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文档简介
塑料的分类及特性塑料为合成的高分子化合物聚合物(polymer),又可称为高分子或巨分子(macromolecules),也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin),可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的,它的主要成分是合成树脂。树脂2这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等,目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量的40100。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料,其实它是合成树脂中的一种,形状跟天然树脂中的松树脂相似,但因又经过化学的力量来合成,而被称之为塑料。 一、塑料生产过程塑料可区分为热固性与热可塑性二类,前者无法重新塑造使用,后者可一再重复生产。塑料高分子的结构基本有两种类型:第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物;第二种是体型结构 ,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链,称为支链高分子,属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联,但交联较少,称为网状结构,属于体型结构。两种不同的结构,表现出两种相反的性能。线型结构(包括支链结构)高聚物由于有独立的分子存在,故有弹性、可塑性,在溶剂中能溶解,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在,故没有弹性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有,由线型高分子制成的是热塑性塑料,由体型高分子制成的是热固性塑料。塑料也区分为泛用性塑料及工程塑料,主要是用途的广泛性来界定,如PE、PP价格便宜,可用在多种不同型态的机器上生产。工程塑料则价格较昂贵,但原料稳性及物理物性均好很多,一般而言,其同时具有刚性与韧性两种特性。表1.1为塑料原料对照表,1至8项为泛用性塑料,第9、10项介于二者之间。一般称PP、HDPE、LDPE、PVC及PS为五大泛用塑料。表1 常用塑料原料对照表学名 英文简称中文学名俗称PolypropylenePP聚丙烯 High Density Polyethylene HDPE高密度聚乙烯硬性软胶Low Density Polyethylene LDPE低密度聚乙烯Linear Low Density PolyethyleneLLDPE线性低密度聚乙烯Polyvinyl Chloride PVC 聚氯乙烯General Purpose Polystyrene GPPS 一般级聚苯乙烯 硬胶Expansible Polystyrene EPS发泡性聚苯乙烯 发泡胶High Impact PolystyreneHIPS耐冲击性聚苯乙烯 耐冲击硬胶Styrene-Acrylonitrile Copolymers AS,SAN苯乙烯丙烯晴共聚物 透明大力胶Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymers ABS丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚合物超不碎胶Polymethyl Methacrylate PMMA 聚甲基丙烯酸酯 压克力Ethylene-Vinyl AcetateCopolymers EVA乙烯醋酸乙烯之共聚合物 橡皮胶Polyethylene Terephthalate PET聚对苯二甲酸乙酯 聚酯Polybutylene Terephthalate PBT聚对苯二甲酸丁酯Polyamide(Nylon 6.66) PA聚醯胺 尼龙Polycarbonates PC聚碳酸树酯 防弹胶PolyacetalPOM聚缩醛树酯赛钢、夺钢Polyphenyleneoxide PPO聚氧化二甲苯NorylPolyphenylenesulfide PPS聚苯硫醚Polyurethanes PU聚胺基甲酸乙酯二、塑料的特性1、塑料主要有以下特性:大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀;耐冲击性好;具有较好的透明性和耐磨耗性;绝缘性好,导热性低;一般成型性、着色性好,加工成本低;大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;尺寸稳定性差,容易变形;多数塑料耐低温性差,低温下变脆;容易老化;某些塑料易溶于溶剂。塑料可区分为热固性与热可塑性二类,前者无法重新塑造使用,后者可一再重复生产。2、塑料的优点大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。