改性工程塑料行业培训教程-2塑-料-的-成分-Microsoft-PowerPoint-幻灯片

新材料行业改性工程塑料培训教程（2）,芜湖纽麦特新材料有限公司WUHUNIOUMAITENewMaterialTechnologyCentre,塑料的成分,塑料(广义定义)：,塑料的定义,塑料(狭义定义)：,指具有塑性行为的材料。,是指以合成树脂(或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分，以填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂、色料等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。,塑料是一种以高分子有机物质为主要成分的材料，在制造以及加工过程中，借助熔融态流动(flow)来造型，加工完成呈现固态形状。,塑料,1、它是合成有机高分子化合物；2、种类繁多，由不同的单体聚合而形成不同种类的塑料；3、它以多种型态存在，例如：液体、固体、胶体溶液等；4、具有不同的性质；5、可以用不同的加工方法成型；6、产品呈现多样化，用途广泛。,塑料的性能塑性、弹性、刚性,塑性：材料在某种给定载荷下，产生永久变形，撤去外力后不能恢复原状的性质的材料特性；,弹性：物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。,刚性：两个物体相碰撞不会发生变形，因此两个刚体就不会占据同一个空间。微粒、原子就是这样的物质。,弹性变形：可以恢复的那部分变形塑性变形：不可恢复的那部分变形在一个具体的变形中，一定有弹性变形，可能会有塑性变形。,塑料的成分,塑料的主要成分是合成树脂。,树脂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。,何为树脂？,树脂,塑料的成分,树脂约占塑料总重量的40%100%。,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(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等。,塑料的基本性能主要取决于树脂的本性，但是添加剂也起着十分重要的作用(强化或改性)。,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，但它是经过化学反应合成得到的具有可塑性的材料，而被称之为塑料。,塑料的成分,通常所用的塑料并不是一种纯物质，它的主要成分是合成树脂。,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。,它是由合成树脂、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂、色料等添加剂组成的。,合成树脂：,合成树脂的分子结构与塑料性能,合成树脂为合成的高分子化合物，是利用小分子单体原料通过加成聚合或缩合聚合反应而成的材料。,例如：,CN,主要是制造塑料，合成树脂还是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料等的基础原料。,通常为粘稠液体或加热可软化的固体，受热时通常有熔融或软化的温度范围，在外力作用下可呈塑性流动状态，冷却后固化成型。,合成树脂外观,合成树脂的应用,碳链高分子：分子主链全部由碳原子以共价键相连的高分子（大多由加聚得到）如：,特点：不易水解，易加工，易燃烧，易老化，耐热性较差。,杂链高分子：分子主链由两种或两种以上原子如：O，N，S，C等以共价键相连的高分子，如：,这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的，因主链带极性，易水解，醇解或酸解。优点：耐热性好，强度高；缺点：易水解；这类聚合物主要用作工程塑料,元素高分子：分子主链含Si，P，Al，Ti，As，Sb，Ge等元素的高分子。如硅橡胶：,特点：是具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。但强度较低。,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。,一、线型结构,线型高分子,支链高分子,线型结构（包括支链结构）高聚物的特点：由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在某些溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。,线型高分子材料制成的是热塑性塑料。,二、体型结构,体型高分子,体型结构高聚物的特点：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。由体型高分子制成的是热固性塑料。,具有这种结构的高分子化合物称为体型高分子化合物。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，亦属于体型结构。,热塑性塑料、热固性塑料性质比较,热塑性塑料与热固性塑料,3、常用的热塑性塑料：聚烯烃：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚异戊二烯.聚卤代烯烃：聚氯乙烯、聚四氟乙烯.聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯晴、聚丙烯酸酯类.聚砜、聚苯醚、氯化聚醚.。,一、热塑性塑料,1、定义：在加热时变软以至流动，冷却后变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。,2、原理：热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动。冷却变硬的过程是物理变化。,1、定义：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。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。,二、热固性塑料,2、固化原理：热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。,3、常用的热固性塑料：酚醛树脂、三聚氰胺甲醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。,4、主要用途：主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的是炒锅锅把手和高低压电器的壳体及绝缘件。,高分子结构,橡胶(线形高分子),高分子结构改变对性质的影响,橡胶硫化的作用：1、可塑性和伸长率下降；2、强度，弹性和硬度上升；3、压缩永久变形性下降；4、溶胀度减弱。,塑料添加剂,对塑料添加剂的主要要求是：高效：在塑料加工和应用中能有效地发挥其应有的功能。添加剂的选用应依据配混料的综合性能要求；相容性：能与合成树脂较好地相容；持久性：在塑料加工和应用过程中不挥发、不渗出、不迁移、不溶出；化学稳定性：在塑料加工和应用过程中不分解，不与合成树脂及其他组分发生化学反应；无毒：对人体无任何毒性作用；价格低廉。,塑料添加剂：填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂、色料等；塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂.，以满足不同的使用要求。,塑料添加剂的功能,塑料添加剂按其特定功能可分为七大类：改善加工性能的添加剂，如热稳定剂、润滑剂等；改善机械加工性能的添加剂，如增塑剂、增韧剂等；改善表面性能的添加剂，如抗静电剂、偶联剂等；改善光学性能的添加剂，如着色剂等；改善老化性能的添加剂，如抗氧剂、光稳定剂等；降低塑料成本的添加剂，如增量剂、填充剂等；赋于其他特定效果的添加剂，如发泡剂、阻燃剂、防霉剂等。,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（俗称电木）。,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。,增塑剂又称塑化剂,增塑剂是工业上被广泛使用的高分子材料助剂，在塑料加工中添加这种物质，可以使其柔韧性增强，容易加工。台湾厂商用一种常见的增塑剂DEHP代替棕榈油配制的有毒起云剂也能产生和乳化剂相似的增稠效果。但是，业内人士指出，DEHP作为增塑剂并不属于食品香料原料，因此，DEHP不仅不能被添加在食物中，甚至不允许使用在食品包装上。“起云剂”是一种合法食品添加物，经常使用于果汁、果酱、饮料等食品中，是由阿拉伯胶、乳化剂、棕榈油及多种食品添加物混合制成。但因棕榈油价格昂贵，售价为塑化剂的五倍，昱伸香料公司遂以便宜却有毒性的塑化剂取代，加入到“起云剂”中。塑化剂的分子结构类似荷尔蒙，被称为“环境荷尔蒙”，是台湾环保署列管的毒性化学物质。若长期食用可能引起生殖系统异常、甚至造成畸胎、癌症的危险。,塑化剂风波,塑化剂属于工业化学品或工业助剂这次台湾所称的“塑化剂”实际上是一种增塑剂，学名叫“邻苯二甲酸（2乙基己基）二酯”，简称DEHP，是一种毒性大于三聚氰胺的化工塑料软化剂。增塑剂DEHP：无色、无味液体，添加后可让微粒分子更均匀散布，因此能增加延展性、弹性及柔软度，常作为沙发、汽车座椅、橡胶管、化妆品及玩具的原料，属于工业添加剂，会对人体造成损害。因为这种物质本身并不是人体可食用的添加剂。黑心商人用塑化剂取代成本贵5倍的棕榈油来牟取暴利。塑化剂也并不在现有食品安全检测项目范围内，我国并没有控制塑化剂的规范标准。希望国家能早日将塑化剂检测也纳入到食品药品的日常监控中去。,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。常用的稳定剂有硬脂酸盐、环氧树脂.。,硬脂酸盐中的金属离子常由下列几种组成：族元素中的Li；族元素中Mg、Ca、Sr、Ba；族元素中的Zn、Cd；IV族元素中的Sn、Pb。,如：Ca(C18H35O2)2；Mg(C18H35O2)2；Li(C18H35O2)；Pb(C18H35O2)2,硬脂酸盐：M(C18H35O2)x,(1)硬脂酸锌(ZnSt)，无毒且透明，用量大后，易引起“锌烧”制品变黑，常与Ba、Ca皂并用。(2)硬脂酸钙(CaSt)，加工性能好、热稳定能力较高，无硫化污染，无毒，但透明性较差。常与Zn皂并用。(3)硬脂酸镉(CdSt)，为一重要的透明稳定剂品种，毒性较大，不耐硫化污染，抑制初期变色能力大，常与Ba皂并用。(4)硬脂酸铅(PbSt)，热稳定性好，可兼做润滑剂。缺点为易析出，透明差，有毒且硫化污染严重，常与Ba、Cd皂并用。(5)硬脂酸钡(BaSt)，有毒，长期热稳定性好，抗硫化污染，透明，常与Pb、Ca皂并用。