣注射噴嘴，用空氣壓力迫使型坯貼在模子壁上，再使之冷卻，開模，取出零件。

吹塑成型技術(shù)吹膜:從擠塑機擠出熔體垂直向上牽引到牽引軸，通過管狀擠塑機注入空氣，形成一個自由站立的膜泡，自下而上直徑膨脹，形成薄膜，從膜泡外提供冷卻空氣，通過遷移棍后，薄膜進一步冷卻并卷在卷軸上，或切割成制品。注射吹塑

注射吹塑設(shè)備包括注射型坯模和吹塑模具。注射吹塑工藝過程及特點：注射吹塑工藝過程可分兩個階段：第一階段，由注射機注射成管狀型坯，開模后，通過機械裝置將熱管坯與芯管一起轉(zhuǎn)到吹塑模具內(nèi)。第二階段，閉合吹塑模具，吹壓縮空氣，冷卻定型，脫模后得到制品。吹塑制品尺寸精度高，成型后不需要修飾加工，制品的重量偏差小，吹塑周期易控制，生產(chǎn)效率高。但注射吹塑僅適宜于生產(chǎn)批量大的小型精制容器和廣口容器，一般不能生產(chǎn)容積超過4L，注射吹塑容器的形狀比較簡單，如圓柱或橢圓柱形塑料瓶，不能吹塑帶手把的容器。注射吹塑工藝過程

1-注射機2-吹氣型芯3-壓縮空氣入口4-型坯5-吹氣孔6-注射吹塑成型7-吹塑瓶8-吹塑成型9-旋轉(zhuǎn)機構(gòu)10-注射成型81102945367模壓成型又稱壓縮模塑：這種方法是將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的塑料放入加熱的陰模模槽中，合上陽模后加熱使其熔化，并在壓力作用下使物料充滿模腔，形成與模腔形狀一樣的模制品，再使其進一步發(fā)生交聯(lián)反應而固化，或經(jīng)加熱融化后冷卻成型(對熱塑性塑料應冷卻使其硬化)，脫模后凹得制品。高速混合機

單體澆鑄成型：塑料的鑄塑成型類似于金屬的澆鑄。堿催化聚己內(nèi)酰胺、有機硅樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯等都常用鑄造方法生產(chǎn)各種型材和制品。Mc-Nylon-6傳遞模塑又稱傳遞成型或鑄壓成型：它是在模壓成型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種熱固性塑料的成型方法。它彌補了模壓成型難以制造外形復雜、薄壁或壁厚變化很大、帶有精細嵌件的制品和制品尺寸精度不高、生產(chǎn)周期長等缺點。傳遞模塑法是將熱固性塑料且加熱熔化后借助于壓力，使塑料熔體通過鑄口進入攜腔成型的一種成型方法。塑料的二次加工：

切削、鉆、割、刨、釘?shù)燃庸ぬ幚?，焊接、金屬鍍飾、噴涂、染色等處理，以適合各種特殊需要。其他的成型方法：

滾塑成型流延成型固相成型物理性能：（1）比重：與等體積的水在25±0.5℃時的重量比值（2）熔融指數(shù)：在恒定壓力下和溫度下，單位時間內(nèi)流過特定毛細管聚合物的重量。熔融指數(shù)越大，流動性能就越大，黏度越小。高聚物熔體在擠出時，如果黏度超過一定極限時，熔體將出現(xiàn)不穩(wěn)定流動，其現(xiàn)象是擠出物表面不光滑、不規(guī)范。波浪形鯊魚皮形竹節(jié)形螺旋形不規(guī)則破碎形2.2.5塑料的性能測試：AA12354A－A熔融指數(shù)測定儀1-重錘；2-柱塞；3-塑化室4-溫度計；5-出料孔熔融黏度的測定方法毛細管黏度計法、熔融指數(shù)測定法、旋轉(zhuǎn)式黏度計法、落球式黏度計法。熔融指數(shù)測定儀如圖所示。原理：高聚物熔體試樣在規(guī)定的溫度、壓力下，在一定時間內(nèi)流過標準出料孔的重量，記為熔融指數(shù)MI，以g/10min表示。（4）分子量分布（3）特性粘數(shù)（5）吸水率：浸在25±0.5℃水中24h后的增量（6）耐油性：浸在20±0.5℃的變壓器油中24h測定其吸油率（%），拉伸強度及伸長率（%）熱性能（1）軟化溫度：●定義在某一指定試樣大小、升溫速度、施加外力方式等條件下，測定高聚物試樣達到一定形變時的溫度?！褴浕瘻囟鹊氖褂脙r值是產(chǎn)品質(zhì)量控制、成型加工和應用的參數(shù)之一?！褴浕瘻囟鹊谋硎痉椒?/p>

