【材料课件】第一章高聚物合成工艺(绪论）.ppt

高分子合成工艺 教材 赵德仁 张慰盛 高聚物合成工艺学 第二版 化学工业出版社 1997年 参考书 1 潘祖仁 高分子化学 第三版 化学工业出版社 2003年 2 陈敏恒 丛德滋 方图南等 化工原理 第二版 化学工业出版社 2000年 3 李克友 张菊华 向福如 聚合物合成原理及工艺学 第二版 科学出版社 北京2000年 4 何曼君 陈维孝 董西侠 高分子物理 修订版 复旦大学出版社 1990年 课程学习的目的 高分子合成工艺学是高分子材料制备的基础工程型课程 通过该课程使学生了解塑料 橡胶和纤维三大合成材料主要品种的生产过程 掌握各种聚合方法的生产技术原理 流程和设备选择 第一章绪论 1 1高分子材料科学的历史回顾高分子的概念始于20世纪20年代 但应用更早 1839年 美国人Goodyear发明硫化橡胶 1855年 英国人Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞 1884年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液 得到人造丝 1909年贝克兰发明酚醛树脂第一个真正意义上人工合成的树脂是酚醛树脂 由此 打开了合成高分子的新时代 第一章绪论 1920年 德国人Staudinger发表了 论聚合 的论文 提出了高分子的概念 并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构 1935年 Carothes发明尼龙66 1938年工业化 30年代 一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化 PVC 1927 1937 PVAc 1936 PMMA 1927 1931 PS 1934 1937 LDPE 1939 自由基聚合发展 第一章绪论 高分子溶液理论在30年代建立 并成功测定了聚合物的分子量 Flory为此获得诺贝尔奖 40年代 二次大战促进了高分子材料的发展 一大批重要的橡胶和塑料被合成出来 丁苯橡胶 1937 丁腈橡胶 1937 丁基橡胶 1940 有机氟材料 1943 ABS 1947 涤纶树脂 1940 1950 50年代 Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂 制得高密度PE和有规PP 低级烯烃得到利用 第一章绪论 1956年 美国人Szwarc发明活性阴离子聚合 开创了高分子结构设计的先河 50年后期至60年代 大量高分子工程材料问世 聚甲醛 1956 聚碳酸酯 1957 聚砜 1965 聚苯醚 1964 聚酰亚胺 1962 60年代以后 特种高分子和功能高分子得到发展 特种高分子 高强度 耐高温 耐辐射 高频绝缘 半导体等 第一章绪论 功能高分子 分离材料 离子交换树脂 分离膜等 导电高分子 感光高分子 高分子催化剂 高吸水性树脂 医用高分子 药用高分子 高分子液晶等 80年代以后 新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和发展 新的聚合方法 阳离子活性聚合 基团转移聚合 活性自由基聚合 等离子聚合等等 新结构的聚合物 新型嵌段共聚物 新型接枝共聚物 星状聚合物 树枝状聚合物 超支化聚合物 含C60聚合物等等 a 原材丰富 易加工 成本低 效益高 第一章绪论 一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量 1 2合成高分子材料的特点 10000吨天然橡胶 需要热带70万亩土地 载3000万株橡胶树 需5万劳力 6 8年时间 10000吨合成橡胶 工厂 150人 TearsoftheTree b 材料性能优异 1 耐烧蚀2 吸水性3 疏水性4 阻尼性能5 生物性能6 轻质高强7 透明性8 加工性9 耐蚀 绝缘性 第一章绪论 