塑料配方设计.doc

1 高分子材料总论图 1 1995年世界主要合成高分子材料的比例图 2 1995年主要树脂的产量（单位：万吨）图 3 1995年世界各国合成树脂产量（kt）表 1 世界各国合成树脂消费比例(%)美国日本德国加拿大意大利比利时英国瑞士建筑20.89.928.62712.423.623.210.7包装27.63224.82944.124.535.840.1电子4.7128.144.3110.74.6运输5.495.9115.410.14.67.1家具1.97.265.254.89农业4.42.21.23.91.33.15.2玩具1.920.64.21.5家庭8.23.34.23.31.8衣鞋0.814.9机械4.24.31.82.2医疗0.122.52其它37.117.820.9924.7222.512.94 / 642 通用塑料2.1 主要品种 PP（等规度）：无规（APP），均聚(IPP)，嵌段共聚（C2,BPP）表 2 不同流动性APP和BPP的性能聚丙烯品种无规共聚PP嵌段共聚PPMFR0.30.51.04.08.00.30.51.04.08.0脆化温度，-5-20310-25-25-20-8-3Charpy冲击强度85433353520107混浊度，%40424555657070708085软化点，140表 3 均聚PP与共聚PP性能对比PP品种均聚PP嵌段共聚PP密度，g/cm30.9030.90拉伸屈服强度，MPa37.029.0弯曲模量，MPa19001350洛氏硬度，R10240Izod缺口冲击强度，J/m48500热变形温度（1.82MPa），5862脆性温度，-5-30表 4 意大利Molplen均聚PP的性能D50GQ30GS30GT30GC30GX30GF30SV30GMFR0.30.71.83681216注塑流动螺旋试验320380450510600670750800FM14001450145015001600160017001750TY3334353637373838EY1413121212121111Izod notched 23C200100655045383538洛氏硬度8490909094949798VST/A/50152152153153154154155155HDT/B9292949596959798150C老化1500360360360360360360360表 5 意大利Molplen共聚PP的性能EP-D60REP-Q30MEP-S30REP-T30REP-C30REP-F30REP-H31RAMFR0.30.81.53.571340注塑流动螺旋试验330420450550680800800FM1100130012001300140014501450TY27302729292929EY15151312121211Izod notched 500300350150957570洛氏硬度77828081848890VST/A/50150150150150150150150HDT/B90908588889090表 6 QK 004000主要性能指标编号1112212231324142弯曲模量ISO 1781000-15001500-20002000-25002500-3000Charpy冲击强度ISO 179/1eUat 23n.b.n.b.at 305030Charpy缺口冲击强度ISO 179/1eAat 2340203025208105at 308444363密度ISO 11831.000.11.100.11.150.11.200.1屈服强度ISO 527-215171921VST/A/50ISO 308115120120125125130130135VST/B/504545455050555560HDT/AISO 75-24550485352575560HDT/B70857590809585100球压痕硬度ISO 2039-13045405050556060表 