▲馬丁耐熱溫度

測試條件：升溫速度10℃/12min 懸臂彎曲力5MPa溫度確定長240mm橫桿項指示下降6mm所對應的溫度專用設(shè)備：馬丁耐熱試驗箱

▲維卡耐熱溫度測試條件：試樣10mm×10mm×3mm升溫速度（5±0.5）℃/6min或（12±1）℃/12min

圓柱壓針截面積1mm2壓入負荷5kg或1kg溫度確定圓柱形針壓入1mm所對應的溫度

▲彎曲負荷熱變形溫度（簡稱熱變形溫度）測試條件：試樣120mm×313mm×15mm升溫速度（12±1）℃/6min

彎曲應力1.85MPa（或0.46MPa靜彎曲負荷）溫度確定試樣達到規(guī)定彎曲撓度為0.21mm時所對應的溫度（2）熱分解溫度

●定義在加熱條件下，高聚物材料開始發(fā)生交聯(lián)、降解等化學變化的溫度。

●熱分解溫度的使用價值是塑料成型加工不能超過的溫度。

熱分解溫度的測定方法DTA法、DG法、熱-機械曲線法等。脆化溫度

●定義指高聚物材料在受強外力作用時，從韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔褧r的溫度。

●脆化溫度的使用價值是塑料的最低使用溫度。材料力學術(shù)語外力（externalforce）

內(nèi)力（）

應力（stress）

應變（strain）

形變（）

強度（strength）

泊松比（Poisson’sratio）

模量（module）

柔量（）

抗張強度（tensilestrength

）

抗彎強度（flexuralstrength

）

抗沖擊強度（impactstrength

）

硬度（hardness）

回彈性（resilience）

韌性（tenacity）

疲勞（fatiguelife）

▲可以作為工程塑料的高聚物△材料硬而脆剛性制品，不宜沖擊，能承受靜壓力

典型實例：酚醛塑料制品△材料硬而強高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服

典型實例：PVC硬制品△材料硬而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服

典型實例：聚碳酸酯制品es高聚物的電性能

●總論

高聚物具有體積電阻率高（1016～1020Ω·cm）、介電常數(shù)?。ā?）、介質(zhì)損耗低（＜10－4）等半導體特殊優(yōu)良的電性能，同時某些高聚物還具有優(yōu)良的導電性能。另外，由于高聚物成型加工容易，品種多，故在電器方法應用廣泛。高聚物計算值實驗值高聚物計算值實驗值聚乙烯（外推到無定型）聚丙烯（無定型）聚氯化苯乙烯聚四氟乙烯（無定型）聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚甲基丙烯酸甲酯聚α-氯代丙烯酸甲酯2.202.152.552.822.03.202.943.452.32.22.552.62.12.252.6/3.73.4聚α-氯代丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯聚丙烯腈聚甲醛聚苯醚聚對苯二甲酸乙二酯(無定型)聚碳酸酯聚已二酰已二胺3.202.803.262.952.653.403.004.143.12.7/3.43.13.12.62.9/3.22.6/3.04.0▲高聚物的介電常數(shù)（dielectricconstant）

△定義顯然，高聚物極化程度越大，極板感應產(chǎn)生的電荷Q’越大，介電常數(shù)越大。

△常見高聚物的介電常數(shù)

▲高聚物的介電損耗（dielectricloss）

△定義是電介質(zhì)在交變電場的作用下，將一部分電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗的現(xiàn)象。一般用損耗角的正切值表示。式中－實驗測得的介電常數(shù)；－高聚物將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軗p耗的程度。

△介電損耗的原因

對非極性高聚物在交變電場中，所含的雜質(zhì)產(chǎn)生的漏導電流，載流子流動時，克服內(nèi)摩擦阻力而作功，使一部分電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，屬于歐姆損耗。

對極性高聚物在交變電場中極化時，由于黏滯阻力，偶極子的轉(zhuǎn)動取向滯后于交變電場的變化，致使偶極子發(fā)生強迫振動，在每次交變過程中，吸收一部分電能成熱能而釋放出來，屬于偶極損耗。損耗的大小取決于偶極極化的松弛特性。

