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挤出成型原材料挤出成型原材料 2011年03月01日挤出成型用原材料 能够用挤出成型法加工产品的原材料种类很多， 图1 3 表示了工业生产中使用比 较广泛的合成树脂的分类。 按加工性质，合成树脂分为两大类，即热塑性树脂和热固性树脂。热固性树脂有如 图1 3 所示的五大品种。热塑性树脂按其使用性能又分为两大类， 即通用树脂和高性 能树脂。其中高性能树脂又分为五大通用工程塑料， 特种工程塑料和功能性树脂三大 类。通用树脂按习惯有五大通用树脂和聚烯烃树脂两种类别，两者之间又有交叉。图1 3 中虚线框出部分是不大采用挤出法成型的树脂种类， 它们不是绝对不可以用此法加 工，但在加工原理上与图中大多数树脂是不一样的。 有些产品，直接选用某一牌号的树脂不能达到性能要求，还要适当的加入一些配合 剂，或进行共混改性，才能收到满意效果。所以，本节除介绍一些挤出法常用的热塑性 树脂外，还对一些改性料和共混料作简略介绍， 以便了解它们的加工性能和使用性能。 若需比较深入了解，还应阅读有关高分子材料方面的专门书籍和文献。 热塑性塑料 1聚烯烃 聚烯烃是烯烃高聚物的总称，一般是指乙烯、丙烯、丁烯的均聚物与共聚物。主要 品种有：低密度聚乙烯（LD PE），中密度聚乙烯（M D PE）， 高密度聚乙烯（H DPE），线 性低密度聚乙烯（LL DPE），低分子量聚乙烯及很低密度聚乙烯（VL D PE）， 超高分子量 聚乙烯（U H M PE）；氯化聚乙烯（CPE），交联聚乙烯，增强聚乙烯、乙烯 醋酸乙烯共 聚物（E V A），乙烯与其他烯烃或不饱和酯的共聚物； 聚丙烯（PP ）， 氯化聚丙烯 （PPC），增强聚丙烯（RPP），聚丁烯（PB），聚4 甲基1 戊烯及热固性聚1 ，2丁 二烯树脂等。 聚乙烯塑料对于特定环境里的使用，可加入一些助剂。如日光照射下及加工、使用 过程中防止热氧老化，需加入抗氧剂；加入紫外线吸引剂用于提高耐光性；用于印刷需 加入着色剂；为了提高强度而加入一些填充剂；用于阻燃材料而加入的阻燃剂。 2通用工程塑料 目前，通用工程塑料主要指：A BS 、尼龙（PA ）、聚甲醛（P O M ） 和聚碳酸酯 （PC）。 （1） A BS 树脂 A BS 是由丙烯腈（25 30 ）、丁二烯（25 30 ）、苯乙烯 （40 50 ） 三种单体共聚而成， 具有三种成分的综合性能， 成为坚韧、质硬、刚性 的材料，改变三种成纷的配比可以控制A BS 的性能。 A BS 极易吸水，成型前必须预热干燥到含水量不超过01 ，否则制品表面有气泡。 A BS 软化点约为100 ，挤出成型温度是160 210 ，它易于加工，并且易与其他聚合 物共混。它主要用于各类壳体，如家电壳（电视、空调等）、办公用品（电话、复印机 壳体等）；工业配件，如齿轮，汽车配件（方向盘、挡泥板等）；还可用于冰箱内衬。 （2） 尼龙（PA） 尼龙是聚酰胺类高聚物的商用名称， 其分子结构是含有酰胺基 团的一类线型高聚物。它包括PA6 、PA66 、PA610 、P A1010 、PA11 、PA12 等，P A1010 是我国首创。 P A 的机械性能较好，拉伸强度高，具有突出的耐磨性和自润滑性， 抗蠕变性较差。 P A 的熔融温度范围窄（它是结晶性高聚物），品种不同的PA 其熔点为180 280 ，挤 出成型温度为190 290 。P A 的挤出用螺杆应选择较长的、螺槽线的突变型螺杆，为 防止流延应选择聚合度高的品种。对于不同需求，有时要加一些稳定剂、增塑剂和润滑 剂，制品要进行退火和调湿处理。 