7 大众汽车公司TL52283 PP/talc共混物的性能指标无尾标规格A规格B用途仪表板侧护板镶嵌条填料用量233293263比重1.090.011.130.011.100.01Tm， min158158158布氏硬度，MPa38-4550-5643-48拉伸强度，MPa min13.01815断裂伸长率，% min202020缺口冲击韧性不断裂，允许部分断裂不断裂，允许部分断裂乃至铰链式断裂不断裂，允许部分断裂弯曲强度，MPa-40122-8029-9023-75-232 22 29 23801 9 12 9表 8 大众汽车公司汽车用保险杠材料（PP/橡胶）无尾标规格A规格B汽车类型Golf A2 A3T4Golf A4填料用量102比重0.87-0.920.89-0.930.95-1.0布氏硬度，MPa284505284拉伸强度，MPa min12.01812断裂伸长率，% min10010020缺口冲击韧性不断裂不断裂，允许部分断裂弯曲强度，MPa-40118-6327-6218-70-232 18 27 18801 6 9 9耐热老化性（150） 200 200 200表 9 Molplen橡胶增韧PPSP25/ASP150SP1041SP132SP151SP1114SP1120MFR43.5443.54.57.5密度0.9050.8920.8910.90.90.9230.928注塑流动螺旋试验540540505550540580570收缩率1.3-1.51.0-1.31.0-1.21.3-1.51.0-1.21.0-1.21.0-1.2弯曲模量950700750100075010501200屈服强度21161723191719断裂伸长率400400400400400400400邵D62565262565762Izod缺口冲击强度23 5000400500500120500500500-2012030050090350350120VST/A/50140116123142126133141VST/B/5053554365555055HDT/A76646675648083HDT/B46464449464851主要用作汽车保险杠、汽车侧护板及扰流板 PE（密度，分子量）：HDPE，LLDPE，LDPE，MDPE，UHMWHDPE(大于150万)；表 10 PE的典型性能PE品种LDPEMDPEHDPEUHMWHDPE密度，g/cm30.910-0.9250.926-0.9400.941-0.9650.945邵氏硬度D41-5050-6060-70拉伸强度，MPa6.9-15.98.3-24.121.4-37.937.2弹性模量，MPa117-241172-379414-10341067热变形温度(0.45MPa)，38-4949-7460-8273结晶熔点，108-126126-135126-136135脆性温度，-80-55-120-140介电常数2.32.32.32.34体积电阻率，1014 .m1111 PS：通用GPPS，高抗冲HIPS，可发性EPS ABS（耐热和冲击强度），SAN表 11 德国BASF公司ABS牌号996S877M/ME997VE867M978T969T屈服强度，MPa405045475058断裂伸长率，%302025202015弹性模量，MPa190024002000230024002800弯曲强度，MPa567565707890Izod缺口冲击强度（23）503548303428Izod缺口冲击强度（-30）17825139Charpy缺口冲击强度（23）201318111311Charpy缺口冲击强度（-40）1029264VST/B/50，92989899104109表 12 上海普利特公司主要产品牌号41102120312043303450特性描述高抗冲耐热极高抗冲高抗冲高抗冲高耐热极高耐热拉伸强度403848.957.546弯曲强度6565646968弯曲模量23002300230025002500Charpy缺口冲击强度152019169Charpy冲击强度n.b.n.b.n.b.n.b.50球压硬度10095105115115VST/B/509498100104114 