VVIIcδφab高聚物介電損耗示意圖

△部分高聚物的介電損耗高聚物介電損耗（tanδ）60Hz103Hz106Hz高密度聚乙烯低密度聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯聚碳酸酯聚已內(nèi)酰胺聚已二酰已二胺聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚偏乙烯ABS聚甲醛0.00020.00050.00050.0001～0.0003＜0.00020.00090.014～0.040.010～0.060.04～0.060.08～0.150.007～0.020.004～0.0340.0040.0020.00050.0002～0.00080.0001～0.0003＜0.00020.00210.02～0.040.011～0.060.03～0.050.07～0.160.009～0.0170.002～0.0120.00030.00050.0001～0.00050.0001～0.0004＜0.00020.0100.03～0.040.03～0.040.02～0.030.04～0.1400.006～0.0190.007～0.0260.004

▲高聚物的絕緣電阻

▲高聚物的擊穿電場強度（disruptivevoltagestrength）

△定義連續(xù)對高聚物材料升高電壓，當試樣被擊穿時的電壓和試樣厚度的比值稱為擊穿電場強度。

△電流-電壓曲線與擊穿電壓與溫度曲線高聚物絕緣電阻的表示形式表面電阻率體積電阻率平等電極環(huán)狀電極高電壓區(qū)低電壓區(qū)絕緣破壞I電極VSacbo光學性能

●光的折射與反射

▲透明高聚物的光學性質(zhì)

▲高聚物的光學應用光的傳遞材料（鏡片、光導纖維等）；發(fā)光、反光裝飾材料（指示燈、反光鏡片等）高聚物的光學性能光的透過光的吸收光的折射光的反射光的偏振高聚物折射率光透過率，%高聚物折射率光透過率，%聚甲基丙烯酸甲酯醋酸纖維聚乙烯醇縮丁醛1.491.491.48948771聚苯乙烯酚醛樹脂1.601.6090852.2.6通用塑料的品種及性能

1聚乙烯Polyethylene，簡稱PE

PE的品種包括：低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、茂金屬催化聚乙烯（MPE）等等。

概況

聚乙烯（polyethylene）是由乙烯單體經(jīng)自由基聚合或配位聚合而獲得的高聚物，簡稱PE。產(chǎn)量居居世界首位，占總樹脂量的20%左右。2000年國內(nèi)總產(chǎn)量48Mt，其中國內(nèi)生產(chǎn)能力3.23Mt，實際生產(chǎn)2.75Mt。1935年英國化學公司的派林（M.W.Perrin）和帕頓（J.G.Paton）等在進行乙烯的高壓實驗中“巧遇”聚乙烯。1937年建成聚乙烯中試工廠。1938年取得生產(chǎn)高壓聚乙烯的專利權(quán)。1939年建成商業(yè)規(guī)模工廠，從此具有優(yōu)良的電絕緣性，低吸水性的高壓聚乙烯問世。其第一個產(chǎn)品為潛艇電纜。1955年德國化學家Ziegler發(fā)明了TiCl4-AlEt3催聚體系，使聚乙烯的低壓合成變成了現(xiàn)實。同年，德國Hoechst公司開發(fā)成功了淤漿法工藝，最早實現(xiàn)了PE的低壓生產(chǎn)法。1990年美國Phillips公司對其進行了革新。1960年美國杜邦公司首先開發(fā)出溶液法生產(chǎn)聚乙烯工藝過程，開創(chuàng)了同一種工藝過程可以生產(chǎn)出低，中，高不同密度的全密度聚乙烯方法。60年代后期，美國Ucc公司開發(fā)成功氣相法工藝，簡化了全密度聚乙烯生產(chǎn)的工藝過程。1978年法國CDF化學公司在傳統(tǒng)的高壓法聚乙烯裝置上，開發(fā)出使用鈦系催化劑生產(chǎn)全密度聚乙烯的改良高壓法工藝。（1）化學結(jié)構(gòu)

1、分子結(jié)構(gòu)（2）鏈結(jié)構(gòu)

直鏈型（線性）結(jié)構(gòu)

支鏈型結(jié)構(gòu)

高密度聚乙烯(HDPE)——

在中等壓力(15-30大氣壓)，由配位絡(luò)合物引發(fā)劑引發(fā)進行Ziegler-Natta聚合而成的。聚乙烯分子是線性的分子鏈很長，分子量高達幾十萬；

低密度聚乙烯(LDPE)——在高壓力(1000-2000大氣壓)，高溫(190–210°C)，由分子氧引發(fā)進行的自由基聚合。低密度聚乙烯為支化結(jié)構(gòu)

