常见通用塑料简介.ppt

通用塑料,1、概述2、通用塑料实例2.1聚乙烯2.2聚丙烯2.3聚氯乙烯2.4聚苯乙烯,塑料(plastics)：定义：以树脂为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等特定用途的添加剂，经加工成形的固体材料。,1、概述,塑料与树脂的区别,通用塑料是产量最大的，约占塑料总产量的80%。按照受热后的性质分为热塑性塑料和热固性塑料。人们日常生活中使用的许多制品都是由这些通用塑料制成。通用热塑性塑料有聚乙烯类、聚丙烯类、聚氯乙烯类和聚苯乙烯类等。通用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯及氨基树脂等。,2.1聚乙烯,PE产量约占世界塑料的1/3，高居首位,主要内容：,（1）聚乙烯的结构,线性聚合物，高分子长链脂肪烃柔顺性很好的热塑性聚合物分子对称，无极性基团，分子间作用力小分子链的空间排列呈平面锯齿形,可反复折叠并整齐堆砌排列形成结晶,2.1聚乙烯,PE：乙烯单体经自由基聚合而成,2.1聚乙烯,如丙烯、1-丁烯、1-辛烯,支链少,结构规整易结晶,（1）聚乙烯的结构,PE品种：高密度聚乙烯（HDPE）：低温低压法低密度聚乙烯（LDPE）：高温高压法线性低密度聚乙烯(LLDPE):乙烯与-烯烃共聚超高分子量聚乙烯（UHMWPE）交联聚乙烯（X-PE）,（1）聚乙烯的结构,PE分子链中含有少量的支链：LDPE：2030个侧甲基/1000个主链CHDPE：5个侧甲基/1000个主链CLDPE含有更多的支链（乙基、丁基或更长的支链）和更宽的分子量分布,2.1聚乙烯,结晶度？密度？拉伸强度？,支链数目？透明性？流动性（MI）？,总结：LDPE和HDPE在下列性能上的对比：,LH,LH,LH,LH,LH,LH,（2）聚乙烯的性能,物理性能：无味、无毒、乳白色蜡状固体；密度0.910.96g/cm3；透水率低而透气性较大，易燃力学性能：一般，软而韧聚乙烯的力学性能各项指标中，除了冲击强度较高外，其它力学性能在塑料当中比较低。取决因素：密度(结晶度)、分子量化学稳定性：良好60以下一般不溶于溶剂，只是不耐强氧化剂,2.1聚乙烯,热性能：耐热性不高Tg在塑料中是很低的，LDPE使用温度80，HDPE使用温度121；请思考：为什么PE料不适合做开水杯？电性能：优异（无极性、吸湿性低）PE的介电损耗和常数几乎与温度和频率无关，可用于高频绝缘（+抗氧剂）环境性能：日光照射使制品变脆原因：氧化生成的羰基吸收光波某些高能射线照射，引起交联和变色（+炭黑）；改善途径：提高PE分子量、降低分子量分散性、分子链交联,2.1聚乙烯,（2）聚乙烯的性能,（3）聚乙烯的加工工艺,加工前原料可以不必干燥PE的吸湿性很低注意选择合适的熔融流动速率（MFR）注塑和薄膜吹塑成型：PE熔体流动速率要高，分子量分布要窄，支链要少；挤出和中空吹塑成型：PE熔体流动速率要低，分子量分布要宽，以保证制品表面光滑,加工时注意点:,2.1聚乙烯,在熔融状态下进行，如注塑、挤出、吹塑、压制等,在190下聚乙烯熔体在21.2N的压力下每10min挤出的质量,单位：克/10min,常用聚乙烯的用途,2.1聚乙烯,低密度聚乙烯（LDPE）农用膜、地膜，各种轻、重包装膜，编织内衬、涂层、各种管材、电线电缆包覆,2.1聚乙烯,高密度聚乙烯（HDPE）包装中空容器、注塑容器、鱼网丝、管材、机械零件等,2.1聚乙烯,线性低密度聚乙烯（LLDPE）高抗伸强度、抗穿透性、抗撕裂性和伸长率，65用于制作薄膜。