PVC：软质，硬质 其它：PMMA，PTFE.2.2 生产技术聚烯烃的生产主要取决于催化剂，五十年代齐格勒-纳塔（Z-N）催化剂为第一代，1991年工业化的茂金属催化剂生产的双峰、宽分子量分布的LLDPE（乙烯-辛烯）和超己烯LLDPE及Montell的球形聚烯烃技术称为第二代聚烯烃技术；超冷凝态进料流化床技术、超临界浆液法烯烃聚合技术及新一代具有高温性能的聚丙烯催化剂技术称之为第三代聚烯烃技术。2.2.1 茂金属催化技术与Z-N催化技术相比，茂金属催化技术控制结构的能力更强，用途广泛，如生产PE，PP，EPDM，POE等；2.2.2 Montell公司的改进Z-N技术Montell公司开发的杂化催化剂（又称为第四代Z-N催化剂）替代Shell用于本体聚合的高活性催化剂，产量可提高30%；同时聚丙烯的等规度可达到99%；BASF公司用改进的技术生产的聚丙烯树脂刚性、韧性、耐温性比普通聚丙烯提高了40%，而且不损失加工性能。2.2.3 高温聚丙烯工艺普通Z-N催化剂使用的极限温度为80左右，高于这个温度，催化剂或者失去活性，或者损失其立构选择性。如果基本催化剂的活性足够高，那么聚合反应器效率的最大限制是该系统单位反应器体积的撤热能力，虽然目前大部分聚丙烯生产装置尚未达到极限条件，但随着PP的需求量的增加，随装置不断地进行脱瓶颈技术改造，几年之后不少装置的操作将达到极限值。新一代Z-N催化剂，使用甲基铝氧烷助催化剂替代三乙基铝，活性大幅度提高，极限操作温度增加到170以上，并且生产的PP等规度高。操作温度从70提高到170，可以使活性提高2-4个数量级，如果将这些催化剂用于现有的超临界环管浆液法反应器，并在120-130下操作，最大传热能力可增加近三倍，反应时间大大缩短。高温聚丙烯催化剂的发展，提供了利用高度柔性、短接触时间的工艺生产专用聚丙烯产品的可能性。2.2.4 超冷凝态气相流化床工艺表 13 气相流化床冷凝进料技术仅气体5-10%液体15-20%液体30-50%液体开发者UCCUCCUCC+BPEXXON能力（万吨）101520-3035-50能力增加，%50200-300350-500时空产率（kg/h-m3）55124193323气相流化床技术是生产聚乙烯和聚丙烯的主要技术。在60和70长代普遍认为，循环到反应器的冷却气体的温度应有保持在露点以上，以避免形成液体，当时认为，进入到反应器的任何液体都会使粒子结团开形成块，影响生产；80年代初UCC公司液体并不影响生产，这一发现使生产能力提高60%，从此引发了大量的研究。3 工程塑料的种类与分类尼龙（PA），改性聚苯醚，PBT，PC和POM统称五大工程塑料。表 14 1996年世界主要工程塑料产量（万吨）树脂品种产量（万吨）树脂品种产量（万吨）ABS477PA119PC110POM53改性PPO33PBT263.1 尼龙树脂尼龙是主链上含有酰胺基团的一类树脂。其命名规则为二元胺和二元酸的碳原子数来决定。使用温度范围：-40+100；主要品种有：PA6，PA66，PA46，PA610，PA1010，PA11，PA12，Kevlar 29/49（对），Nomex(间)；其中PA6和PA66约占90%；美国PA66；日本和西欧PA6。结构上的最大特点是易形成氢键，分子间作用力大，强韧性优良，具有抗冲击和柔软性，易共混改性；耐磨性优良，玻璃纤维增强效果明显。尼龙树脂最大缺口是易吸水和成型收缩率大，因而尺寸稳定性差。3.2 POM前者为均聚甲醛，后者为共聚甲醛。均聚物的密度、结晶性、机械强度高；而热稳定性比共聚物差。聚甲醛是一种没有侧链的高密度（1.41）、高结晶性(73%)的线性聚合物，具有优良的物理机械性能，是塑料中机械性能最接近金属材料的品种之一，具有硬度和刚性大，不易蠕变和吸水，耐磨耗性优异，摩擦系数小，成型周期短，成型问题少；较少纤维增强，难于增韧及阻燃改性。