線性低密度聚乙烯(LLDPE)——將乙烯與帶有烷基的支化烯烴（如4-甲基-戊烯(4-methyl-1-pentene)）共聚可以得到線性低密度聚乙烯(LLDPE)。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)——采用配位催化劑，特定條件下，分子量達到3,000,000-6,000,000，線性結(jié)構(gòu)，強度非常高，可用作工程塑料及特種材料，如用來做防彈衣。不同類型PE的合成

比較項目高壓法中壓法低壓法操作條件聚合壓力，MPa聚合溫度，℃

引發(fā)劑98.1-245.2150-330微量氧或有機過氧化物2-7125-150過渡金屬氧化物＜260齊格勒-納塔引發(fā)劑轉(zhuǎn)化率，%16-27接近100接近100反應機理自由基型配位離子型配位離子型實施方法氣相本體聚合液相懸浮聚合液相懸浮聚合工藝流程簡單復雜復雜結(jié)構(gòu)性能大分子支化程度相對密度純度熱變形溫度，℃

高低（0.910-0.925）高50℃，較軟介于兩者之間居中（0.926-0.940）基本與低壓法相同基本與低壓法相同大分子排列整齊高（0.941-0.970）產(chǎn)品含有引發(fā)劑殘基78℃，較硬

建設(shè)投資高低低操作費用低高高聚乙烯生產(chǎn)方法（高壓法、中壓法、低壓法）比較高壓聚乙烯裝置低壓聚乙烯裝置

PE的結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，易于結(jié)晶。不同種類的PE結(jié)晶度不同，LDPE的結(jié)晶度為65%，HDPE80%—90%，LLDPE為65—75%。隨結(jié)晶度的增加，PE制品的密度、剛性、硬度和強度均有所提高，但沖擊性能會下降。

2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)3、性能（1）使用性能

①一般性能

PE無味、無毒的白色粉末或顆粒，外觀呈乳白色，有蠟質(zhì)感覺，吸水性低。PE易燃，燃燒時低煙，有少量熔融滴落。PE透氣性較大，不適合作為保鮮包裝而適合于防潮包裝。PE無極性，難以粘合和印刷。②力學性能

力學性能一般。拉伸強度和抗蠕變性不好，但沖擊強度較好。PE的力學性能受密度、結(jié)晶度和分子量的影響較大，隨這幾種指標的提高，力學性能增大。PE的耐環(huán)境應力開裂性不好，但隨分子量增大而改善。PE的耐穿刺性不好。

③熱性能PE的耐熱性不好，隨分子量和結(jié)晶度的提高有所改善。但PE的耐低溫性能好。PE的熱導率屬熱塑性塑料中較高的。

④電學性能

PE無極性，因此絕緣性能優(yōu)異。PE的介電損耗很低，可用于高頻絕緣。PE的耐電暈性能好，介電強度高，可以用作高壓絕緣材料。

⑤環(huán)境性能

PE屬于惰性聚合物，具有良好的化學穩(wěn)定性。PE在常溫下可耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕，如稀硫酸、稀硝酸，任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸等。PE在60℃下不溶于一般溶劑。

（2）加工性能

LDPE、HDPE的流動性好，加工溫度低，粘度適中，分解溫度低，是一種加工性能很好的塑料。LLDPE的粘度稍高，易發(fā)生熔體破碎，即加工溫度稍高。PE的吸水性小，加工前不必作高溫干燥處理。

PE熔體屬非牛頓流動，其中，LLDPE熔體的粘度隨剪切速率而下降的速度較慢。

PE是結(jié)晶性塑料，結(jié)晶形態(tài)和結(jié)晶度等參數(shù)對制品性能影響特別大，所以PE制品的冷卻定性也是成型過程的關(guān)鍵。

5、應用

（1）薄膜類制品

薄膜類制品是PE的最主要的用途。LDPE樹脂用于薄膜類制品可占50%以上；HDPE占10%以上；LLDPE的薄膜用量可占樹脂的70%以上。主要用于食品包裝、重包裝袋、撕裂膜、背心袋、保鮮膜、農(nóng)膜地膜、垃圾袋等。