塑料制造成本低。耐用、防水、质轻。容易被塑制成不同形状。是良好的绝缘体。塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。 3、塑料的缺点回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算;塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯,这种物质少量会导致失明,吸入有呕吐等症状,PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体,除了燃烧,就是高温环境,会导致塑料分解出有毒成分,例如苯环等;塑料是由石油炼制的产品制成的,石油资源是有限的。三、塑料的成分我们通常所用的塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在聚合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等,才能成为性能良好的塑料。 1、合成树脂 合成树脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40100。由于含量大,而且树脂的性质常常决定了塑料的性质,所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。其实树脂与塑料是两个不同的概念。树脂是一种未加工的原始聚合物,它不仅用于制造塑料,而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。而塑料除了极少一部分含100的树脂外,绝大多数的塑料,除了主要组分树脂外,还需要加入其他物质。 2、填料 填料又叫填充剂,它可以提高塑料的强度和耐热性能,并降低成本。例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成为最廉价的塑料之一,同时还能显著提高机械强度。填料可分为有机填料和无机填料两类,前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等,后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。 3、增塑剂 增塑剂可增加塑料的可塑性和柔软性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑剂一般是能与树脂混溶,无毒、无臭,对光、热稳定的高沸点有机化合物,最常用的是邻苯二甲酸酯类。例如生产聚氯乙烯塑料时,若加入较多的增塑剂便可得到软质聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑剂(用量10),则得硬质聚氯乙烯塑料。 4、稳定剂 为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏,延长使用寿命,要在塑料中加入稳定剂。常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。5、着色剂 着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。 6、润滑剂 润滑剂的作用是防止塑料在成型时不粘在金属模具上,同时可使塑料的表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。 7.抗氧剂防止塑料在加热成型或在高温使用过程中受热氧化,而使塑料变黄,发裂等除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等,以满足不同的使用要求。四、塑料的分类(一)按使用特性分类根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。1、通用塑料。一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯青丁二烯苯乙烯共聚合物(ABS)。它们都是热塑性塑料。2、工程塑料。一般指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等3、特种塑料一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。a.强塑料:增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)三种。b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性,压缩硬度很大,只有达到一定应力值才产生变形,应力解除后不能恢复原状;软质泡沫塑料富有柔韧性,压缩硬度很小,很容易变形,应力解除后能恢复原状,残余变形较小;半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质他软质泡沫塑料之间。 (二)按理化特性分类根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。1、热塑料性塑料。热塑性塑料(Thermo plastics ):指加热后会熔化,可流动至模具冷却后成型,再加热后又会熔化的塑料;即可运用加热及冷却,使其产生可逆变化(液态固态),是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100以下,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。 热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。受热时变软,冷却时变硬,能反复软化和硬化并保持一定的形状。可溶于一定的溶剂,具有可熔可溶的性质。热塑性塑料具有优良的电绝缘性,特别是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗,宜于作高频和高电压绝缘材料。热塑性塑料易于成型加工,但耐热性较低,易于蠕变,其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。为了克服热塑性塑料的这些弱点,满足在空间技术、新能源开发等领域应用的需要,各国都在开发可熔融成型的耐热性树脂,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它们作为基体树脂的复合材料具有较高的力学性能和耐化学腐蚀性,能热成型和焊接,层间剪切强度比环氧树脂好。如用聚醚醚酮作为基体树脂与碳纤维制成复合材料,耐疲劳性超过环氧碳纤维。它的耐冲击性好,在室温下具有良好的耐蠕变性,加工性好,可在240270连续使用,是一种非常理想的耐高温绝缘材料。用聚醚砜作为基体树脂与碳纤维制成的复合材料在 200具有较高的强度和硬度,在-100尚能保持良好的耐冲击性;无毒,不燃,发烟最少,耐辐射性好,预期可用它作航天飞船的关键部件,还可模塑加工成雷达天线罩等。甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲甲醛三聚氰胺甲醛等)。其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。2、热固性塑料。热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物,其树脂分子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料,还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度一般不高,但可以通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。 以酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料,如酚醛模压塑料(俗称电木),具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求,加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种,可采用云母或玻璃纤维为填料;如要耐热的品种,可采用石棉或其他耐热填料;如要求抗震的品种,可采用各种适当的纤维或橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。此外还可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板,其特点是机械强度高,电性能良好,耐腐蚀,易于加工,广泛应用于低压电工设备。 氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点,加入色料可制成彩色鲜艳的制品,俗称电玉。由于它耐油,不受弱碱和有机溶剂的影响(但不耐酸),可在70下长期使用,短期可耐110120,可用于电工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐热、耐电弧性,可作耐电弧绝缘材料。 以环氧树脂为主要原料制成的热固性塑料品种很多,其中以双酚A型环氧树脂为基材的约占90。它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性,收缩率和吸水率小,机械强度好等特点。 不饱和聚酯和环氧树脂都可以制成玻璃钢,具有优异的机械强度。如不饱和聚酯的玻璃钢,其机械性能良好,密度小(只有钢的1/5至1/4,铝的1/2),易于加工成各种电器零件。以苯二甲酸二丙烯酯树脂制成的塑料的电性能和机械性能均优于酚醛和氨基热固性塑料。它吸湿性小,制品尺寸稳定,成型性能好,耐酸碱及沸水和一些有机溶剂。模塑料适于制造结构复杂的、既耐温又有高绝缘性的零件。一般可在-60180的温度范围长期使用,耐热等级可达F级到H级,比酚醛和氨基塑料的耐热性都高。 聚硅醚结构形式的有机硅塑料在电子、电工技术中的应用较多。有机硅层压塑料多以玻璃布为补强材料;有机硅模压塑料多以玻璃纤维和石棉为填料,用以制造耐高温、高频或潜水电机、电器、电子设备的零部件等。