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热塑性塑料简介 1 一 定义 热塑性塑料 thermolplastic 指具有加热软化 冷却硬化特性的塑料 我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴 加热时变软以至流动 冷却变硬 这种过程是可逆的 可以反复进行 该过程是物理变化 与热固性塑料 thermoset 的区别 热固性塑料第一次加热时可以软化流动 加热到一定温度 产生化学反应一交链固化而变硬 这种变化是不可逆的 不熔不溶 2 常用热塑性塑料 聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙烯 PVC 聚苯乙烯 PS ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三元共聚物 聚甲醛 POM 聚碳酸酯 PC 聚酰胺 PA 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 聚砜 聚苯醚 氯化聚醚等都是热塑性塑料 3 二 热塑性塑料特性及分类 1 一般热塑性塑料中的高聚物分子量可达到几十万到几百万 大分子链长度可达到10 3mm 这些大分子可以是线性的 如LLDPE HDPE 也可以是支化的 如LDPE 大分子间相互纠缠在一起 呈无序或相对有序排列 形成 聚集态结构 适应于注塑 挤出等多种加工方法 4 2 分类 热塑性塑料根据性能特点 用途广泛性和成型技术通用性等 可分为 通用塑料 工程塑料 特殊塑料等 通用塑料的主要特点 用途广泛 加工方便 综合性能好 如聚乙烯 PE 聚氯乙烯 PVC 聚丙烯 PP 聚苯乙烯 PS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 又通称为 五大通用塑料 工程塑料和特殊塑料的特点是 高聚物的某些结构和性能特别突出 或者成型加工技术难度较大等 往往应用于专业工程或特别领域 场合 主要的工程塑料有 尼龙 Nylon 聚碳酸酯 PC 聚甲醛 POM 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET 聚苯醚 PP0 等 通称 五大工程塑料 特殊塑料如 医用高分子 类的 合成心脏瓣膜 人工关节 等 5 根据共高聚物的聚集态结构和性能特点又可分为 结晶性塑料和非结晶性塑料两大类 非结晶性塑料又称为无定型塑料当大分子完全无序排列 我们称之为无定型热塑性塑料 如PVC PC PMMA等 其性能特点为 透明性好 机械强度较低 柔韧性好 有部分大分子或大分子部分均匀排列结构的则称之为结晶性热塑性塑料 如LLDPE POM 尼龙等 其性能特点为 透明性较差 机械强度高 柔韧性较低 6 非结晶性塑料介绍 非结晶性塑料的特征温度是玻璃化温度Tg 当温度低于Tg时 高聚物表现为具有 玻璃 特征性能 称之为 玻璃态 此时的高聚物具备使用功能 而不能被 可塑 性能 当高于Tg时 高聚物则具有较高弹性和一定可塑性特点 同时失去使用功能 称之为 高弹态 进一步升温后 其弹性失去而可以流动 称之为 粘流态 有粘流温度Tf 因此 其最高使用温度应在Tg以下 而其加工温度则应高于Tf 但实际应用时有些塑料的使用温度是在Tg以上 如PE 60 PP 20 等基本都是在常温下使用 7 结晶性塑料介绍 结晶性热塑性塑料的特征温度为结晶温度 Tc 低于Tc时 高聚物表现为质地坚硬 具备使用功能 不可 塑性 加工 高于Tc时高聚物被熔融塑化 失去使用功能 而可塑性加工 对结晶性热塑性塑料而言 通常将含有分子链规则排布区域 称之为结晶区 但结晶性塑料中一般也好有无定形部分 通过控制冷却速率可以控制结晶度 与非结晶性塑料相比 它没有 高弹态 只有两个物性状态 8 表1重要的无定形和部分结晶热塑性塑料 9 常用热塑性塑料简介 1 聚乙烯 PE 主要包括低密度聚乙烯 LDPE 线型低密度聚乙烯 LLDPE 高密度聚乙烯 HDPE 分子量达到3 000 000 6 000 000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯 UHMWPE 超高分子量聚乙烯的强度非常高 可以用来做防弹衣 10 性能 聚乙烯为白色蜡状半透明材料 柔而韧 比水轻 无毒 具有优越的介电性能 易燃烧且离火后继续燃烧 透水率低 对有机蒸汽透过率则较大 聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下 透明度随分子量增大而提高 具有优异的化学稳定性 用途 低密度聚乙烯 一半以上用于薄膜制品 其次是管材 注射成型制品 电线包裹层等中 高密度聚乙烯 以注射成型制品及中空制品为主 超高分子量聚乙烯 由于超高分子聚乙烯优异的综合性能 可作为工程塑料使用 11 2 聚丙烯 PP 玻璃化温度 20 熔点 160 密度 密度0 90g cm3 甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯 甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯 当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯 12 性能 PP无毒 无味 密度小 强度 刚度 硬度耐热性均优于低压聚乙烯 可在100度左右使用 