,稳定剂的使用,硬脂酸盐可以单独或两种以上复合使用，具有良好的稳定性和润滑性，有着广泛地应用。例如：,硬脂酸盐也是聚氯乙烯（PVC）等塑料加工助剂的主要品种之一。它可作为PVC的热稳定剂和润滑剂，广泛地用于各种软质和硬质制品。,双酚ABisphenolABPA,双酚A学名2,2-二（4-羟基苯基）丙烷，简称二酚基丙烷。白色晶体，熔点156158。主要用于制备环氧树脂(约占65%)和聚碳酸酯（约占35%）,其钾盐或钠盐是生产聚砜的原料,少量用作橡胶防老剂。双酚A是重要的有机化工原料，苯酚和丙酮的重要衍生物，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂、聚砜树脂、聚苯醚树脂、不饱和聚酯树脂等多种高分子材料。也可用于生产增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、橡胶防老剂、农药、涂料等精细化工产品。,双酚A（BPA），是PC的重要原料。PC就是聚碳酸酯的简称，英文名Polycarbonate，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，有较高的强度、耐热,性和耐寒性，价格低廉，透明度好和抗摔性。,双酚A在加热时能析出到食物和饮料当中，它可能扰乱人体代谢过程，对婴儿发育、免疫力有影响，甚至致癌。此外，双酚A有雌性荷尔蒙效果，可能会导致婴儿出现女性化变化。,环氧树脂,环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。,环氧乙烷是一种有机化合物，化学式是C2H4O，是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。,环氧乙烷,润滑剂,润滑剂的作用是防止塑料在成型时粘在金属模具上，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。,C18H36O2；CH3(CH2)16COOH,Ca(C18H35O2)2；Mg(C18H35O2)2,着色剂,着色剂主要分颜料和染料两种。颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的有机化合物。优点为密度小、着色力高、透明度好，但其一般分子结构小，着色时易发生迁移。,按结构可分为有机颜料和无机颜料：无机颜料热稳定性、光稳定性优良，价格低，但着色力相对差，相对密度大；有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小，缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。,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。,常用的黑、白颜料,白：白色颜料主要有钛白粉、氧化锌、锌钡白三种。钛白粉分金红石型和锐钛型两种结构，金红石型钛白粉折射率高、遮盖力高、稳定、耐候性好。,黑：炭黑是常用黑色颜料，价格便宜，另外还具有对塑料的紫外线保护（抗老化）作用和导电作用。不同生产工艺可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑，性质差别也很大。炭黑按用途分：色素炭黑和橡胶用炭黑。色素炭黑按其着色能力分为：高色素炭黑、中色素炭黑、低色素炭黑。炭黑粒子易发生聚集，要提高炭黑的着色力，要解决炭黑的分散性。,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，避免塑料变黄、发裂等。,抗氧剂（antioxidant）：是指一些能够抑制或者延缓高聚物和其他有机化合物在空气中热氧化的有机化合物。通俗来说，即是能防止聚合物材料因氧化引起变质的物质。,例如：食品容易氧化变质，可以加入少量抗氧剂以延长它们的储存时间。柠檬酸是有弱还原性的有机酸，我们可以将其运用于饮料配方中起着抗氧化剂的作用。,塑料、合成纤维和橡胶等高分子材料容易发生热氧降解反应，加入抗氧剂可以保持高分子材料的优良性能，延长使用寿命。,柠檬酸,抗氧剂的性质,广义上说，多数弱还原剂都是抗氧化剂，只是根据不同的工业用途选取合适的。有较高化学、物理稳定性的，或是低毒性的弱还原剂，都可以巧妙的运用于配方中作为抗氧化剂。,2，6-三级丁基-4-甲基苯酚,柠檬酸,二苯胺,抗氧剂种类,、重要的芳香胺类,重要的芳香胺类抗氧剂有：二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物及其衍生物或聚合物，可用在天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和异戊橡胶等制品中。这类抗氧剂价格低廉、抗氧效果显著，由于它能使制品变色，限制了它们在浅色或白色制品方面的应用。,二苯胺,对苯二胺,二氢喹啉,、受阻酚类抗氧剂：受阻酚类抗氧剂有：2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯等。这类抗氧剂的抗热氧化效果显著，不会污染制品，主要用在塑料、合成纤维、乳胶、石油制品、食品、药物和化妆品中。,2，6-三级丁基-4-甲基苯酚BHT,抗氧剂,化学名称：四(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯分子式：C73H