人工合成橡胶 第一章绪论 c 品种多 有机玻璃 第一章绪论 聚氯乙烯 聚乙烯 第一章绪论 玻璃钢 第一章绪论 聚四氟乙烯 酚醛树脂 硅橡胶 聚丙烯 第一章绪论 d 产量大70年代 体积产量 超金属材料 80年代 重量产量 超金属材料 2000年代 占材料总量的70 形成五大工业产业塑料工业 纤维工业 橡胶工业 涂料工业 粘合剂工业 1 3高分子合成材料塑料纤维橡胶涂料粘合剂 第一章绪论 1 3 1塑料 第一章绪论 我们现在通常所说的塑料 一般是指以合成树脂为主要成分的可塑性材料 具体说来 塑料就是以合成树脂为基体 添加一些具有特定作用的助剂 将基体与助剂混合 分散 再通过塑炼加工 并在加工过程中显示塑性且能流动成型的材料 简而言之 塑料 树脂 助剂 树脂是硬而脆的 固体或半固体 无定形 易熔融 易燃的物质 包括天然树脂 合成树脂 用途结构材料 电视机壳体 冰箱壳体 轴承 机械零件绝缘材料 电缆 绝缘版 电器零件建筑材料 贴面板 地贴 塑料门窗 上下水管包装材料 塑料袋 薄膜 泡沫塑料日用 衣架 椅子 盆类 书架 玩具 文具 办公用品 家具运输 道路交通设施 车辆部件 第一章绪论 1 3 1塑料 塑料的分类及特性 不同的标准有不同的分类方法 1 按树脂的化学成分分类 1 元素聚合物为基础的塑料 氟塑料 有机硅塑料 2 无机聚合物为基础的塑料 聚氯化磷腈 3 有机树脂为基础的塑料 PE PP PVC等 第一章绪论 1 3 1塑料 2 按塑料的产量分 1 通用塑料 指一般用途的塑料 PE PP PS PVC 优点 成本低 产量大 用途广泛 性能变化大 制品多样 缺点 机械性能和耐热性不高 聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯 第一章绪论 1 3 1塑料 2 工程塑料 指适于作工程机构件和化工设备等工业用途的塑料 与通用塑料无严格的区分 聚酰胺 尼龙 PC 聚甲醛 POM PBT PET 聚苯醚 MPPO ABS 特氟隆 Teflon 优点 与通用塑料相比 工程塑料具有更优异的机械性能 电性能 耐化学性 耐热性 耐磨性 尺寸稳定性 耐候性等优点 比金属材料轻 成型时能耗小 因此成为当今世界塑料工业发展中增长速度最快的材料 缺点 产量相对小 成本较高 第一章绪论 1 3 1塑料 a 聚酰胺 尼龙 PA 聚酰胺是最早发现能够承受载荷的热塑性塑料 尼龙6 尼龙66 尼龙610 尼龙1010 铸型尼龙和芳香尼龙是常应用于机械工业中的几种 被大量用于制造小型零件替代有色金属及其合金 铸型尼龙通过简便的聚合工艺使单体直接在模具内聚合成型的一种特殊尼龙 尼龙6 芳香尼龙具有耐磨 耐辐射及很好的电绝缘性等优点 是尼龙中耐热性最好的品种 第一章绪论 1 3 1塑料 b 聚甲醛 POM 以线型结晶高聚物聚甲醛树脂为基的塑料 可分为均聚甲醛 共聚甲醛两种 聚甲醛的结晶度可达75 有明显的熔点和高强度 高弹性模量等优良的综合力学性能 其强度与金属相近 摩擦因数小并有自润滑性 因而耐磨性好 聚甲醛塑料价格低廉 性能优于尼龙 故可代替有色金属和合金 并逐步取代尼龙制作轴承 衬套等 第一章绪论 1 3 1塑料 第一章绪论 1 3 1塑料 c 聚碳酸酯 PC 透明的线型部分结晶高聚物聚碳酸酯树脂为基的新型热塑性公尺塑料 聚碳酸酯的透明度为86 92 被誉为 透明金属 它具有优异的冲击韧性和尺寸稳定性 较高的耐热性和耐寒性 主要用于制造高精度的结构零件 如齿轮 蜗轮 蜗杆飞机挡风罩 第一章绪论 1 3 1塑料 5 ABS塑料故ABS塑料具有较高强度和冲击韧性 良好的耐磨性和耐热性 较高的化学稳定性和绝缘性 以及易成型 机械加工性好等优点 耐高温 耐腐蚀的塑料王 特氟隆 第一章绪论 1 3 1塑料 3 特种工程塑料 相对于通用工程塑料而言 其耐热等级更高 价格更贵 产量更小 主要品种包括 聚苯硫醚 聚醚醚酮 聚酰亚胺等 第一章绪论 1 3 1塑料 起初 一般是分子量不高的预聚物或齐聚物 在适当的溶剂中可以溶解或溶胀 