P A 主要用于工业配件， 如齿轮、滑轮、垫圈， 也可用于日用品， 如拉链、门轴、 门扣等，还可用于汽车工业。由于其吸水性大，不适宜制造精度高、尺寸稳定的产品。 （3） 聚甲醛（PO M ） 聚甲醛是分子链上含有许多重复（C H 2 O ） 基团的无 支链高结晶性聚合物。它具有优良的综合性能（很多方面超过了尼龙）， 是继P A 之后 发展的又一优良的热塑性工程塑料。 聚甲醛分为均聚甲醛和共聚甲醛两种，均聚甲醛结晶度高，密度大，熔点高，机械 性能好，但热稳定性不如共聚甲醛，成型温度范围窄。此外，还有含油聚甲醛，它是在 纯PO M 内加入液体润滑油和硬脂酸类的表面活性剂的共混物，其摩擦系数小， 物料不 易输送，常用开槽料筒的注塑机进行制品的生产。 挤出成型应选用分子量较高的聚甲醛，挤出温度为180 200 ，挤出设备受热结构 部件不能用铜制造或镀铜，因为铜会促进PO M 的分解。 （4） 聚碳酸酯（PC） PC 是指主链上含有碳酸酯键的一类聚合物， 有脂肪族、脂 环族和芳香族三类，工业上有生产价值的合成方法是光气法和服交换法。现在最常用的 一类PC 是双酚A 型。 PC 的吸水性较小，收缩率小（成型收缩率为05 08 ），尺寸稳定性好， 适于 制造高精度产品。PC 的机械性能很好， 它的冲击强度是热塑性树脂中最好的品种，耐 磨性也较好，但质量强度低，易产生应力开裂。PC 的耐热、耐寒性都较好， 长期使用 温度达130 ，脆化温度为100 ，但不耐潮湿环境及紫外光。 PC 挤出成型应注意成型前的干燥，因为低含量的水分（02 ） 就会使制品产生气 泡、斑痕等缺陷，由于其成型温度接近于分解温度（分别为240 300 ，320 ）； 挤出 时应严格控制温度范围。 3聚氯乙烯（PV C） 聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成，P V C 塑料还要加入增塑剂、稳定剂、着色剂、 填充剂等各种助剂。PV C 树脂可分为疏松型（XS） 和紧密型（X T） 两种，前者更容易 加工，并使氯乙烯残留量降低到5 10 6 以下， 紧密型的制品强度好，因此疏松型适用 于软制品的生产，而紧密型适用于硬制品的生产。 聚氯乙烯改性品种有氯化聚氯乙烯（CPV C）、氯乙烯 醋酸乙烯共聚物、氯乙烯 偏氯乙烯乙烯共聚物（P V D C）、氯乙烯 乙丙橡胶接枝共聚物：P V C 与CPE 的共混物、 新型耐寒PV C （氯乙烯与马来酸酐的共聚物）。 挤出成型主要用悬浮聚合PV C 树脂。由于其熔融温度接近分解温度，因此常常需 要加入增塑剂和稳定剂，根据其他加工的需要，还要加入润滑剂、填充剂、着色剂、抗 氧剂、紫外吸收剂等，对于建筑材料、电气制品等还要加入阻燃剂。 4聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯树脂是苯乙烯的均聚物或共聚物。其主要特点是透明性好， 电绝缘性好， 尺寸稳定性高，易加工，易着色，但耐磨性、低温冲击性不好， 耐热性不高。近年来， 为改善PS 的脆性和耐热性，采用与橡胶共混合接枝的方法开发了一系列改性品种，如 与丙烯腈、丁二烯、 甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酚（M M A ）、马来酸酐等二元共聚 物，与丙烯腈、丁二烯的共聚物A BS 等。 PS 泡沫塑料是PS 的最大用途，用于防震和隔热包装，PS 发泡板用于装饰、美术行 业，PS 可用于光学仪器配件、光学玻璃、灯罩、电气配件、仪表零件等。 5其他类 （1） 热塑性聚酯树脂 聚酯树脂是指分子主链上含有 酯基的聚合物， 它由二元酸与二元醇聚合而成。依二元酸饱和与否可分为饱和聚酯与不饱和聚酯两种。 