这类塑料的特点是介电常数和tg值较小,受频率影响小,用于电工和电子工业中耐电晕和电弧,即使放电引起分解,产物是二氧化硅而不是能导电的碳黑。这类材料有突出的耐热性,可以在250连续使用。聚硅醚的主要缺点是机械强度低,胶粘性小,耐油性差。已开发出许多改性有机硅聚合物,例如聚酯改性有机硅塑料等在电工技术上得到应用。有的塑料既是热塑性又是热固性的塑料。例如聚氯乙烯,一般为热塑性塑料,日本已研制出一种新型液态聚氯乙烯是热固性的,模塑温度为60140;美国一种叫伦德克斯的塑料,既有热塑性加工的特征,又有热固性塑料的物理性能。 烃类塑料。属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。(三)按加工方法分类根据各种塑料不同的成型方法,可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料;层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料;注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料;浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。附:1、塑料制品上的三角标2、聚氯乙烯PVC3、聚乙烯PE4、聚丙烯PP5、聚氨酯PU6、聚苯乙烯PS1、塑料制品上的三角标每个塑料的器皿,在底部都有一个数字 ( 它是一个带箭头的三角型 , 三角型里面有一个数字 ) 。 假若数字在 05 或以上就可以循环再用 。 而数字愈大愈安全 。 假若小于 05 ,即 04 或以下,甚至没有数字, 请勿再利用或加热使用 , 因为它会发放有毒的化学物质,会致癌。 “1号”PET:矿泉水瓶、碳酸饮料瓶 饮料瓶别循环使用装热水 使用:耐热至70,只适合装暖饮或冻饮,装高温液体、或加热则易变形,有对人体有害的物质融出。并且,科学家发现,1号塑料品用了10个月后,可能释放出致癌物DEHP,对睾丸具有毒性。 因此,饮料瓶等用完了就丢掉,不要再用来做为水杯,或者用来做储物容器乘装其他物品,以免引发健康问题得不偿失。 “2号”HDPE:清洁用品、沐浴产品 清洁不彻底建议不要循环使用 使用:可在小心清洁后重复使用,但这些容器通常不好清洗,残留原有的清洁用品,变成细菌的温床,你最好不要循环使用。 “3号”PVC:目前很少用于食品包装 最好不要购买 使用:这种材质高温时容易有有害物质产生,甚至连制造的过程中它都会释放,有毒物随食物进入人体后,可能引起乳癌、新生儿先天缺陷等疾病。目前,这种材料的容器已经比较少用于包装食品。如果在使用,千万不要让它受热。 “4号”LDPE:保鲜膜、塑料膜等 保鲜膜别包着在食物表面进微波炉 使用:耐热性不强,通常,合格的PE保鲜膜在遇温度超过110时会出现热熔现象,会留下一些人体无法分解的塑料制剂。并且,用保鲜膜包裹食物加热,食物中的油脂很容易将保鲜膜中的有害物质溶解出来。因此,食物入微波炉,先要取下包裹着的保鲜膜。 “5号”PP:微波炉餐盒 放入微波炉时,把盖子取下 使用:唯一可以放进微波炉的塑料盒,可在小心清洁后重复使用。需要特别注意,一些微波炉餐盒,盒体的确以5号PP制造,但盒盖却以1号PE制造,由于PE不能抵受高温,故不能与盒体一并放进微波炉。为保险起见,容器放入微波炉前,先把盖子取下。 “6号”PS:碗装泡面盒、快餐盒 别用微波炉煮碗装方便面 使用:又耐热又抗寒,但不能放进微波炉中,以免因温度过高而释出化学物。并且不能用于乘装强酸(如柳橙汁)、强碱性物质,因为会分解出对人体不好的聚苯乙烯,容易致癌。因此,您要尽量避免用快餐盒打包滚烫的食物。 “7号”PC其它类:水壶、水杯、奶瓶 PC胶遇热释双酚A 使用:被大量使用的一种材料,尤其多用于奶瓶中,因为含有双酚A而备受争议。香港城市大学生物及化学系副教授林汉华称,理论上,只要在制作PC的过程中,双酚A百分百转化成塑料结构,便表示制品完全没有双酚A,更谈不上释出。只是,若有小量双酚A没有转化成PC的塑料结构,则可能会释出而进入食物或饮品中。因此,小心为上,在使用此塑料容器时要格外注意。 对付双酚A的清洁措施 PC中残留的双酚A,温度愈高,释放愈多,速度也愈快。因此,不应以PC水瓶盛热水,以免增加双酚A(万一有的话)释放的速度及浓度。如果你的水壶有编号为7,下列方法可降低风险: 使用时勿加热。 不用洗碗机、烘碗机清洗水壶。 不让水壶在阳光下直射。 第一次使用前,用小苏打粉加温水清洗,在室温中自然烘干。因为双酚A会在第一次使用与长期使用时释出较多。 如果容器有任何摔伤或破损,建议停止使用,因为塑料制品表面如果有细微的坑纹,容易藏细菌。 避免反复使用已经老化的塑料器具。塑料名称-代码与对应的缩写代号如下所示:聚酯 01PET ( 宝特瓶 )高密度聚乙烯 02HDPE聚氯乙烯 03PVC低密度聚乙烯 04LDPE聚丙烯 05PP ( 能耐100度以上的温度 )聚苯乙烯 06PS ( 耐热60-70度,装热饮料会产生毒素,燃烧时会释放苯乙烯 )其他塑料代码 07Others其中的PP、PE、PVC是英文名称的缩写。