最大缺点是成型收缩率大，加工温度范围较窄。3.3 PC具有透明性、抗冲击性和耐热性(-100+140)；非晶性，成型收缩率小，尺寸精度高；但耐溶剂性差和易龟裂。发展趋势：CD和DVD；汽车玻璃（GE和Bayer）3.4 改性聚苯醚（PPO/PS）由于两个甲基封闭了酚基中的两个反应点，所以此种高分子聚合物的内聚力和稳定性很大，使制件具有较高的耐热性能和耐化学腐蚀性。PPO的性能特点：（1） 高温蠕变在热塑性塑料中是最好的（2） 在长时间负荷作用下，其尺寸没有明显的变化，可以作为承受长时间负荷的机械结构件使用，HDT 190，使用温度范围为-127+121，无负荷下间断工作温度可达204，与热固性材料相当。（3） 具有阻燃性（4） 耐水性在工程塑料中最小（5） 电性能优异（6） 成型收缩率小，尺寸稳定性好，不会翘曲变形。（7） 流动性差：用PS改性（8） 制品易应力开裂，耐疲劳强度低，在紫外线下易老化交联。3.5 PBT和PET聚（对苯二甲酸乙（丁）二醇酯）；一般用羟基封端。与PET相比，结晶速度大，容易成型；机械性能、电性能、耐热性和耐化学药品性优异，耐水性也良好，易进行阻燃处理；最大优点是长期耐热性好（在工程塑料中最高），可在150下长期使用；纤维增强效果好。PET的结晶速度太低，目前主要通过增强、加入成核剂来使用。表 15 五大工程塑料性能对比塑料品种PA6PBTPOMPC改性PPO玻璃纤维含量030030025030030Tm，220224180Tg，5022-56150密度1.141.361.311.521.421.611.201.431.091.27吸水率，%1.81.20.080.070.220.290.240.200.070.06拉伸强度，MPa7416056140611286312565120伸长率，%200530046031004605弯曲强度，MPa12524087200912009519080140弯曲模量，MPa2600750025009000260077002300780025007700Izod 缺口冲击5611040706586130150270120洛氏硬度R114R120R118R121M80M79M80M90R118R108磨耗6121025144013332735HDT6319058210123163135145130140长期使用温度10511512014080100110130100110阻燃性能UL94V-2HBHBHBHBHBV-2V-2V-0V-14 热固性树脂产量：聚氨酯；酚醛树脂（电木）；不饱和聚酯（玻璃钢）；环氧树脂；脲醛树脂；4.1 聚氨酯约占世界塑料总产量的5%。主要品种：软泡（农具、车辆和床的垫材）；硬泡（建筑和冰箱的绝缘材料）；热塑性聚氨酯；浇注型聚氨酯4.2 环氧树脂主要生产公司：Shell、Dow和Ciba-Geigy用途：高性能涂料；电子电气用层压板；粘合剂；复合材料；5 塑料材料的使用性能5.1 塑料的力学性能5.1.1 基本力学性能: 应力/应变行为材料在外力作用下的变形、流动和破坏行为的性能，通常用刚性（模量，反映材料变形的量）和强度（破坏时的力和能量），应力-应变曲线是最常用的表示方法（可以计算强度和模量，同时曲线下的面积代表韧性）。主要的试验方法有： 拉伸：屈服/断裂强度，杨氏模量，断裂/屈服伸长率 压缩：硬度，压缩强度 弯曲：弯曲模量，弯曲强度 剪切：剪切强度5.1.2 冲击韧性Izod和Charpy方法：通用方法。包括材料破坏时消耗的能量，样品投出去的动能，材料内发生的永久变形的能量，摆锤克服空气阻尼和机械摩擦所消耗的能量等，因此不太准确；落球冲击试验方法：产品极高速率下的应力-应变行为（拉伸冲击）表 16 常用塑料的力学性能塑料名称拉伸强度伸长率弯曲强度弹性模量冲击强度缺口无缺口HDPE22-3960-1525-40840-9507-8 182PP30-3920042-501100-16002.2-5.0n.b.