,2.1聚乙烯,（4）其它种类PE,平均相对分子量：通常100300万，最高达600700万；其分子结构与HDPE的基本相同，线性结构极佳耐磨性、突出的高模量、高韧性及耐环境应力开裂性制备方法：低压聚合加工方法：分子量极高，熔体粘度极大；结晶度7085%粉末压制烧结；挤出、注塑（加低分子量PE或助剂）用途：各种机械部件、人工关节UHMW-PE纤维（缆绳、渔网、防弹衣、雪橇等）、汽车配件、绳索、滑动轴承、轴套等,1)超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）:,2.1聚乙烯,常用PE性能汇总,2.1聚乙烯,平均相对分子量：5005000；主要作为塑料加工时的助剂,2)低分子量聚乙烯（LMWPE）:聚乙烯蜡,网状结构热固性塑料；用途：电线、电缆、热收缩管等交联方法：辐射、化学交联,3)交联聚乙烯,2.1聚乙烯,聚乙烯的力学性能：冲击强度：LDPELLDPEHDPE拉伸强度：LDPELLDPEHDPE随密度、结晶度和相对分子质量的提高，其力学性能增大耐环境应力开裂性不好，但当相对分子质量增加时，有所改善,2.1聚乙烯,聚丙烯（PP）,发展最快的塑料品种，产量仅次于PE、PVC；按结构分为等规、间规、无规三种：,等规PP占到90%以上，熔点160-176无规PP呈粘稠状，不能用于塑料，只用于改性载体间规PP属于高弹性塑料。,电绝缘性和耐化学腐蚀性优良，力学性能和耐热性在通用热塑性树脂中最高，价格在所有树脂中最低玻璃纤维/PP具有高强度,优点:,2.2聚丙烯,聚丙烯的结构,侧甲基的位阻效应螺旋形结构侧甲基在空间三种排列方式：等规、间规、无规；三种PP性能差异很大：等规PP：结构规整性好，结晶度高，良好的力学性能；无规PP：无定型材料，不能单独使用；间规PP：介于两者之间聚丙烯与聚乙烯结构类似，性能上有相同（电性能和溶解性）和差异（力学性能和热性能）。,2.2聚丙烯,聚丙烯的物化性能,白色蜡状固体，密度约在0.890.92g/cm3，是塑料中除聚4-甲基-1-戊烯之外最轻的品种，聚丙烯比聚乙烯略透明些。力学性能：与PE相比，其强度、刚度和硬度都比较高，光泽性也好，但在塑料中仍属偏低的电性能：非极性聚合物优异的电绝缘性能，但存在低温脆性，其在绝缘领域的应用不如PE和PVC，主要在电信电缆、电器外壳方面。,高结晶或填充增强,2.2聚丙烯,耐化学药品性：非极性很好的耐化学腐蚀性，在室温下不溶于任何溶剂，仅不耐强氧化剂环境性能：叔碳上的氢耐候性差：抗氧剂和光稳定剂燃烧性能：易燃，与聚乙烯类似。,2.2聚丙烯,聚丙烯的物化性能,聚丙烯主要添加剂,抗氧剂成核剂：使聚合物结晶速度提高，球晶数目增加和球晶尺寸减小。如苯甲酸钠和碱性二甲酸铝其它如光稳定剂、着色剂、填充剂、增强剂、阻燃剂等,2.2聚丙烯,聚丙烯成型方法,注塑成型挤出成型中空吹塑,聚丙烯的改性,低温脆性大(-88)耐热氧老化、不易染色热形变温度低(102)收缩率大,缺陷：,改性方法：,聚丙烯合金（与HDPE、乙丙橡胶、热塑性弹性体共混韧性、耐寒性、耐磨性）填充聚丙烯（CaCO3、CaSO4、滑石粉等各种填料）硬度、热形变温度、成型收缩率及线膨胀系数都有所改善增强聚丙烯（玻璃纤维）,2.2聚丙烯,常用乙丙橡胶作增韧剂：三元乙丙橡胶(EPDM):增韧PP性能很好，加入10%就有明显的效果。耐候性优，不过破胶有一定困难，流动性也不太理想。一般EPDM与PP共混，可以得到综合性能良好的改性PP，常用于汽车保险杠和安全帽。,2.2聚丙烯,聚丙烯的增韧改性,Fig.EffectofEPDMcontentonthemechanicalpropertiesofPP,2.2聚丙烯,聚丙烯的增韧改性,通用树脂注塑制品：各种日用品（桶、盆、瓶盖等）挤出制品：单丝（绳索、渔网）、扁丝（编织袋）纤维（地毯、草坪、无纺布等）专用树脂专用树脂有三个特征，一是技术含量高、档次高；二是用途专一；三是附加价值较高。我国仅有7个种类PP专用料：BOPP专用料、流延膜专用料、纤维专用料、烟用丝束专用料、洗衣机专用料、汽车专用料、家电专用料。,聚丙烯的应用,2.2聚丙烯,汽车中聚丙烯材料零部件,2.2聚丙烯,聚氯乙烯（PVC）结构,最早工业化塑料品种之一，目前产量仅次于PE，居第二位；工业上以悬浮聚合为主，约占PVC产量的8090%；,分子中各单体基本上是头尾相接；氯、氢原子空间无序排列,无定形结构，结晶度10%;电负性较强的Cl-的引入：增大分子链间的作用力，链的刚性也增大；并赋予优良的阻燃性能,(1)结构特点：,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯的物化性能,白色坚硬粉末或糊状，密度为1.351.45g/cm3；力学性能：与PE相比，其强度、刚度和硬度都比较高。