受热也可以熔化 但是 热固性树脂具有一定的反应活性 在熔化和继续受热过程中 具有反应活性的官能团 基团 会发生化学反应 形成新的化学键 即所谓的 固化反应 经过 固化反应 的塑料 由原来的线性结构演变为三维体型 网状 结构 这时的塑料不能溶于溶剂 受热也不会熔化 即 不溶 不熔 最流行的按化学结构及热行为分 1 热塑性 以热塑性树脂为基础 其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的线性结构 多数为碳 碳为主链的聚合物 分子链之间主要以次价力或氢键相吸引而显示一定强度 同时表现出弹性和塑性 在适当的溶剂中能溶解 在加热状态下能熔化 其间只经历物理过程 不发生化学变化 即所谓的 可溶 可熔 的特性 2 热固性 第一章绪论 1 3 1塑料 塑料助剂 第一章绪论 1 3 1塑料 塑料用助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质 填充剂 增塑剂 着色剂 稳定剂 抗静电剂 润滑剂 偶联剂 发泡剂 阻燃剂 交联剂 增韧剂 成核剂 分散剂 增强剂等 稳定剂和润滑剂是塑料中必须加入的添加剂 其他组分则根据塑料种类和用途的不同而有增减 塑料 树脂 助剂 塑料的组成 第一章绪论 1 3 1塑料 第一章绪论 1 3 1塑料 原料配制 使树脂和助剂混合均匀的过程 混合设备 转鼓式混合机 第一章绪论 1 3 1塑料 螺带式混合机 第一章绪论 1 3 1塑料 捏合机 第一章绪论 1 3 1塑料 高速混合机 第一章绪论 1 3 1塑料 塑料成型方法 塑料的成型方法与制品形式不同而不同 注射成型 挤塑成型 用于热塑性塑料各种型材的生产 一般需要经二次加工才制成零件 浇铸成型 吹塑成型 模压成型 通常用于热固性塑料的成型 有时也用于热塑性塑料 特别适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品 如电器零件 电话机件 收音机外壳等 1 注射成型将粒状或粉状的塑料加入到注射机的料斗 在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态 然后在一定压力下注人闭合的模具 经冷却定型后 熔融的塑料就固化成为所需的塑件 到目前为止 除氟塑料以外 几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型 另外 一些流动性好的热固性塑料也可用注射成型 第一章绪论 1 3 1塑料 第一章绪论 1 3 1塑料 充模保压倒流冷却脱模 退火处理调湿处理 塑料预热和干燥料筒清洗嵌件预热脱模剂的选用加料塑化 第一章绪论 1 3 1塑料 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 橡胶 天然橡胶 合成橡胶 通用橡胶 特种橡胶 丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶乙丙橡胶 聚硫橡胶硅橡胶 橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料 其弹性变形量可达100 1000 而且回弹性好 回弹速度快 同时 橡胶还有一定的耐磨性 很好的绝缘性和不透气 不透水性 它是常用的弹性材料 密封材料 减震防震材料和传动材料 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 丁苯橡胶 性能 耐水 耐老化性能 特别是耐磨性和气密性好 缺点是不耐油和有机溶剂 抗撕强度小 结构式 用途 为合成橡胶中最大的品种 约占50 广泛用于制造汽车轮胎 皮带等 与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料 性能 弹性 耐老化性和耐低温性 耐磨性 都超过天然橡胶 缺点是抗撕裂能力差 易出现裂纹 结构式 用途 