氯化聚醚41.560-16070-7711002.1 50PTFE14-25250-35011-1440016.4ABS42-635-2569-972300-29006-22均聚POM7015-259829006.5108共聚POM6560-7591-9228007.690-100PC6760-10098-1062200-240064-75n.b.PET8020011721904.0PBT56-6750-30084-1052000聚砜7220-1001082500-28007-8.1172-370PPO70-7250-80982600-28008.3-10.253-64改性PPO67209525007.0PA654-78150-25070-100830-26003.1HPVC40-625-35100-1102800-4000150PI1206-10200330012n.b.5.2 塑料的耐久强度和力学稳定性5.2.1 塑料的蠕变蠕变是指在外力作用下材料发生的松驰形变行为。，E1和Et为一个单位时间和t时间的弹性模量，为材料的蠕变速率常数。表 17 一些塑料的蠕变性能塑料20下承载1h后的模量，MPaPOM27300.0644POM+40%GF105000.0385ABS16100.0292ABS+40%GF126000.0171DAP+GF147000.0223环氧+GF101500.0400PF+矿物填料308000.0138PC241500.0155PC+20%GF550000.0111PBT+40%GF1309000.0155PE3360.1004PP4060.0773PTFE3500.11245.2.2 疲劳与疲劳极限疲劳是指材料在多次重复经受应力或应变后所表现出的力学性能的衰减或材料损坏的现象。一般用动态疲劳寿命表示（一定应力和交变速率）。主要特点：（1）远远低于静态拉伸强度；（2）温度敏感性；（3）受动态阻尼和应力集中的影响较大；（4）经纤维填充增强后疲劳性能大幅度提高。表 18 某些塑料在常温下的拉压疲劳极限（MPa）PA620PA6621增强尼龙30POM35共聚甲醛25-27MC尼龙20PC70增强PC38-45聚酰亚胺26聚砜9.5改性PPO21PPO8.5-14HDPE11PP11-22PVC11PET23环氧树脂205.2.3 应力开裂 溶剂开裂：ABS、POM、PC、PPO、PMMA、PS等几乎所有的塑料，当它们受到张应力时，因受溶剂或其蒸汽的影响而发生应力开裂 环境应力开裂：PE，ABS，PC和PPO等塑料，虽无溶剂，但有应力存在时，在达到某个临界值之后发生的应力开裂5.2.4 熔接缝5.3 高聚物的热性能5.3.1 分解温度表 19 高聚物的分解温度PE335-450PP328-410PVC200-300聚异丁烯288-425PS300-400EVA213-325聚乙烯醇250聚氟乙烯372-480PMMA170-300聚偏二氯乙烯225-275聚三氟氯乙烯347-418PTFE508-538POM222聚丙烯腈250-280PA6310-380PA66310-380涤纶（PET）283-306NR400-900IR400-1000CR400-875BR400-875CSM400-875PU400-900EPDM507-900IIR500-1050SBR400-8755.3.2 塑料的最高使用温度表 20 热塑性塑料的最高使用温度塑料品种使用温度塑料品种使用温度PP105PP(玻纤增强)110PE50交联PE90AS55PVC60PS50ABS(玻纤增强)80POM100POM(玻纤增强)120PPO75PPO(玻纤增强)100PA90PA(玻纤增强)120PC110PC(玻纤增强)120PET120PET(玻纤增强)130PBT120PBT(玻纤增强)135PTFE250PES150聚丙烯酸酯120聚丙烯酸酯(玻纤增强)130表 21 热固性塑料的最高使用温度密胺树脂(三聚氰胺)层压100无机材料140酚醛树脂层压成型棉布115纸120无机材料140玻璃纤维150脲醛树脂(电玉)成型纤维素90不饱和聚酯浇注成型120无机材料140层压成型无机材料140玻纤增强150环氧树脂浇注120层压成型各种无机材料130聚邻苯二甲酸二烯丙酯层压成型无机材料140玻纤/有机材料150聚酰亚胺薄膜210硅树脂层压成型180-220各种无机材料180-2405.3.3 维卡软化温度在等速升温下，1mm2的平顶针压入试样1mm时的温度。