具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响 但低温时变脆 不耐磨 易老化 适于制作一般机械零件 耐腐蚀零件和绝缘零件 常见的酸 碱有机溶剂对它几乎不起作用 可用于食具 通常 采用加入玻璃纤维 金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性 用途 聚丙烯是用途最为广泛的通用塑料 它即可以作为塑料使用也可以纺丝制成纤维 丙纶 聚丙烯广泛地用于汽车内饰件 如仪表盘 用于食品包装 如酸乳容器 丙纶是低吸水性 高耐腐蚀性的纤维 可以用于服装和家具 特别适合织造地毯 也用于棒材 片材 薄膜等 13 3 聚苯乙烯 玻璃化温度 100 密度 非晶态密度1 04 1 06g cm3 晶体密度1 11 1 12g cm3熔融温度240 通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物 具有优良的绝热 绝缘和透明性 长期使用温度0 70 但脆 低温易开裂 此外还有全同和间同立构聚苯乙烯 全同聚合物有高度结晶性 聚苯乙烯 PS 包括普通聚苯乙 可发性聚苯乙烯 EPS 高抗冲聚苯乙烯 HIPS 及间规聚苯乙烯 SPS 14 性能 普通聚苯乙烯树脂为无毒 无臭 无色的透明颗粒 似玻璃状脆性材料 其制品具有极高的透明度 透光率可达90 以上 电绝缘性能好 易着色 加工流动性好 刚性好及耐化学腐蚀性好等 普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆 冲击强度低 易出现应力开裂 耐热性差及不耐沸水等 用途 PS是一种用途广泛的脆性塑料 用作透明的塑料水杯 包装用的泡沫塑料 电器外壳等 15 聚氯乙烯 玻璃化温度 85 密度 非晶态密度1 385g cm3 晶体密度1 52g cm3熔融温度240 聚氯乙烯制品形式十分丰富 可分为硬聚氯乙烯 软聚氯乙烯 聚氯乙烯糊三大类 硬聚氯乙烯主要用于管材 门窗型材 片材等挤出产品 以及管接头 电气零件等注塑件和挤出吹型的瓶类产品 它们约占聚氯乙烯65 以上的消耗 软聚氯乙烯主要用于压延片 汽车内饰品 手袋 薄膜 标签 电线电缆 医用制品等 聚氯乙烯糊约占聚氯乙烯制品的10 主要用产品有搪塑制品等 16 ABS树脂是微黄色固体 有一定的韧性 密度约为1 04 1 06g cm3 最常见的比例是A B S 20 30 50 随着三种成分比例的调整 树脂的物理性能会有一定的变化 1 3 丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性 但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度 光泽及流动性 丙烯腈为ABS树脂提供硬度 耐热性 耐酸碱盐等化学腐蚀的性质 苯乙烯为ABS树脂提供硬度 加工的流动性及产品表面的光洁度 17 主要特点 较好的抗冲强度和一定的耐磨性 耐寒性能良好 石油温度范围 40 100 良好的耐油性 耐水性和化学稳定性 电性能良好 其绝缘性很少受温度 湿度的影响 具有良好的模塑性 能着色 能电镀 能粘结 无毒 无臭 不透水但略透水蒸气 不足之处是耐气候性差 耐紫外线 耐热性不高 主要用途 ABS用途广泛 主要用于汽车 飞机零件 机电外壳 空调机 电冰箱内衬打字机 照相机壳 电视机壳安全帽 天线放大器 车灯以及板 管 棒等 18 聚碳酸酯 可在 60 120 下长期使用 无明显熔点 在220 230 呈熔融状态 玻璃化温度 密度 1 20 1 22g cm PC是一种无定型 无臭 无毒 高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料 具有优良的物理机械性能 尤其是耐冲击性优异 拉伸强度 弯曲强度 压缩强度高 蠕变性小 尺寸稳定 聚碳酸酯耐弱酸 耐中性油 聚碳酸酯不耐紫外光 不耐强碱PC的三大应用领域是玻璃装配业 汽车工业和电子 电器工业 其次还有工业机械零件 光盘 民装 计算机等办公室设备 医疗及保健 薄膜 休闲和防护器材等 日常常见的应用有光碟 眼镜片 水瓶 防弹玻璃 护目镜 银行防子弹之玻璃 车头灯等等 动物笼子宠物笼子 19 7 尼龙 PA具有良好的综合性能 包括力学性能 耐热性 耐磨损性 耐化学药品性和自润滑性 且摩擦系数低 有一定的阻燃性 易于加工 适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性 提高性能和扩大应用范围 PA的品种繁多 有PA6 PA66 PAll PAl2 PA46 PA610 PA612 PAl010等 以及近几年开发的半芳香族尼龙PA6T和特种尼龙等很多新品种 广泛用于汽车 机车 电子 电气械 纺织 体育用品 办公用品 家电部件等行业 20 8 据对苯二甲酸乙二酯 PET是乳白色或浅黄色 高度结晶的聚合物 表面平滑有光泽 在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能 长期使用温度可120 电绝缘性优良 甚至在高温高频下 其电性能仍较好 但耐电晕性较差 耐蠕变性 耐疲劳性 耐摩擦性 尺寸稳定性都很好 PET按用途可分为纤维和非纤维两大类 后者包括薄膜 容器和工程塑料 最常见的是矿泉水瓶 玻璃化温度 69 密度 1 30 1 38g cm3熔融温度250 21 补充 常用热固性塑料 热固性塑料的树脂固化前是线型