为合成橡胶的第二大品种 约占15 大约60 以上用于制造轮胎 顺丁橡胶 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 氯丁橡胶 性能 耐油 耐氧化 耐燃 耐酸碱 耐老化 耐曲挠性及气密性都很好 缺点是密度较大 耐寒和弹性较差 结构式 用途 制造运输带 防毒面具 电缆外皮 轮胎 胶粘剂等 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 丁腈橡胶 性能 耐油性好 拉伸强度大 耐热性好 缺点是电绝缘性 耐寒性差 塑性低 难加工 结构式 用途 用作机械上的垫圈以及制备收音机和汽车等需要耐油的零件 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 乙丙橡胶 性能 分子无双键存在 故耐热 耐氧化 耐老化性好 使用温度高 结构式 用途 制造耐热胶管 垫片 三角胶带 输送带 人力车胎等 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 硅橡胶 性能 是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶 它的特点是既耐高温 又耐低温 弹性好 耐油 防水 其制品柔软光滑 物理性能稳定 无毒 生物惰性 加工性能好 缺点是机械性能差 较脆 易撕裂 结构式 用途 可用于医用材料 如导管 引流管 静脉插管 人造器管等 还可用于飞机 导弹上的一些零部件及电绝缘材料 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 第一章绪论 1 3 2合成橡胶 氟橡胶 它是以碳原子为主链 含有氟原子的高聚物 氟橡胶具有很高的化学稳定性 它在酸 碱 强氧化剂中的耐蚀能力居各类橡胶之首 其耐热性也很好 缺点是价格昂贵 耐寒性差 加工性能不好 主要用于高级密封件 高真空密封件及化工设备中的里衬 火箭 导弹的密封垫圈 第一章绪论 1 3 3合成纤维 纤维 天然纤维 化学纤维 棉花羊毛木材草类 合成纤维 用石油 天然气等为原料制成的单体 再经聚合制成的纤维 如 六大纶 碳纤维 光导纤维等 人造纤维 用木材 草类的纤维经化学加工制成 如粘胶纤维等 第一章绪论 1 3 3合成纤维 合成纤维 第一章绪论 1 3 3合成纤维 合成纤维具有优良的性能 例如强度大 弹性好 耐磨 耐腐蚀 不怕虫蛀等 因而广泛地用于工农业生产和人们日常生活中 合成纤维的条件 1 高聚物必须是线型结构 且相对分子质量大小要适当 2 必须能够拉伸 这就要求高分子链应具有极性或链间能有氢键结合 或有极性基团间的相互作用 随着高科技的发展 现在已制造出很多高功能性 如抗静电 吸水性 阻燃性 渗透性 抗水性 抗菌防臭性 高感光性 纤维及高性能纤维 如全芳香族聚酯纤维 全芳香族聚酰胺纤维 高强聚乙烯醇纤维 高强聚乙烯纤维等 常见的有 涤纶 的确良 锦纶 尼龙 腈纶 人造羊毛 丙纶 维纶 维尼纶 等 第一章绪论 1 3 3合成纤维 性能 显著优点是 抗皱 保型 挺括 美观 对热 光稳定性好 润湿时强度不降低 经洗耐穿 可与其他纤维混纺 年久不会变黄 缺点是不吸汗 而且需要高温染色 结构式 用途 是产量最大的合成纤维 大约90 作为衣料用 纺织品为75 纺织物为15 用于工业生产的只占总量的6 左右 聚对苯二甲酸乙二醇酯 涤纶 的确凉 第一章绪论 1 3 3合成纤维 性能 强韧耐磨 弹性高 质量轻 染色性好 较不易起皱 抗疲劳性好 吸湿率为3 5 5 0 在合成纤维中是较大的 吸汗性适当 但容易走样 用途 约一半作衣料用 一半用于工业生产 在工业生产应用中 约1 3是做轮胎帘子线 尼龙 66的耐热性比尼龙 6高 做轮胎帘子线很受欢迎 结构式 聚己二酰己二胺纤维 锦纶 66 尼龙 66 第一章绪论 1 3 3合成纤维 第一章绪论 1 3 3合成纤维 性能 具有与羊毛相似的特性 质轻 保温性和体积膨大性优良 