VST/A/B/50；A/B：10N/50N（负荷对结晶塑料影响最大，但POM除外）5.3.4 热变形温度弯曲变形达到规定时的温度。HDT：A方法1.82MPa；B方法0.45MPa6 塑料着色6.1 塑料成色原理6.1.1 颜色的产生及分类（1） 可见光：400-800nm。紫色 450nm；蓝色450-480；青色 480-500；绿色 500-580；黄色 580-595；橙色 595-605；红色605-780。（2） 塑料的颜色：可见光部分被塑料吸收，其余部分反射到人的眼睛中，投射到人的视网膜上，从而使人们感受到了塑料的颜色。如反射500-580nm的可见光时，其相应的色调为绿色；（3） 非彩色：黑（反射80%)和灰色；（4） 彩色：对光的反射率在40-90%之间的物体发出的颜色；（5） 透明色：物体对可见光既不吸收也不反射，而是完全或大部分透过的颜色，还可附带彩色，如红色透明、黄色透明等（6） 互补色：合并起来可以得到白色，其实是当一束光线照射到物理表面时，一部分被反射，另一部分被吸收；如紫色/黄绿；蓝色/黄色；绿蓝/橙色；蓝绿/红（7） 色光：物体并不反射单一色彩波长的光带，而常常夹带反射一些其他色彩波长的光带，这种次要色调为色光，物体颜色中含有色光成分越大，其饱和度越低，则颜色不纯；通常可用互补色进行消除6.1.2 塑料的配色-计算机配色基础色：红、黄、蓝、黑、白。红、黄、蓝以等比例混合，得到二次色分别为橙、绿、紫；三次色分别为橄榄、灰及棕褐色；四次色为灰绿、深茶褐；五次色为黑色黑、白主要用于调整颜色深浅。但影响量度和饱和度。6.1.3 着色剂的属性6.1.3.1 着色力着色力是指某一特定颜色制品所需加入着色剂的用量，一般用标准样品的百分数表示。如ZnO 100, 则铅白 200，硫酸铅235.3，金红石型钛白12.5着色力除与其性质有关外，还与其粒度和分散状态有关。6.1.3.2 遮盖力遮盖力是指遮盖物体表面底色的能力，单位面积所需着色剂的克数。如钛白粉为45-50g/m2，锌白为100，铅白为137。有机染料遮盖力很低，常与钛白相混。遮盖力与下列因素有关：（1）吸光特性：吸光能力越强，遮盖力越大；（2）折射率差异越大，遮盖力越强；（3）粒度越细，遮盖力越强；（4）结晶度越高，遮盖力越强，片状晶型比棒状晶型遮盖力大；6.1.3.3 分散度6.1.3.4 耐热性着色剂的耐热性是指在塑料加工方面的抗分解性和高温下色泽不要发生变化。无机着色剂耐热性好。6.1.3.5 耐光性，抗迁移性和毒性7 高分子材料的燃烧性能及阻燃7.1 塑料的燃烧机理塑料的燃烧过程是一个极其复杂的热氧化反应，导致燃烧的基本要素为热、氧和可燃气体。一般分为三个阶段：（1） 热引发过程：热导致塑料发生相态转变和化学变化；（2） 热降解过程：吸热反应，主要为在氧存在下的自由基链式反应，其结果是产生各种可燃气体；（3） 引燃过程：一种是可燃物的浓度达到着火极限后，与大气中的氧气相遇；一种是在火焰的热量使环境温度升高至足以使可燃性气体自燃时；从以上分析可以看出，除与外界热源和氧两个因素外，塑料的燃烧性与其本身下列因素有关：（1）热降解反应的难易程度；（2）热降解产生气体的组成；（3）热降解产生气体与氧气混合速度；（4）热量在塑料上的传递速度。