高分子材料第2章通用塑料

1、高分子材料高分子材料聚丙烯2聚乙烯1第2章通用塑料聚氯乙烯4其他聚烯烃3丙烯酸类树脂6聚苯乙烯类树脂5高分子材料高分子材料氨基树脂8酚醛树脂7第2章通用塑料环氧树脂9不饱和聚酯10聚氨酯11高分子材料高分子材料聚乙烯是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，聚乙烯可简写为PE（polyethylene），分子式为 。2.1.1 聚乙烯的概述高分子材料高分子材料2.1.2.1 2.1.2.1 聚乙烯的结构聚乙烯的结构2.1.2 聚乙烯的结构与性能高分子材料高分子材料2.1.2.2 2.1.2.2 聚乙烯的性能聚乙烯的性能2.1.2 聚乙烯的结构与性能高分子材料高分子材料加工时应注意以下几点：由于聚乙

2、烯的吸湿性很低（0.01%），除了加有吸湿性添加剂外，在成型加工前，原料可以不必干燥。在聚乙烯的加工中，选择合适的熔体流动速率相当重要。聚乙烯的结晶能力高，使制品在冷却后的收缩率高。聚乙烯的熔体在空气中容易被氧化，而且温度越高氧化越严重，因此在加工中应尽量避免熔体和氧直接接触，以免发生聚乙烯大分子降解。聚乙烯因为存在环境应力开裂性能。2.1.3 聚乙烯的加工性能高分子材料高分子材料2.1.4 聚乙烯的加工工艺高分子材料高分子材料2.1.4 聚乙烯的加工工艺高分子材料高分子材料2.1.5.1 2.1.5.1 超高相对分子质量聚乙烯超高相对分子质量聚乙烯2.1.5 其他种类的聚乙烯详见教材P31高

3、分子材料高分子材料2.1.5 其他种类的聚乙烯2.1.5.2 2.1.5.2 低相对分子质量聚乙烯低相对分子质量聚乙烯低相对分子质量聚乙烯的平均相对分子质量约为5005000之间，可以简写为WPE。低相对分子质量聚乙烯生产技术发展到现在，主要有三种方法：乙烯聚合法、高相对分子质量聚乙烯的裂解法以及生产高相对分子质量聚乙烯时的副产物（低聚合物）。高分子材料高分子材料2.1.5 其他种类的聚乙烯2.1.5.3 2.1.5.3 交联聚乙烯交联聚乙烯高分子材料高分子材料2.1.5.4 2.1.5.4 茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯2.1.5.5 2.1.5.5 氯化聚乙烯氯化聚乙烯2.1.5 其他种类的聚乙

4、烯高分子材料高分子材料2.1.5.6 2.1.5.6 氯磺化聚乙烯氯磺化聚乙烯氯磺化聚乙烯是白色海绵状弹性固体，具有优良的耐氧、耐臭氧性，因此耐大气老化性比聚乙烯有明显的提高，其耐热性、耐油性、阻燃性比聚乙烯也有明显改善，有限氧指数可提高到3036。2.1.5 其他种类的聚乙烯高分子材料高分子材料2.1.5 其他种类的聚乙烯2.1.5.7 2.1.5.7 乙烯共聚物乙烯共聚物（1）乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（2）乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（3）乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（4）乙烯-丙烯酸类共聚物（5）乙烯-乙烯醇共聚物（6）离子聚合物高分子材料高分子材料2.2 聚丙烯12聚丙烯的结构聚丙烯的结构聚丙烯的性

5、能聚丙烯的性能3聚丙烯的加工性能聚丙烯的加工性能4聚丙烯的改性聚丙烯的改性高分子材料高分子材料聚丙烯为线型结构，其分子式为：2.2.1 聚丙烯的结构高分子材料高分子材料2.2.1 聚丙烯的结构高分子材料高分子材料2.2.2 聚丙烯的性能高分子材料高分子材料2.2.3 聚丙烯的加工性能高分子材料高分子材料（1）聚丙烯共聚物（2）聚丙烯合金2.2.4 聚丙烯的改性高分子材料高分子材料（3）聚丙烯接枝改性（4）聚丙烯表面改性（5）填充聚丙烯（6）增强聚丙烯2.2.4 聚丙烯的改性高分子材料高分子材料（7）茂金属聚丙烯（8）聚丙烯的其他改性方法2.2.4 聚丙烯的改性高分子材料高分子材料2.3 其他聚