中文名称分别是聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯,英文全称分别是:polypropylene、polyethylene、polyvinyl chloride塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型。因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。2、聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,简称PVC),主要成份为聚氯乙烯,色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用,由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性,韧性,延展性等,故其产品一般不存放食品和药品是我国第一、世界第二大通用型合成树脂材料,由于具有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点,目前,PVC已经成为应用领域最为广泛的塑料品种之一,在工业、建筑、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等领域均有广泛应用,与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和ABS统称为五大通用树脂。一、聚氯乙烯简介聚氯乙烯是一种无毒、无臭的白色粉末。它的化学稳定性很高,具有良好的可塑性。除少数有机溶剂外,常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、5060%的硝酸及20%以下的烧碱,对于盐类亦相当稳定;PVC的热稳定性和耐光性较差,在140以上即可开始分解并放出氯化氢(HCl)气体,致使PVC变色。PVC的电绝缘性优良,一般不会燃烧,在火焰上能燃烧并放出HCl,但离开火焰即自熄,是一种“自熄性”、“难燃性”物质。基于上述特点,PVC主要用于生产型材、异型材、管材管件、板材、片材、电缆护套、硬质或软质管、输血器材和薄膜等领域。二、聚氯乙烯的分类根据应用范围不同,PVC可分为:通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的;高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂;交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。通用型聚氯乙烯由于制备方法简单、用途广泛,在现货市场上流通的绝大部分都是通用型的聚氯乙烯树脂,而高聚合度的和交联的PVC树脂一般在特殊领域应用较多。根据氯乙烯单体的获得方法来区分,可分为电石法、乙烯法和进口(EDC、VCM)单体法(习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法)。目前,世界上多为乙烯法PVC,而我国则主要以电石法PVC为主。根据氯乙烯单体的聚合方法,聚氯乙烯的获得又有悬浮法、乳液法、本体法和溶液法之分。悬浮法以其生产过程简单,便于控制及大规模生产,产品适宜性强,是PVC的主要生产方式,从世界范围内讲,悬浮法PVC的生产量约占总量的80%。本体法不用水和分散剂,聚合后处理简单,产品纯度高,但是存在聚合过程搅拌和传热的难题,生产成本较高,属于淘汰类工艺,其生产能力不到总量的10%,我国目前只有四川宜宾天原采用本体法生产PVC。乳液法聚合时以水为分散介质,制得的颗粒较细,热稳定性和电绝缘性不佳,适宜糊树脂的生产,主要用于制造人造革、浸渍手套、纱窗、水田靴、工具把手、壁纸、地板卷材、蓄电池隔板和玩具等,我国PVC糊树脂的产量不到PVC总产量的4。溶液聚合只用来生产涂料或特种产品。在美国,使用各种聚合方法生产的树脂比例是:悬浮法87.8%、乳液和微悬浮法6.4%、本体聚合法4.4%、溶液法1.4%。在我国,90以上的PVC都是采用悬浮法制备生产的。三、聚氯乙烯的生产工艺1生产工艺PVC的生产主要有两种制备工艺,一是电石法,主要生产原料是电石、煤炭和原盐;二是乙烯法,主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主,而国内受富煤、贫油、少气的资源禀赋限制,则主要以电石法为主,截至到2007年12月,电石法约占我国PVC总产能的70以上。值得注意的是,在电石法制备PVC中,原盐电解后氯化氢用于生产PVC,剩余的钠部分用于生产烧碱,所以,氯、碱实际上存在共生关系,氯碱平衡也是整个行业发展过程中不得不考虑的重要因素。四、聚氯乙烯的主要用途及产业链1聚氯乙烯异型材。型材、异型材是我国PVC消费量最大的领域,约占PVC总消费量的25左右,主要用于制作门窗和节能材料,目前其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。在发达国家,塑料门窗的市场占有率也是高居首位,如德国为50%,法国为56%,美国为45%。