电性能较好极性聚合物电绝缘性能不如聚烯烃热稳定性差：Tg为80，Tm为160，140开始分解HClPVC耐气侯变化性强于PE、PP，但长时间也发生降解，脱出HCl，使制品变黄PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀且不适用与芳香烃、氯化烃接触。,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯的添加剂,稳定剂：提高PVC分解温度常用热稳定剂：硬脂酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。,增塑剂:熔点低的低分子化合物来增加大分子链间距离，从而增大分子链的柔顺性、降低熔融温度分为硬质PVC、软质PVC和半硬质PVC常用增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯（DOP）邻苯二甲酸二丁酯（DBP）,解决热稳定性,2.4聚氯乙烯,填充剂（填料）:提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。如加入铝粉可提高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。常用填充剂：云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、木屑、玻璃纤维、碳纤维等。,增色剂:常用有机颜料和不溶性无机颜料,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯的添加剂,聚氯乙烯的加工性能,热稳定性较差加稳定剂（铅化合物、马来酸等）；PVC熔体的粘度较大，要适当添加增塑剂（常用邻苯二甲酸酯类）；熔体强度较低，易产生熔体破裂和制品表面粗糙等现象，在挤出时不宜采用高速（可加增塑剂）；挤出成型：薄膜、片材、管材、异型材（供水管道、房屋墙板等）注射成型：阀门、壳件、电器插头等压延成型：人造革、壁纸等压制成型：硬板、鞋底等,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯常用的改性品种：高聚合度聚氯乙烯用途广泛的聚氯乙烯品种，与普通聚氯乙烯分子结构基本相同，但相对分子量大，平均聚合度为2000-3000，且分子链长，链规整性及结晶度都增加，分子链间的缠结点增多，类似橡胶的结构，具有橡胶的弹性。比普通聚氯乙烯制品的力学性能好，拉伸强度、耐磨性、耐高低温性、耐老化性都有提高。压缩变形小，回弹性高，可替代橡胶制品，而且其加工工艺简单，成本低廉。共聚改性氯乙烯-乙酸乙烯共聚物乙烯-乙酸乙烯-氯乙烯共聚物氯乙烯-丙烯共聚物氯乙烯-丙烯酸酯共聚物,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯常用的改性品种：氯化聚氯乙烯(CPVC)：提高耐热性CPVC的含氯量为66%-68%，而普通PVC的含氯量不足59%。氯含量的增加可使PVC的热变形温度和玻璃化温度都有所提高。PVC的使用温度不超过80，而CPVC的使用温度可达105。CPVC的拉伸强度、耐磨性、耐老化性、阻燃性都比PVC有所提高。