6、烯烃12聚聚1-1-丁烯丁烯聚聚4-4-甲基甲基 -1-1-戊烯戊烯34环烯烃共聚物环烯烃共聚物聚烯烃对环境的影响聚烯烃对环境的影响高分子材料高分子材料2.3.1 聚1-丁烯聚1-丁烯的英文缩写为PB，其分子式为：聚1-丁烯与其他聚烯烃相比，具有以下特点：具有刚性；较高的拉伸强度；好的耐热性；良好的抗化学腐蚀性及抗应力开裂性；优良的抗蠕变性，反复绕缠而不断，即使在提高温度时，也具有特别好的抗蠕变性；具有与超高相对分子质量聚乙烯相媲美的非常好的耐磨性；可容纳大量的填料。因此可用于生产管道、薄膜、板材和各种容器等，特别是它可在90100的温度下长期使用。高分子材料高分子材料2.3.2 聚4-甲基

7、-1-戊烯聚4-甲基-1-戊烯的英文缩写为P4MP。制备聚4-甲基-1-戊烯的基本原料是丙烯，由丙烯首先制成4-甲基-1-戊烯，再由它聚合而成等规的聚4-甲基-1-戊烯。聚4-甲基-1-戊烯可以注射成型，也可挤出和吹塑成型。高分子材料高分子材料环烯烃共聚物，简称COC，生产COC的单体主要是降冰片烯 （NB）或二聚环戊二烯（DCPD）及共聚单体乙烯和丙烯等。由于COC树脂的高透明性、低介电常数、优良的耐热性、耐化学性、熔体流动性、阻隔性及尺寸稳定性等，并且焚烧时不产生有害气体，利用这些特性可开发用作光盘、机械用透镜等光学材料，药品容器、食品保护膜、收缩膜等膜用材料。2.3.3 环烯烃共聚物高分

8、子材料高分子材料2.3.4 聚烯烃对环境的影响以环境保护为目的，对聚烯烃进行改性有以下措施和途径：聚烯烃与淀粉等天然可降解的高分子化合物进行共混；聚烯烃与完全可生物降解塑料进行共混；在聚烯烃中添加适当助剂进行改性后，在光、热、化学等作用下的降解。高分子材料高分子材料2.4 聚氯乙烯12聚氯乙烯的结构聚氯乙烯的结构聚氯乙烯的性能聚氯乙烯的性能3聚氯乙烯的成型加工聚氯乙烯的成型加工4聚氯乙烯的添加剂聚氯乙烯的添加剂5改性聚氯乙烯改性聚氯乙烯6聚氯乙烯对环境的影响聚氯乙烯对环境的影响高分子材料高分子材料2.4 聚氯乙烯高分子材料高分子材料聚氯乙烯树脂为无定形结构的热塑性树脂，结晶度最多不超过10%分

9、子键中各单体基本上是头-尾相接，其分子式为由于聚氯乙烯分子链中含有电负性较强的氯原子，增大了分子链间的相互吸引力，同时由于氯原子的体积较大，有明显的空间位阻效应，就使得聚氯乙烯分子链刚性增大，所以聚氯乙烯刚性、硬度、力学性能较聚乙烯都会提高；由于氯原子的存在，还赋予了聚氯乙烯优异的阻燃性能，但其介电常数和介电损耗比聚乙烯大。2.4.1 聚氯乙烯的结构高分子材料高分子材料2.4.2 聚氯乙烯的性能高分子材料高分子材料聚氯乙烯可以采用挤出、吹塑、注塑、压延、搪塑、发泡、压制、真空成型等方法进行加工。由于聚氯乙烯热稳定性差，易受光和热的作用而脱去氯化氢，致使产品性能下降，因此加工成型时必须添加稳定剂

10、以减少其热分解。由于聚氯乙烯熔体黏度高，为改善其加工流动性，减少聚合物分子链间的内外摩擦力，在聚氯乙烯当中应加入适量的润滑剂以改善物料的加工性能。2.4.3 聚氯乙烯的成型加工高分子材料高分子材料（1）稳定剂（2）增塑剂2.4.4 聚氯乙烯的添加剂高分子材料高分子材料2.4.4 聚氯乙烯的添加剂（3）润滑剂（4）填料及其他添加剂高分子材料高分子材料2.4.5 改性聚氯乙烯高聚合度聚氯乙烯氯化聚氯乙烯聚偏氯乙烯树脂（PVDC）氯乙烯共聚物聚氯乙烯合金高分子材料高分子材料 2.4.6 聚氯乙烯对环境的影响高分子材料高分子材料2.5 聚氯乙烯对环境的影响12聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡

11、沫塑料3高抗冲聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯4ABSABS树脂树脂5其他苯乙烯系树脂其他苯乙烯系树脂6聚苯乙烯对环境的影响聚苯乙烯对环境的影响高分子材料高分子材料2.5.1.1 2.5.1.1 聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的结构聚苯乙烯是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的，简称PS。2.5.1.2 2.5.1.2 聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能2.5.1 聚苯乙烯高分子材料高分子材料2.5.1.3 2.5.1.3 聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯由于其成型温度范围宽且流动性、热稳定性好，所以可以用多种方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等。由于聚苯乙烯的吸湿率很低，因此加工前一般不需要干燥

12、，如果需要制成透明度高的制品时，才需干燥。聚苯乙烯在成型过程中，分子链易取向，但在制品冷却定型时，取向的分子链尚未松弛完成，因此易使制品产生内应力。聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡。2.5.1 聚苯乙烯高分子材料高分子材料2.5.2 聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯还可通过发泡成型来制备包装材料及绝热保温材料。聚苯乙烯的泡沫制品也是其树脂的主要用途。其发泡方法主要有两种。第一种方法是首先把聚苯乙烯树脂制备成含有发泡剂的珠粒，称为可发性聚苯乙烯 （EPS），可广泛应用于运输、建筑、保温、隔热、防震材料以及包装材料等；第二种方法是直接将发（如偶氮化合物、碳酸铵等）及其他助剂与聚苯乙烯混合均匀，然后

13、通过挤出发泡、冷却定型即可，其主要产品为片材、仿木型材等。高分子材料高分子材料高抗冲聚苯乙烯的英文缩写为HIPS高抗冲聚苯乙烯的组成为聚苯乙烯和橡胶。其制备方法有两种，分别为机械共混法和接枝聚合法。高抗冲聚苯乙烯除了冲击性能优异外，还具有聚苯乙烯的大多数优点，如尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、制品光泽度高、易着色等，但其拉伸强度、光稳定性、氧渗透率较差。2.5.3 高抗冲聚苯乙烯高分子材料高分子材料ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，简称ABS。2.5.4.1 ABS2.5.4.1 ABS的性能的性能2.5.4 ABS树脂详见教材P60高分子材料高分子材料2.5.4 ABS树脂2.

14、5.4.2 ABS2.5.4.2 ABS树脂的成型加工性树脂的成型加工性加工特性 ABS是无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体比例不同，因此加工温度范围较宽。 加工方法 ABS的加工性能优良，可以用各种成型方法来加工。高分子材料高分子材料2.5.5.1 AS2.5.5.1 AS树脂树脂2.5.5.2 AAS2.5.5.2 AAS树脂树脂AAS也称ASA，是丙烯腈、丙烯酸酯和苯乙烯三种单体组成的热塑性塑料，它是将聚丙烯酸酯橡胶的微粒分散于AS中的接枝共聚物，橡胶含量约30%。2.5.5 其他苯乙烯系树脂高分子材料高分子材料2.5.5.3 ACS2.5.5.3 ACS树脂树

15、脂2.5.5 其他苯乙烯系树脂高分子材料高分子材料2.5.5 其他苯乙烯系树脂2.5.5.4 AES2.5.5.4 AES树脂树脂2.5.5.5 2.5.5.5 茂金属聚苯乙烯茂金属聚苯乙烯茂金属聚苯乙烯为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂，茂金属聚苯乙烯可用注塑方法成型加工。高分子材料高分子材料聚苯乙烯塑料或聚苯乙烯泡沫塑料是世界上应用最广泛的塑料之一，产量在塑料中仅次于聚氯乙烯及聚乙烯，居第三位，聚苯乙烯广泛用作各种的包装材料、广告装潢、泡沫保温材料、家电和办公用品缓冲包装材料、容器及一次性餐具等，由于聚苯乙烯泡沫塑料多属一次应用，不仅造成资源浪费，由于聚苯乙烯泡沫塑料密度小，

16、质量轻，废弃物所占体积大，不易降解，埋在地下则由于聚苯乙烯不易老化腐烂，也不易被微生物降解，就会破坏土壤结构，造成严重环境污染。废弃聚苯乙烯的回收和再生利用方法主要有物理法和化学裂解法。2.5.6 聚苯乙烯对环境的影响高分子材料高分子材料2.6 丙烯酸类树脂12聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯的改性品种聚甲基丙烯酸甲酯的改性品种高分子材料高分子材料2.6.1 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，缩写为PMMA。聚甲基丙烯酸甲酯的聚合方法主要是悬浮聚合，其次是本体聚合、溶液聚合及乳液聚合。聚甲基丙烯酸甲酯具有高度的透光性、透光率是所有塑料材料中最高的，并且有良好的耐候性