7.2 高聚物材料的燃烧热表 22 高聚物的燃烧热（kJ/g）PE46.61PTFE4.2PP43.96聚异丁烯16.0PS40.18ABS35.25PA30.84缩醛树脂16.9FRP18.8PMMA26.21PC30.52CR23.4-32.6PVC18-28煤23.0木材14.6酚醛树脂13.57.3 高聚物的燃烧速度表 23 高聚物的燃烧速度(mm/min)PE7.6-39.5PP17.8-40.6聚丁烯27.9AS10.2-40.6PS12.7-63.5ABS25.4-50.8PMMA15.2-40.6缩醛12.7-27.9乙基纤维素27.9硝酸纤维素迅速燃烧醋酸纤维素12.7-50.8PC,PPO,聚砜,氯化聚醚,三醋酸纤维素,氯化聚乙烯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,PA6 66 610 11, 脲醛树脂,蜜胺树脂,硅橡胶自熄聚四氟乙烯,聚三氟氯乙烯,氟化乙烯-丙烯共聚物不燃7.4 高聚物的氧指数表 24 高聚物的氧指数PE17.4PP17.4硬质PVC47软质PVC23-40聚氟乙烯22.6聚偏二氟乙烯43.7聚四氟乙烯95聚偏二氯乙烯60氟化乙烯-丙烯共聚物95聚酰亚胺36.5线性尼龙22.5芳香尼龙26.7PS18.1缩醛共聚物14.8聚乙烯醇22.5PMMA17.3PC27PPO28氯化聚醚23.2环氧树脂19.8硅橡胶26-39CPE21.1EPDM21.9CR26.3CSM25.1棉, 麻20.5羊毛28.1丙纶20.2腈纶21.4氯乙烯-丙烯酸酯共聚物28.9涤纶26.3人造纤维22.8涤棉混纺(65/35)21.9尼龙28.1醋酸纤维素21.9卡普纶(聚己内酰胺)21.9氯纶40.3维尼纶21.07.5 高聚物的发烟性发烟机理：最具代表性的有碳双键缩聚机理，即可燃性气体因聚合而生成芳香族或多环高分子化合物，进而缩聚石墨化生成炭粒子。如PVC降解时生成多环化合物，最终形成石墨化；PS的发烟量高；不完全燃烧时，易生成碳原子数较多的大分子，如PP。发烟性一种用烟密度表示（美国），一种用最大消光系数表示（日本）。表 25 高聚物材料的发烟性（最大消光系数法）发烟程度消光系数范围光强度范围聚合物品种极少0.00-0.10100-90.5PTFE, PMMA, PVDF, 聚缩醛少0.10-0.5090.5-60.7R-PVC,CR/PU(泡沫), FRP, PE, CPE, 有机硅较多0.50-1.0060.7-36.3CR/PU(片材),酚醛树脂, BR, SPVC, PA, SBR, PC, 不饱和聚酯多 1.00BrClF7.6.2 阻燃配方 含卤素阻燃：含氯、溴化合物（DBDPO），配以三氧化二锑（硼酸锌，氧化铁等） 无卤阻燃：含磷化合物（如红磷，聚磷酸铵），含硅化合物，氢氧化物（氢氧化铝/镁） 低烟低卤：加入的物质吸收释放出来的卤素8 塑料的摩擦特性8.1 摩擦磨损和润滑摩擦：两个物体在共同的界面上相对运动时产生。主要参数为摩擦系数；制动件-大摩擦系数；塑料轴承低摩擦系数。磨损：是摩擦的重要结果。它反映摩擦件的消耗和摩擦件运动的寿命。8.2 塑料的摩擦学特性在塑料-金属摩擦副中，滑动界面的塑料一边的不平点发生了屈服和粘着，所产生的摩擦力与撕裂粘着点所需的剪切力相等。由于塑料与金属的硬度相差较大，金属是硬材料，其凸峰在压力下压入较软的塑料表面中，因此在相对运动时，金属凸峰在塑料面上发生类似刨削的作用。式中，f为摩擦系数；F为摩擦力；N为正压力；A为真实接触面积；S为塑料的抗剪强度；Sm为塑料的屈服强度；A为塑料受至刨削的面积。显然，金属表面越粗糙，两物体表面粘接性越好，f越大；因此，f金属/塑料小于f塑料/塑料；f非极性材料小于f极性材料。另外，由于塑料具有低的抗剪强度和高的屈服强度，所以通常具有小的摩擦系数。如，F4 0.05; POM 0.15, PC 0.39; PI(石墨) 0.24;PU(动) 0.32; PU(静) 0.37; 酚醛塑料(动) 0.16; 酚醛塑料(静) 0.26；PA66 0.15-0.40。