2聚氯乙烯管材。在众多的聚氯乙烯制品中,聚氯乙烯管道是其第二大消费领域,约占其消费量的20左右。在我国,聚氯乙烯管较PE管和PP管开发早,品种多,性能优良,使用范围广,在市场上占有重要位置。3聚氯乙烯膜。PVC膜领域对PVC的消费位居第三,约占10左右。PVC与添加剂混合、塑化后,利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜,用这种方法加工薄膜,成为压延薄膜。也可以通过剪裁,热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜,所受热收缩的特性,可用于收缩包装。4PVC硬材和板材。PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料,经混炼后,用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管,用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压,可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状,然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。5PVC一般软质品。利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等;利用注射成型机配合各种模具,可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。6聚氯乙烯包装材料。聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生产矿泉水、饮料、化妆品瓶,也有用于精制油的包装。PVC膜可用于与其它聚合物一起共挤出生产成本低的层压制品,以及具有良好阻隔性的透明制品。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或热收缩包装,用于包装床垫、布匹、玩具和工业商品。7聚氯乙烯护墙板和地板。聚氯乙烯护墙板主要用于取代铝制护墙板。聚氯乙烯地板砖中除一部分聚氯乙烯树脂外,其余组分是回收料、粘合剂、填料及其它组分,主要应用在机场候机楼地面和其它场所的坚硬地面。8聚氯乙烯日用消费品。行李包是聚氯乙烯加工制作而成的传统产品,聚氯乙烯被用来制作各种仿皮革,用于行李包,运动制品,如篮球、足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。服装用聚氯乙烯织物一般是吸附性织物(不需涂布),如雨披、婴儿裤、仿皮夹克和各种雨靴。聚氯乙烯用于许多体育娱乐品,如玩具、唱片和体育运动用品,目前聚氯乙烯玩具增长幅度大,由于聚氯乙烯玩具和体育用品生产成本低,易于成型而占有优势。五、PVC污染PVC 污染成因:PVC内一些有毒添加剂和增塑剂,可能渗出或气化;部份添加剂会干扰生物内分泌(影响生殖机能),部份可增加致癌风险;焚化PVC垃圾会产生致癌的二恶英而污染大气。常规的PVC材料,如电线、电缆等是相当严重的污染源。在制造、使用及废弃处理时,都会产生大量的二恶英、氯氢酸、铅等有害物质;PVC材料燃烧时会发生很大的浓烟,并产生有害的HCL气体;而且大部分PVC材料中含有Pb(铅)、Cd(镉)等(用作电缆稳定剂)多种有害重金属,会对人体健康造成一定的危害;焚烧或掩埋后,会造成对土壤和水源的污染。由于一次性医疗器械产品大多采用医用级聚氯乙烯(PVC)或聚碳酸酯(PC),而PVC加工过程中的热分解物对钢材有较强的腐蚀性,PC则硬度高,粘性大,因而对塑化部分的零部件材质要求必须是能抗腐蚀、抗磨损而且有较高的抛光性能。目前大多数医用注塑机采用机筒螺杆镀硬铬的办法或者采用不锈钢为材料制作机简螺杆以达到上述特殊要求。另外,为了防止 PVC加工过程中热分解产生气体,要求对动定模板表面进行镀铝处理,而且对外围板金也进行镀铝处理或者采用不锈钢板制作板金,板金拼缝采用无毒硅胶进行密封,以防塑料加工过程中产生的气体跑到外面(塑料加工过程中产生的气体可通过专用设备进行集中收集再经过净化处理方可排入大气中)。PVC常用添加剂DEHP的危害: 因DEHP(邻苯二甲酸二酯)容易雾化,其他乙烯基产品包括汽车内部、淋浴胶帘或铺地板物料等,也会释放有毒气体入大气,而DEHP也易溶入油性液体中。另外,人们也开始关注到,儿童若嘴嚼这些软塑玩具,会有添加剂渗出的安全问题。一些研究表明,这添加剂也许令健康问题复杂化,但需要进一步研究。根据一些医疗研究显示,PVC增塑剂也许会导致慢性病:譬如硬皮病、胆管癌(cholangiocarcinoma)、angiosarcoma、脑癌与acrosteolysis 。2004年,瑞典和丹麦学者组成的的研究小组发现,常用在PVC的邻苯二甲酸酯DEHP和BBzP,和儿童过敏有相当强烈的关连性。对未增塑聚氯乙烯(U-PVC),由于不含增塑剂,不存在DEHP渗出,但是加工过程中通常会加入稳定剂,目前大多数是铅盐稳定剂,铅是一种有毒的物质,在使用过程中会有渗出,危害人体健康,同样不可忽视.