依饱和二元醇的不同又可分为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） 和聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 等。 PET 是所有塑料中韧性最好的品种之一，其耐蠕变性、耐磨性、耐疲劳性、刚性、 硬度较好，PET 具有优异的透明性， 透光率接近玻璃。PET 耐低温性好， 耐光好。PET 高温时不耐水、耐电晕性差，耐热不好， 机械强度不高， 进行玻璃纤维（GF） 增强后 其机械强度成倍提高。 PBT 机械性能一般，G F 增强后的PBT 耐蠕变、耐磨性均很好。PBT 耐热不好，G F 增强后，其耐热性可从60 升至210 。 （2） 聚甲基丙烯酸甲漆树脂（P M M A） P M M A 又称有机玻璃，其最大优点是透明 性好，透光率可达92 ，耐气候性好，制品表面有光泽。P M M A 的缺点为耐磨及耐热性 差，机械强度低，易溶于有机溶剂中，且易燃烧。 （3） 氟塑料 氟塑料是指高分子结构中含有氟原子的一类聚合物的总称。它的主要 品种有：聚四氟乙烯（PTFE 或E 4）、聚三氟乙烯（PCTFE 或F3） 四氟乙烯与六氟丙烯酸 共聚物（FEP）、聚偏氟乙烯（PV D F）、聚氟乙烯（PV F）、聚全氟乙丙烯（F6） 等。 F4 不燃烧，制品不透明，易于着色，摩擦系数是塑料中最低的一种， 还具有良好 的自润滑性，但耐磨性不高。F4 可耐已知所有的溶剂和强酸、强碱和强氧化剂、甚至 “王水”，因此称为“塑料王”。F4 不溶，不熔， 加工困难，只用烧结方法才可成型，近 年来开发了挤压成型和压延成型生产一些薄壁制品。 F3 的性能和F4 相当， 自润性稍差于F4 ， 但机械性能高于F4 ， 可用于机械结构材 料。F3 具有稳定的透明性，阻气性也较好，加工性优于F4 。 F6 的刚性不如F4 ，但机械性能好于F4 ，尤其是冲击强度。F6 其他性能与F4 大体相 当，但F6 加工性好于F4 ，可用常规方法进行加工。 6功能性树脂 功能性树脂是指除具备一般树脂特性外，还具有优异的特殊性能，用作特殊用途的 一类树脂，如耐热树脂、阻隔性树脂、导电树脂等。 （1） 耐高温型树脂 这类聚合物有聚砜（PSF），聚芳砜、聚苯醚砜、聚苯硫醚、聚 苯醚、聚酰亚胺酰亚胺。由于主链上含有亚芳基和杂环结构，它们具有耐高温、耐辐 射的能力，并兼有很高的强度和尺寸稳定性。 聚砜（PSF） 和双酚A 聚砜是聚砜中的主要品种， 其他品种同它们差别不大。PSF 属于线性热塑性聚合物，其粘度较大且对温度的依赖性大于剪切速率（温敏性）。它具 有突出的耐热性和耐氧化性，机械强度较高，化学稳定性好，电气性能优良。但加工时 存在应力开裂，温度高时对水敏感。 聚苯醚砜（PES） 的分子结构不含脂肪族基团， 故耐热性和抗氧性较好， 可在180 200 范围内长期使用，熔融温度250 350 。 聚苯醚（PPO） 有重复出现的苯环和醚键的对称结构，因此具有较高的耐热性和抗 冲击性能，还具有突出的耐热性及耐腐蚀性。PPO 的成本高，加工性能差， 经改性（共 混、氯化） 可提高其加工性。 聚苯硫醚（PPS） 分为热塑性和热固性两种，它具有优良的综合性能。PPS 原粉熔 融后流动性很大，直接加工困难，必须经过交联预处理，其加工方法常用烧结法，也可 注塑、挤出成型，但困难较大。 （2） 阻隔性树脂 阻隔性树脂是指对小分子气体如O 2 、C O 2 、H 2O 及气味等有一定 阻透能力的一类树脂。这类树脂往往具有特定的结构，如极性、对称性、有序性及取向 性等。主要品种有：乙烯乙烯醇共聚物（E V O H） 及聚偏氯乙烯（PV D C）。 