强韧 与棉花相同 而富有弹性 软化温度高 吸水率低 不适宜作贴身内衣 缺点是强度不如尼龙和涤纶 结构式 用途 大约70 作衣料用 纺织物占60 左右 用于工业生产的只占5 左右 聚丙烯腈纤维 腈纶 人造羊毛 第一章绪论 1 3 3合成纤维 性能 亲水性好 吸湿率可达5 和尼龙相等 与棉花 7 相近 强度与聚酯或尼龙相近 拉伸弹性比羊毛差 比棉花好 结构式 用途 70 用于工业生产 其中以布和绳索居多 可代替棉花作衣料用 聚乙烯醇纤维 维纶 维尼纶 第一章绪论 1 3 3合成纤维 性能 它的抗张强度与蚕丝 棉花相当 润湿时也完全不变 最大的优点是难燃性和自熄性 缺点是耐热性低染色不好 用途 几乎都不作衣料用 作过滤网等工业产品约占50 室内装饰用占40 结构式 聚氯乙烯 氯纶 第一章绪论 1 3 4涂料 涂料是指涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料 成膜物质 与物体表面和颜料具有良好的结合力 可分为转化型和非转化型两种类型 颜料 起装饰作用 并对物体表面起抗腐蚀的保护作用填充剂 增量剂 体质颜料 溶剂 溶解成膜物质的易挥发性液体增塑剂 提高漆膜柔性催干剂 促使聚合或交联的催化剂增稠剂 提高涂料的黏度稀释剂 降低涂料的黏度其他填加剂 杀菌剂 颜料分散剂 阻聚剂 防结皮剂等 第一章绪论 1 3 4涂料 涂料的组成 第一章绪论 1 3 4涂料 施工层次 腻子 底漆 面漆 罩光漆稀释介质 溶剂型 水溶型 水乳型漆膜光泽 无光漆 半光漆 有光漆施工方法 喷漆 烘漆 电泳漆成膜物质 油性涂料 油基树脂漆 合成树脂类漆 涂料的分类 天然树脂漆 油脂类漆是以植物油或植物油加天然树脂或改性酚醛树脂为基的涂料 有清油 清漆 色漆等不同类型 清油是干性油的加工产品 含有树脂时称为清漆 清漆中加颜料即为色漆 瓷漆 在配方中1份树脂所使用油的份数称为油度比 以质量比计 树脂 油为1 3时称为长油度 1 2 3时 称为中油度 1 0 5 2时称为短油度 下面对油脂类漆所用的主要成分简介如下 第一章绪论 1 3 4涂料 1 油类 植物油主要成分为甘油三脂肪酸酯 形成甘油三脂肪酸酯的脂肪酸分为饱和及不饱和两种 饱和脂肪酸如硬脂酸 不饱和脂肪酸如油酸 桐油酸等 含有双键 可在空气中氧的作用下进行聚合与交联反应 含有不饱和脂肪酸的植物油 可进行氧化聚合而干燥成膜 故称为干性油 不能进行氧化聚合的植物油称为不干性油 涂料工业应用的植物油可分成干性油 半干性油和不干性油3种 是依碘值划分的 碘值在140以上的为干性油 如桐油 梓油 亚麻油 大麻油等 碘值在100一140的为半干性油 如豆油 花生油 棉子油等 它们干燥的速度比干性油小 不能自行干燥的油称为不干性油 一般用作增塑剂和制造合成树脂 如蓖麻油 椰子油 米糠油等都属于不干性油 第一章绪论 1 3 4涂料 2 大漆大漆是一种天然漆 俗称土漆和生漆 生漆经加工即成熟漆 生漆是漆树的分泌物 是一种天然水乳胶漆 生漆的主要成分是漆酚 漆酚在生漆中的含量为50 一80 是生漆的成膜物质 生漆中含有不到1 的漆酶 它是一种氧化酶 为生漆的天然有机催干剂 生漆中还含有20 一40 的水分 1 一5 的油分 3 5 一9 的树脂质 树脂质即松香质 是一种多糖类化合物 在生漆中起悬浮剂和稳定剂的作用 生漆可用油类改件及其他树脂改性 第一章绪论 1 3 4涂料 合成树脂漆 1 醇酸树脂漆以醇酸树脂为基加入植物油类而成的漆类 醇酸树脂是由多元醇 多元酸与脂肪酸制得的 常用的多元醇有甘油 季戊四醇 常用的多元酸有邻苯二甲酸酐 常用的油类有椰子油 蓖麻油 豆油 亚麻油 桐油等 醇酸树脂分为两类 一类是干性油醇酸树脂 是采用不饱和脂肪酸制成的 能直接固化成膜 另一类是不干性油醇酸树脂 它不能直接作涂料用 需与其他树脂混合使用 醇酸树脂漆具有附着力强 光泽好 硬度大 保光性和耐候性好等特点 可制成清漆 磁漆 底漆和腻子 第一章绪论 1 3 4涂料 2 