一般说来，多数塑料的摩擦系数随载荷的增大而降低，随滑动速度的增高而增高，这决定于摩擦时对温度的控制情况，有油润滑的摩擦系数比无油润滑时低得多，添加固体润滑剂F4的塑料，摩擦系数也显著降低；由于塑料的温度依赖性很强，对润滑速度V的敏感性大于对载荷的敏感性，如对金属/金属，PV = 常数，而多数塑料 PVa=K，其中尼龙a = 1.47；POM a = 1.20；F4 a 18.3 磨损衡量指标：磨损量，磨损宽度，磨损速度主要的破坏形式：磨蚀，腐蚀，疲劳剥蚀，热裂解，老化，冲蚀等主要影响因素：凡影响摩擦的因素必影响作为摩擦结果的磨损。（1）刨划：材料越坚韧，刨划越小，硬度适中；（2）材料的软化点：摩擦造成温度升高，会使塑料软化，随即发生撕去粘着点的磨损，因此软化点越高，磨损越小；（3）材料的表面粗糙度；（4）润滑情况8.4 各种塑料的摩擦性能表 26 各种塑料的摩擦性能材料配方载荷，MPa时间，分摩擦系数磨痕宽度，mm磨损量，mgPOM31800.445.53.8POM+3%MoS231800.465.85.2POM+5%F431800.213.11.1POM+3%MoS2+30%GF31800.4313.4104.5PA10103150.615.0PA631200.578.5PA6631200.459.733.1PA66+5%CF31200.386.67.5ABS31200.417.012.2UHMWHDPE31800.287.5氯化聚醚31800.325.43.0PC31200.4716.5PPO31200.3820.0PSU2.33016.0121.0PSU+20%F42.31800.214.5F42.5600.1318.4445F4+20%GF2.51800.235.32.8锡基巴氏合金3600.5518.01531高铅锡磷青铜31200.1916.61231注：干摩擦对磨材料为45号钢，硬度为Rb=50-59，表面粗糙度大于0.8-1.6微米8.5 高分子流体减阻剂目的：减少流体的摩擦阻力。历史：1942年，汤姆斯发现在氯苯中加入0.25%的PMMA可使氯苯在管道中的流动阻力减小一半；1962年法希拉发现在水中加入聚氧化乙烯（POE），流体阻力明显减小；水中最有效的高分子减阻剂：POE，聚丙烯酰胺和皂角粉。其中POE最好，只要在水中加入百万分之几，就有明显的节能效果。聚异丁烯是石油和环己烷的减阻剂；PMMA是甲苯等有机溶剂的减阻剂。高分子减阻剂的设计要求：线型长链分子，分子量越高越好（POE高达数百万）；易溶解于流体中，溶解的浓度越大，效果越好；管中的流速高于一定值时，流体出现湍流时，才会有明显效果；关于混合减阻效应；选用高分子减阻剂：减阻效果好，贮存期长，对环境特别是对流体无污染，速溶，以及抗力学降解。比较而言，POE溶解时间长，易力学降解，但减阻效果最好；聚丙烯酰胺减阻效果不如POE，但在水中溶解性好；皂角粉抗力学降解，减阻效果中等。8.6 减摩剂在润滑膜尚未形成时，易处理边界润滑状态，摩擦和磨损均较大。为此，常加入润滑油添加剂摩擦改进剂。分类：化学摩擦改进剂，其中大部分为极性或含活性元素的油溶性大分子；机械摩擦改进剂，石墨，二硫化钼，F4粉末。机理：随着润滑油的流散和循环，通过摩擦作用逐渐在缸壁、活塞、活塞环和轴承的摩擦面上，沉积下来和填补凹陷不平之处，形成一层要台补充和更新的固体润滑膜，由于其具有固体自润滑特性，因此减少了机件的磨损，并延长了摩擦件的寿命，节约了能源。实验结果表明，可节油2-5%9 保温材料9.1 常用塑料的导热率塑料比金属材料导热率小2-3个数量级，但高于空气。表 27 部分塑料的导热率（W/K.m）RPVC0.12-0.13HDPE0.35-0.40PP0.40-0.45ABS0.22PS0.13PPO0.23CPVC0.23F40.27PC0.18PU0.21酚醛树脂0.23环氧树脂0.15-0.36PET0.16POM0.23PA60.31不饱和聚酯0.18-0.369.2 导热机理经典统计力学认为：物质微小运动质点互相碰撞、扩散以传导热