目前已经有非铅盐稳定剂,但成本高,还没有推广普及. 3、聚乙烯PEPE,全名为Polyethylene,是结构最简单的高分子有机化合物,当今世界应用最广泛的高分子材料,由乙烯聚合而成,根据密度的不同分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯较软,多用高压聚合;高密度聚乙烯具有刚性、硬度和机械强度大的特性,多用低压聚合。高密度聚乙烯可以做容器、管道,也可以做高频的电绝缘材料,用于雷达和电视。大量使用的常为低密度(高压)聚乙烯。聚乙烯为蜡状,有蜡一样的光滑感,不染色时,低密度聚乙烯透明,而高密度聚乙烯不透明,聚乙烯是通过乙烯( CH2=CH2 )的加成反应和聚合反应,由重复的CH2单元连接而成的高聚合链。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式;在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长,分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa),高温(190210 C),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE),它是支化结构的。聚乙烯不溶于水,吸水性很小,就是对一些化学溶剂,如甲苯、醋酸等,也只有在70以上温度时才略有溶解。但是微粒状的聚乙烯,可以在1540之间随温度的变化熔化或凝固,温度升高时熔化,吸收热量;温度降低时凝固,放出热量。又因为它吸水量很小,不易潮湿,有绝缘性能,因此是很好的建筑材料。特性以及用途:高密度PE是最老的线性PE,在1957年推出。其特征是密度在0940以上,具有刚性、韧性好的抗环境应力开裂性(ESCR)和低温性能。并在许多主要市场中广泛应用。一些实例是吹塑包装物、模塑零件、挤压管材、型材和滚塑大型中空制品。4、聚丙烯PP是一种高聚物,单体是丙烯酸CH2CHCOOH,通过加聚反应得到聚丙烯酸,化学式可表示为(C3H4O2)n,结构简式可表示为CH2CH(COOH)n. 典型应用范围: 汽车工业(主要使用含金属添加剂的PP:挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如 剪草机和喷水器等)。 注塑模工艺条件: 干燥处理:如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度:220275,注意不要超过275。 模具温度:4080,建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力:可大到1800bar。 注射速度:通常,使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷,那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道,典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm,但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。 化学和物理特性: PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。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。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。 聚丙烯(PP)是常见塑料中较轻的一种,其电性能优异,可作为耐湿热高频绝缘材料应用。PP属结晶性聚合物,熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率(1.0-1.5)。PP在熔融状态下,用升温来降低其粘度的作用不大。因此在成型加工过程中,应以提高注塑压力和剪切速率为主,以提高制品的成型质量。1 PP成型各阶段所需压力及熔体流动过程PP成型主要包括充模阶段、增密阶段、保压阶段和冷却阶段,每个阶段所需压力各有不同,熔体流动情况也有所不同。1.1 充模阶段PP在注塑机机筒内经预塑受热熔融。注塑开始,螺杆头部产生注塑压力到熔体充满模腔这一阶段是在动压作用下的高压高速充模过程。此时高温熔体在模腔内的流动情况很大程度上决定着制品表面质量和物理性能,而熔体流动情况是受注塑压力和熔体自身影响的。当注塑压力过低时,熔体进入模腔缓慢,紧贴在模腔内壁表面的那一层熔体会因温度急速下降而使粘度增高凝固,并很快向中心波及,使熔体的流动通道在很短时间内变得十分狭窄,大大削弱了进入模腔的熔体流量,结果使制品表面出现波纹、缺料、气泡。当注塑压力过高时,熔体充模过快,在浇口附近以湍流形式进入模腔,且发生自由喷射,模腔内气体来不及排出,于是制品表面呈现云雾斑等缺陷,制品脱模残余应力大,易产生飞边使脱模困难。虽然高的注塑压力在注塑过程中能提高注射速率而获得大的剪切作用。从而降低熔体粘度,但从物理意义上说,过高的压力会使熔体粘度增大,这是因为随着压力的增大,分子链之间的距离被压缩,分子链间的错动更加困难,熔体流动困难,粘度也就增大了。