氨基树脂漆涂料中使用的氨基树脂有三聚氰胺甲醛树脂 脲醛树脂 烃基三聚氰胺甲醛树脂以及各种改性的和共聚的氨基树脂 氨基树脂也可与醇酸树脂 丙烯酸树脂 环氧树脂 有机硅树脂等并用制得改性的氨基树脂漆 3 环氧树脂漆环氧树脂漆可根据固化剂的类型分为 胺固化型漆 合成树脂固化型漆 脂肪酸酯固化型漆等 环氧树脂也可制成无溶剂漆和粉末涂料 环氧树脂漆常为双组分的 一种是树脂组分 另一种是固化剂组分 使用时将二者按比例混合 4 聚氨酯漆选用不同的异氰酸酯与不同的聚酯 聚醚 多元醇或与其他树脂配用可制得许多品种的聚氨酯漆 聚氨酯漆具有耐磨性优异 附着力强 耐化学腐蚀 广泛用作地板漆甲板漆 纱管漆等 第一章绪论 1 3 4涂料 5 纤维素漆纤维素漆是指以纤维素醚或纤维素酯为基料的漆类 常用的有 硝酸纤维素 醋酸纤维素 醋酸丁酸纤维素 乙基纤维素等 使用时常与其他天然的或合成的树脂并用以改善漆膜的性能 6 丙烯酸酯漆丙烯酸酯漆分热塑性及热固性两类 7 其他合成树脂漆其他合成树脂漆有 乙烯树脂漆 不饱和聚酯漆 有机硅树脂漆 橡胶漆等 第一章绪论 1 3 4涂料 水性树脂涂料 水性树脂涂料主要指以水为溶剂的水溶性聚合物涂料和以水为介质的乳胶型涂料 1 水溶性树脂涂料聚合物一般不溶于水 但可通过一定的方法制得水溶性聚合物 制备方法有 带有氨基的聚合物以羧酸中和成盐 带有羧基的聚合物用胺或碱中和成盐 破坏氢键 皂化等 2 乳胶涂料各种合成乳液加入颜料 体质颜料 保护胶体 增塑剂 润湿剂 防冻剂 防锈剂 防霉剂等 经研磨分散即成为乳胶涂料 即乳胶漆 第一章绪论 1 3 4涂料 粉末涂料 粉末涂料为固体粉末状的涂料 全部组分都是固体 采用喷涂 静电喷涂等工艺施工 再经加热熔化成膜 粉末涂料分为两类 一是热塑性粉末涂料如聚乙烯 尼龙和聚苯硫醚等 另一类是热固性粉末涂料 它是由反应性成膜物质复合物 树脂 交联剂 颜料 填料 流干剂等 混合而成 最常用的有环氧粉末涂料 聚酯型粉末涂料等 第一章绪论 1 3 4涂料 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 胶粘剂的基本组成胶粘剂通常是以具有粘性或弹性的天然或合成高分子化合物为基本原料 加入固化剂 填料 增韧剂 稀释剂 防老剂等添加剂而组成的一种混合物 基料 基料是使胶粘剂具有粘结特性的主要且必需的成分 基料通常是由一种高分子化合物或几种高分子化合物混合而成 通常为合成橡胶或合成树脂 固化剂 又称硬化剂 填料 填料的加入可以增加胶粘剂的弹性模量 降低线膨胀系数 减少固化收缩率 增加电导率 粘度 抗冲击性 提高使用温度 耐磨性 胶结强度 改善胶粘剂耐水 耐介质性和耐老化性等 但会增加胶粘剂的密度 增大粘度 而不利于涂布施工 容易造成气孔等缺陷 增韧剂 树脂固化后一般较脆 加入增韧剂后可提高冲击韧性 稀释剂 其作用是降低粘度 便于涂布施工 同时起到延长使用寿命的作用 改性剂 例如 提高胶粘强度可加入偶联剂 为促进固化反应可加入促进剂等 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 胶结原理是胶接强度的形成及其本质的理论分析 吸附理论认为 粘结力是胶粘剂和被胶结物分子之间的相互作用力 这种作用力主要是范德华力和氢键 有时也有化学键力 化学键理论认为 粘结力是胶粘剂和被胶结物表面能形成化学键 扩散理论认为 物质的分子始终处于运动之中 由于胶粘剂中的高分子链具有柔顺性 在胶结过程中 胶粘剂分子与被胶结物分子因相互的扩散作用而更加接近 并形成牢固的粘结 静电理论认为 由于胶粘剂和被胶结物具有不同的电子亲和力 当它们接触时就会在界面产生接触电势 形成双电层而产生胶结 机械理论认为 胶结是胶粘剂和被胶结物间的纯机械咬合或镶嵌作用 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 胶粘剂在实际应用中 有许多因素影响着粘结强度 其中主要是粘结剂的品种 性质 被粘物的性质 材料种类 和粘结工艺 