（2）注塑制品

PE的加工性好，廣泛應用于注塑制品。主要用于日常用品（盆、筒、盒、杯等）、周轉(zhuǎn)箱、臺燈罩、玩具等。

（3）中空制品

以HDPE為主，其制品具有耐應力開裂性好、耐油性好、耐低溫沖擊性好。可用于食品油、酒類、汽油及化學試劑等液體的包裝，以及中空的玩具。

（4）管材類制品

以HDPE為主，主要用于生活給水、煤氣輸送、農(nóng)業(yè)灌溉、液體吸管、圓珠筆芯等。LDPE管還可以作為化妝品、藥品、牙膏等的包裝。

（5）絲類制品

HDPE通常作為圓絲用，主要用于編織魚網(wǎng)、纜繩、工業(yè)濾網(wǎng)以及民用紗窗網(wǎng)等。LDPE和LLDPE一般用作扁絲，主要用于編織袋、編織布及撕裂膜等。

（6）電纜制品

以LDPE為主，最高耐壓可達220KV。廣泛應用于中、高壓電纜和護套等。

PE在汽車中的應用：

PE主要用于汽車零部件的生產(chǎn)，主要品種為高密度聚乙烯（HDPE）和超高分子量的聚乙烯（UHMW-PE），通常以吹塑成型導管、儲罐類為多，如空氣導管、燃油箱、制動液儲罐等，還可以作擋泥板、行李箱襯里、頂棚和車門的襯里、風扇護罩等。特別是用作燃油箱近年來發(fā)展得較快，如PaxonPolymer公司開發(fā)的兩種高分子量的HDPE（PaxonBA50-060、Paxon4261Q-450），具有優(yōu)異的抗沖擊強度和耐化學性，可用作油箱。SolvayPolymer公司開發(fā)的XF-714樹脂也已用于汽車燃油箱。

PE是制造雷達的重要材料（絕緣性）3.1.2.2聚丙烯（PP）

聚丙烯，Polypropylene，簡稱PP。PP分為等規(guī)PP、間規(guī)PP及無規(guī)PP三種。目前，主要以等規(guī)PP最多，占90%以上。

1、聚合工藝（在Natta催化劑或茂金屬催化劑作用下加聚而成的）。

聚丙烯根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為全同聚丙烯(isotactic)和無規(guī)聚丙烯(atactic)2.立體構(gòu)型3、性能、加工、應用

（1）使用性能

PP具有密度小、力學性能均衡、耐化學腐蝕、易成型加工、熱變形溫度高等優(yōu)點，因此得到了廣泛地應用。但是，PP也存在韌性差，特別是低溫韌性極差，對缺口敏感、不耐磨，成型收縮率大等缺點。

（2）加工性能

PP的吸水性低，加工前不必進行干燥處理。PP熔體屬非牛頓流動，對剪切速率比溫度的變化更敏感。PP在高溫下對氧特別敏感，為防止加工中發(fā)生熱降解，一般要加入抗氧劑。PP熔體與銅接觸會導致降解，應盡量避免PP與銅接觸。成型加工方法常采用注射和擠出成型。

（3）應用

①注塑制品

PP樹脂注塑制品可占50%左右。日用品通常以普通PP為原料，汽車配件以增強或增韌PP為原料，其它用途的制品往往以高沖擊強度和低脆化溫度的PP-C原料。

汽車：在汽車中的應用最廣泛，如：世界上最大的PP生產(chǎn)公司Himont開發(fā)的新的“Catalloy”聚合技術(shù)，使PP性能大大提高和改進，可以在反應器中直接生產(chǎn)該性的PP合金，提高油漆性、耐刮傷性和耐熱性，適合于作保險杠橫梁。其它PP還應用于儀表板、電池托架、空氣囊罩、輪罩等等許多零部件上。

日用品：衣架、椅子、桶類、盆類、凳子、書架、浴盆、玩具、文具、辦公用品、家具、周轉(zhuǎn)箱等。

電器：洗衣機筒、電視機殼、電扇葉、電冰箱內(nèi)襯及電話外殼等。

②薄膜制品

用于高級衣料（物）、藥品、香煙等包裝。還可以用于電容器、電機、變壓器的絕緣材料。

③纖維產(chǎn)品

單絲：用于繩索、魚網(wǎng)。

扁絲：用于包裝化肥、水泥、糧食、糖、鹽等。

④擠出制品

管：上水、排水、供暖等。

片：吸塑制品（熱成型）。

板：汽車的擋泥板、汽車坐椅、馬達和泵的殼體等。

⑤中空制品

3.1.2.3聚氯乙烯（PVC）

1、分子結(jié)構(gòu)

聚氯乙烯是由氯乙烯單體經(jīng)自由基聚合而成的聚