共混改性（聚氯乙烯合金）：改善抗冲击性能聚氯乙烯丁腈胶PVC/CPE(氯化聚乙烯）PVC/EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）PVC/ABS,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯用途,2.4聚氯乙烯,聚氯乙烯（PVC）,2.4聚氯乙烯,聚苯乙烯类树脂,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）（2）高抗冲聚苯乙烯（HIPS，Highimpactpolystyrene）（3）ABS树脂（Acrylonitrile-butadiene-styrene）,2.5聚苯乙烯,通过自由基聚合而成（本体、悬浮、溶液、乳液）,优点：,最容易加工品种之一流动性好、加工温度范围宽成本低、刚性大、透明度好、易着色、易印刷、电绝缘性好,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）,2.5聚苯乙烯,缺点：,韧性差耐热性低易氧化降解,2.5聚苯乙烯,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）,结构特点：,体积较大的侧苯基使PS分子链刚性和脆性较大，Tg比PE、PP高，属于一种硬而脆的材料侧苯基无规分布，无定形聚合物，很高的透明性侧苯基使主链上氢原子活化，易于氧化，制品长期户外使用变黄变脆。共轭体系赋予高耐辐射性能热导率低，基本不随温度变化，良好绝热保温材料,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）,2.5聚苯乙烯,物化性能：,无色、无味的透明刚性固体，透光率达88%-90%，质硬，落地有金属般的声音。相对密度1.04-1.07之间，尺寸稳定性好，易燃烧，伴有浓烟。力学性能：硬而脆的材料，拉伸、弯曲等性能在通用塑料中是很高的，但冲击强度很低。热性能：耐热性很差，热变形温度在70-95，最高使用温度为60-80。热导率低，不随温度变化而变化，是良好的绝热保温材料。PS泡沫是广泛使用的绝热保温材料。电性能：非极性聚合物，很少加人填料和助剂，具有良好的介电性能和绝缘性。,2.5聚苯乙烯,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）,化学性能：化学稳定性好，可耐各种酸、碱。但可溶于苯、甲苯等有机溶剂。主链上的氢原子易活化，耐候性不好，制品会变黄变脆，使用时要加人抗氧剂。但它有很好的耐辐射性。,物化性能：,加工性能：,2.5聚苯乙烯,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）,PS是非晶聚合物，没有明显的熔点，开始熔融到分解的温度很宽，在120-180，热稳定性好，成型加工很容易，可采用注射、挤出、发泡、吹塑等多种方法加工。吸湿率低，约为0.01%-0.2%，加工前不需干燥。,应用：,通用型GPPS：成本低、刚性大、透明度好、电性能不受频率的影响，广泛应用于仪表外壳、汽车灯罩、照明制品、各种容器、光导纤维、高频绝缘用品等可发性EPS（PS泡沫塑料）：质量轻、热导率低、吸水性小、抗冲击性好，用于建筑、运输、冷藏、化工等各种保温、绝热和减震材料,（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）,2.5聚苯乙烯,组分：PS和橡胶制备方法：机械共混直接在挤出机共混，橡胶用量为10%-20%。两者相容性有限，橡胶在PS中分散不均匀，因此增韧效果不明显。接枝共聚顺丁、丁苯橡胶溶在苯乙烯单体中进行本体或悬浮聚合，得到丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物，并含有苯乙烯侧枝链。这种共聚物改善了机械混合的不均匀性，韧性大幅度提高。是HIPS的主要生产方法。,（2）高抗冲聚苯乙烯（HIPS）,HIPS：优良冲击性能，还具有PS的大多数优点，如尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、光泽度好等,适于制造各种电器零件、设备罩壳、冰箱内衬及一次性用具。,改善脆性大、耐热性低的缺陷,2.5聚苯乙烯,组分：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene)简称ABS,（3）ABS树脂,制备方法：AS共聚物中加入B进行接枝共聚；丁腈橡胶与AS树脂共混组成可调：A：2040%；B