某种胶粘剂适用于粘结某种或某几种材料 应按规定使用 在工艺上 应注意胶粘剂的有效使用期限 被粘物的表面处理 硬化方法 此外 对胶层厚度的影响也决不可忽视 一般 厚度增加时粘结强度也减小 这个规律在热固性胶粘剂中比热塑性胶粘剂更为显著 当然胶层过薄也同样会因缺胶而导致胶接强度下降 不同类型胶粘剂要求胶层厚度也各不相同 大多数合成胶粘剂以0 05 0 10mm为宜 无机胶粘剂以0 1 0 2mm为宜 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 树脂型胶粘剂 1 热塑性树脂胶粘剂这类胶粘剂使用方便 容易保存 具有柔韧性 耐冲击性 初粘能力良好 但耐溶剂性和耐热性较差 强度和抗蠕变性能低 聚醋酸乙烯酯胶粘剂是一种常用的热塑性树脂胶粘剂 2 热固性树脂胶粘剂胶层呈现刚性 有很高的胶接强度和硬度 良好的耐热性与耐溶剂性 优良的抗蠕变性能 缺点是起始胶接力较小 固化时容易产生体积收缩和内应力 环氧树脂胶粘剂是一种常用的热固性树脂胶粘剂 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 橡胶胶粘剂是以氯丁 丁腈 丁苯 丁基等合成橡胶或天然橡胶为基料配制成的一类胶粘剂 这类胶粘剂具有较高的剥离强度和优良的弹性 但其拉伸强度和剪切强度较低 主要适用于柔软的或膨胀系数相差很大的材料的胶接 氯丁橡胶胶粘剂主要由氯丁橡胶 氧化锌 氧化镁 填料 抗老化剂和抗氧化剂等组成 氯丁橡胶胶粘剂对水 油 弱碱 弱酸 脂肪烃和醇类都具有良好的抵抗力 可在 50 80 的温度下工作 但具有徐变性 且易老化 为改善性能常掺入油溶性的酚醛树脂 配成氯丁酚醛胶 丁腈橡胶胶粘剂其基料为丁腈橡胶 该类胶粘剂的突出特点是耐油性好 并有良好的耐化学介质性和耐热性能 丁腈橡胶胶粘剂主要用于粘接橡胶制品 以及橡胶制品与金属 织物 木材等的粘结 第一章绪论 1 3 5胶粘剂 混合型胶粘剂又称复合型胶粘剂 它是由两种或两种以上高聚物彼比掺混或相互改性而制得 即构成胶粘剂基料的是不同种类的树脂或者树脂与橡胶 1 酚醛 聚乙烯醇缩醛胶粘剂以甲基酚醛树脂为主体 加入聚乙烯醇缩醛类树脂 如聚乙烯醇缩甲醛 缩丁醛 缩糠醛等 进行改性而成 适用于金属 陶瓷 玻璃 塑料及木材等的胶接 2 酚醛 丁腈胶粘剂综合了酚醛树脂和丁腈橡胶的优点 胶接强度高 耐振动 抗冲击韧性好 其剪切强度随温度变化不大 可以在 55 180 下长时间使用 其耐水 耐油 耐化学介质以及耐大气老化性能都较好 但是 这种胶粘剂固化条件严格 必须加压 加温才能固化 可用于金属和大部分非金属材料的胶接 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 石油开采 石油加工 基本有机合成工业 高分子合成工业 高分子合成材料成型加工 制品 高密度聚乙烯车间 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 聚丙烯车间全景 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 原料 单体 具有二个或两个以上的能够发生聚合反应的活性官能团或原子 合成反应 不饱和单体和双烯烃单体的加成聚合反应和活性单体的逐步聚合反应两大类 生产过程 原料的精制和准备过程催化剂 引发剂 配制过程聚合反应过程分离过程聚合物后处理过程回收过程 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 1 4 1原料的精制与准备 1 单体和溶剂中含有杂质对聚合反应有阻聚或链转移反应 降低聚合物平均分子量 2 对于聚合催化剂产生毒害与分解因而使聚合催化作用大大降低3 封闭端基 降低分子量4 影响聚合物色泽的副反应 单体与溶剂贮存时的注意事项 空气的作用 耐压容器 远离火源 降温 阻聚 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 