E V O H 阻氧性最高、阻水性较好， 需加工成薄膜制品。P V D C 与增塑剂相容性差， 常用单体与偏氯乙烯的共聚物来提高加工性。PV D C 的氯乙烯共聚物又称赛伦，它硬韧 并存，阻隔性优良。 （3） 导电树脂 可导电的聚合物主要有：掺杂的共轭聚合物，本身带有金属离子的 聚合物及热解法改变性能的聚合物。主要品种有聚乙炔、聚吡咯（PP Y ）、苯基聚苯 （PPP）、聚苯胺（PA N） 等。 （4） 高吸水性树脂 指分子内含有强亲水性基团，并具有一定交联度的功能性高分 子材料。主要品种有聚丙烯酸系列、PV A 系列、聚环氧乙烯系列等。 （5） 压电树脂 压电树脂是一类二氟化聚乙烯类化合物或二氟化乙烯与乙酸乙烯共 聚物（PV D F），其结构为扭曲的链状分子组成，并且每个分子中每个链的中心都含主碳 原子。 （6） 形状记忆类树脂 所谓形状记忆树脂是指具有初始形状的制品经形变固定后， 通过加热等刺激手段的处理，又可使其恢复初始形状的现象。如聚降冰片烯、聚氨酯 等。 7降解塑料 降解塑料指在特定环境下，能被阳光或土壤中微生物分解成低分子材料的一类聚合 物。降解塑料主要有生物降解塑料、光降解塑料、水降解塑料及氧化降解塑料等。 降解塑料的用途广泛，主要应用在农用薄膜和包装容器等几个方面，这两类材料废 弃后难于回收，使用降解塑料后可减少环境污染。 8塑料填充配方 塑料的填充是指在树脂中加入成本低廉的填料（填加剂）。常用的填料为天然矿物、 工业废渣、木粉、果壳粉等。填充的目的对于热塑性塑料中，主要是降低成本，对于热 固性塑料是价廉与改性兼而有之。填充还可以改善制品的某些性能，如刚性、耐热性、 尺寸稳定性等，甚至有绝缘性、阻燃性、消烟性等。 9塑料的阻燃配方 在某些应用领域内，要求塑料具有优良的阻燃性能。除纯P V C 、F4 、P V D C 等不需 阻燃外，其他树脂都需要进行阻燃处理。塑料阻燃配方中的常用组分为阻燃剂，按其使 用方法可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两类。添加型阻燃剂是指在加工塑料制品 前，配料中加入的阻燃剂，它不与大分子产生反应， 这一类阻燃剂包括无机物、溴系、 磷系、氯系及氮系等，常用于热塑性塑料中。反应型阻燃剂是指分子内具有可反应官能 团，加入聚合物预聚物中，可链合到分子主链上，成为树脂的一部分，从而发挥阻燃效 果的阻燃剂。它多用于热固性塑料，有时也用于热塑性塑料。 10塑料的增强配方 塑料的增强是在树脂中加入纤维状或其他形状的材料，使其力学性能大大提高的过 程。可用于增强的材料有纤维状材料（无机纤维、有机纤维和金属纤维）、片状材料 （云母等）、粉状材料（稀土矿物，超细无机填料），还有现在蓬勃发展的纳米材料等。 增强主要提高塑料的力学性能（拉伸强度、冲击强度、耐疲劳性、刚性等）、热性能、 尺寸稳定性，而纳米材料可以同时增强和增韧。 橡胶及热塑性弹性体 热塑性弹性体是在常温下有类似硫化橡胶的弹性，而在高温下又能塑化成型，有类似 热塑性塑料的性质，它兼有橡胶和塑料的性质，但它加热到成型温度后可再次软化加工。 常用的热塑性弹性体有以下几种。 1聚烯烃热塑性弹性体（TPR） 大多数工业化生产的TP R 是热塑性塑料与弹性体的机械混合物， 如PP 乙丙橡胶， PE 丁基橡胶接枝聚合物。TP R 具有较高熔体粘度，剪敏性很高，它可代替天然或合成 橡胶，广泛应用于汽车制造业等部门。 2苯乙烯类 苯乙烯类热塑性弹性体多为三元嵌段结构聚合物，如与聚丁二烯、聚苯乙烯、聚异 戊二烯的共聚物；也可以是均聚物的不同异构体；也可以排列不同序列的二元、三元或 多元嵌段；也可以全部是弹性链段或者和软弹性链段