因此,在充模阶段应注意把握高速注塑,即高剪切速率的作用,而不应一味地提高注塑压力。对一些高档的壁厚变化大、有较厚突缘和筋的制品,应采用多级注塑来控制剪切速率。在实际生产中,一般先调成低速低压,使熔体平稳进入模具;再用两级不同的高速高压使熔体接近充满模腔,并防止发生涡流;最后用一级低速中压,避免溢边产生,以便顺利完成充模过程。1.2 增密阶段充模结束后,PP熔体的快速流动停止,模腔压力开始增加,与此同时注塑压力也迅速增加。当注塑压力达到最大值时,模腔压力并没有达到最大值,模腔压力的极值要滞后于最大注塑压力一段时间,此间熔体的流动过程为增密过程。在这段很短的时间内,熔体要充满模腔的各部分缝隙,本身要受到压缩,熔体流速很小,温度变化也不明显,这时注塑压力也被熔体传递到模腔表面,产生模腔压力(传递的难易程度取决于熔体的流动性)。可以说注塑压力的最大值在注塑增密过程中决定了模腔压力所能达到的最大值。随着注塑压力迅速提高,模腔压力也达到最大值,模腔内产生很大的动能冲击,使注塑机合模机构及模具系统发生变形,并微胀开模具。在正常变形条件下,模具微动胀开有放气作用,因此要以偏高的压力注塑,这样既能压紧熔体,又能使从不同方向先后充满模腔的粘流态熔体熔成一个整体。但注塑压力也不能过大,否则会造成制品粘模,出模后制品有溢边、尺寸胀大,影响成型质量。1.3 保压阶段保压阶段PP熔体在模腔内的压力和比容积不断变化(PP的比容积变化为16),并一直维持到浇口封闭为止。影响保压过程的主要因素是压力。保压压力能使模腔内熔体在完全凝固前始终获得充分的压力和补料,从而出现熔体的流动,特点是流速慢,原因是熔体因降温而收缩。因为PP熔体从注塑温度降低到模具温度时,熔体中大分子会松弛、结晶,体积收缩较大,所以必须以足够大的保压压力来克服浇口阻力以进行补料。保压压力的增大还会令制品的密度增加,出模后的制品表面自由变化程度减小,获得接近模面的表面租糙度,减少成型收缩,增进熔体各部分之间的熔合,提高制品的力学性能。一般保压压力可取最高注塑压力值的60-70,为改善制品成型质量,也可采用分段保压进行压力控制。保压时间是保压过程中的另一重要工艺参数。在保压初期,制品件重随保压时间而增加,达到一定时间不再增加。延长保压时间有助于减少制品的收缩率,但过长的保压时间会使制品的径向收缩率与轴向收缩率程度不同,令制品各个方向上的内应力差异增大,造成制品翘曲、粘模。在保压压力及熔体温度一定时,保压时间的选择应取决于浇口凝固时间。1.4 冷却阶段保压结束后,保压压力解除,流道内的压力随之急剧下降,大大低于模腔内的压力。这时浇口虽然封闭,但尚未完全凝固,在模腔压力的反作用下,模腔内熔体将向浇注系统回流,模腔内压力迅速下降,直至模腔与流道之间的通道被逐渐凝固的熔体阻断(阻断时模腔内的压力和温度称为封口压力和封口温度),回流方停止。这时,模腔中熔体的物料量虽不再发生变化,但却产生了两个相反效应,一个是熔体的冷却收缩,一个是释压膨胀,两个效应是相互矛盾的。如果收缩占优势,制品很快与模腔表面脱离,在残余热量作用下,制品表面出现雾霾、麻点、无光泽等缺陷;如果膨胀占优势,会造成制品粘模、开模拉伤等缺陷。生产实践证明,当封口温度一定时,封口压力越高,制品密度越大,释压膨胀越明显;当封口压力一定时,封口温度越高,制品密度越小,冷却收缩效应越明显。为了避免这两种效应的产生,应延长保压时间,目的在于控制封口压力,降低封口温度,以获得高质量的制品。随着冷却时间的延长,制品凝固层加厚,模腔内熔体在没有外界压力作用下不再流动,只进行热传导,直到制品有足够的刚度从模具中脱出。2 结语(1)充模阶段应注意调整注塑压力和注射速率,使其配合得当,以控制剪切速率,使熔体在模腔推进过程中每点线速度接近一致。(2)增密阶段是注塑压力向模腔内传递并产生模腔压力的阶段,注塑压力决定模腔压力的大小,用相对偏高的压力注塑,熔体才能被压紧成一整体。(3)保压阶段要以控制保压压力来达到向模腔补料的目的。保压压力一般可取最高注塑压力值的60-70。(4)冷却阶段模腔内熔体会发生倒流,模腔压力下降,控制封口压力,降低封口温度,有利于提高制品成型质量5、聚氨酯PUPU是Polyurethane的缩写,中文名为聚氨基甲酸酯简称。由于,只需要简单修改配方,便可获得不同的密度、弹性、刚性等物理性能。目前,已大量替代玻璃纤维保温材料、木材、传统橡胶制品等被广泛运用于: 建筑墙外保温材料墙内保温喷涂保温材料 冰箱集装箱冷柜保温 家庭装潢 家具 发泡填充剂 航天、汽车工业 高档体育用品器材 人工合成PU皮革 制鞋工业 通用涂料 特种防护涂料 粘合剂等1849年德国化学家沃尔茨(Wurze)用烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应合成了烷基异氰酸酯。接着化学家霍夫曼(A.W.Hoffmann)在1850年成功合成了苯异氰酸酯。后来亨切尔(Hentschel)等人在1884年合成了异氰酸酯。在当时异氰酸酯并没有找到什么利用价值,也根本没有运用于高分子化学合成。直至德国化学家拜耳(B
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