催化剂的贮存 自由基引发剂 偶氮类 过氧化物离子聚合与配位聚合引发剂 烷基铝 TiCl4 TiCl3 FeCl3 BF3 络合物 缩合聚合反应催化剂 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 1 4 2聚合反应过程 1 聚合产物的特点 2 聚合反应实施方法 3 聚合反应条件控制 温度 传热 时间4 生产不同牌号树脂的方法 5 间歇聚合与连续聚合 6 聚合反应器 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 高压聚乙烯管式反应器 塔式反应器 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 釜式聚合反应器 间歇式 半间歇式 丙烯聚合反应器 串联釜式反应器 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 搅拌器的型式 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 1 桨式搅拌器主要用于流体的循环 不能用于气液分散操作 2 折叶式比平直叶式功耗少 操作费用低 故折叶桨使用较多 桨式搅拌器 桨式搅拌器常用参数 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 推进式搅拌器 推进式搅拌器常用参数 表8 6 涡轮式搅拌器 透平式叶轮 1 适用物料粘度范围广 2 剪切力较大 分散流体的效果好 3 直叶和弯叶涡轮搅拌器主要产生径向流 折叶涡轮搅拌器主要产生轴向流 锚式搅拌器 框式搅拌器 锚式和框式搅拌器特点 1 结构简单 制造方便 2 适用于粘度大 处理量大的物料 3 易得到大的表面传热系数 4 可减少 挂壁 的产生 螺杆式搅拌器 螺带式搅拌器 1 介质的性质 1 介质的粘度随着介质粘度增高 各种搅拌器使用的顺序是 推进式 桨叶式 涡轮式 框式和锚式 螺杆 带 式 2 介质的密度 3 介质的腐蚀性2 反应过程的特性间歇操作还是连续操作 吸热反应还是放热反应 是否结晶或有固体沉淀物产生等 3 搅拌效果和搅拌功率的要求 搅拌器的选型 搅拌器的选用 1 4 3分离过程 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 自由基本体聚合悬浮聚合离子聚合与配位聚合 经聚合反应得到的物料 多数情况下不单纯是聚合物 而含有末反应的单体 催化剂残渣 反应介质 水或有机溶剂 等 因此必须将聚合物与末反应单体 反应介质等进行分离 分离方法与聚合反应所得到物料的形态有关 合成树脂 合成纤维 合成橡胶 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 1 4 4聚合物后处理过程 经分离过程得到的聚合物中通常含有少量水分或有机溶剂 必须经干燥以脱除水分和有机溶剂 而得到干燥的合成树脂或合成橡胶 合成树脂合成橡胶 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 合成树脂后处理过程 合成树脂干燥 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 合成树脂混炼 第一章绪论 1 4高分子化合物的生产过程 一般情况下 粉状的合成树脂不能直接用作塑料成型原料 必须添加稳定剂 热稳定剂光稳定剂 润滑剂 着色剂等组分 经混炼 造粒以制得粒状料 作为商品包装出厂 混炼操作必须在合成树脂软化或近于熔化的温度条件下 在强力剪切下使添加剂与树脂充分混合 通常在密炼机中或专用混炼机中进行 混炼好的热物料直接送入挤塑机中 在螺杆充分混合 通常在密炼机中或专用混炼机中进行 混炼好的热物料直接送入挤塑机中 在螺杆的强力作用下 将熔化的物料挤压通过金属网过滤 进入多孔模板使物料呈条状物自