17、，因此在航空工业中得到了应用。此外!还可用作光导纤维以及各种医用、军用、建筑用玻璃等。高分子材料高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯的分子结构式为（1）加工特性 聚甲基丙烯酸甲酯属非牛顿流体，熔体黏度比较高，其黏度随温度的上升和剪切速率的增大都会明显降低，所以改变以上两种因素都可取得良好的加工流动性。因此加工过程中的工艺条件要严格控制。（2）加工方法 聚甲基丙烯酸甲酯的成型方法可采用注塑、挤出、浇注、热成型等方法。2.6.1 聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料高分子材料其他丙烯酸类聚合物有聚-氟代丙烯酸甲酯、聚-氯代丙烯酸甲酯、聚-氰基丙烯酸甲酯等。聚-氟代丙烯酸甲酯的拉伸强度、冲击强度都较高，透明性也较好，同

18、时还具有很好的耐热性。聚-氯代丙烯酸甲酯具有较好的耐热性、表面硬度，且耐擦伤，可以用来制作耐热的透明板材。聚-氰基丙烯酸甲酯是一种快速黏合剂，能够粘接复杂的零件，且有很好的耐热性和耐溶剂性，但耐老化性不好，在黏合部位不能经常与水接触。2.6.2 其他丙烯酸类聚合物高分子材料高分子材料2.7 酚醛树脂12酚醛树脂的合成酚醛树脂的合成酚醛树脂的固化酚醛树脂的固化3酚醛树脂的性能酚醛树脂的性能4酚醛树脂的成型加工酚醛树脂的成型加工高分子材料高分子材料2.7.1.1 2.7.1.1 热塑性酚醛树脂的合成热塑性酚醛树脂的合成2.7.1 酚醛树脂的合成最终得高分子材料高分子材料2.7.1.2 2.7.1.

19、2 热固性酚醛树脂的合成热固性酚醛树脂的合成2.7.1 酚醛树脂的合成高分子材料高分子材料2.7.2 酚醛树脂的固化2.7.2.1 2.7.2.1 热固性酚醛树脂的固化热固性酚醛树脂的固化2.7.2.2 2.7.2.2 热塑性酚醛树脂的固化热塑性酚醛树脂的固化高分子材料高分子材料2.7.3 酚醛树脂的性能强度及弹性模量都比较高，长期经受高温后的强度保持率高，使用温度高。但质脆，抗冲击性能差，需加入填充增强剂。耐化学药品性能优良，可耐有机溶剂和弱酸弱碱，但不耐浓硫酸、硝酸、强碱及强氧化剂的腐蚀。电绝缘性能较好，有较高的绝缘电阻和介电强度，所以是一种优良的工频绝缘材料，但其介电常数和介电损耗比较大

20、。酚醛树脂的蠕变小，尺寸稳定性好，且阻燃性好，发烟量低。由于树脂结构中含有许多酚基，所以吸水性较大。高分子材料高分子材料酚醛树脂的成型加工方法主要有模压成型、层压成型和泡沫成型等。酚醛模压塑料酚醛层压塑料酚醛泡沫塑料2.7.4 酚醛树脂的成型加工高分子材料高分子材料2.8 氨基树脂12脲甲醛树脂脲甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂高分子材料高分子材料2.8.1 脲甲醛树脂脲甲醛树脂是用脲（尿素）与甲醛缩聚制成的一种氨基树脂。脲甲醛树脂的合成反应分为两个步骤，即加成反应和缩聚反应。其合成与固化过程遵循体型缩聚反应的规律，即主要由加成反应和缩合反应两步得到线型或带有支链的聚合物，然后在成型过

21、程中通过加热和加入草酸、苯甲酸、邻苯二甲酸等作为固化剂形成交联的结构。脲甲醛树脂为水溶性树脂，容易固化。脲甲醛树脂具有表面硬度高、耐刮伤、易着色、耐弱酸弱碱及油脂等介质、耐电弧、耐燃以及固化后无毒、无臭、无味等特点，且本身呈透明状，因此可制成表面粗糙度低、色彩鲜明的制品。高分子材料高分子材料三聚氰胺甲醛树脂又称蜜胺树脂，它是在碱性条件下，三聚氰胺和甲醛通过缩聚反应而得到的产物。它的合成原理与脲甲醛相似，即第一步是由三聚氰胺和甲醛进行加成反应，生成以三羟甲基衍生物为主的产物，然后三羟甲基衍生物进一步缩聚形成树脂。三聚氰胺甲醛树脂可用来制造模塑料、层压塑料黏合剂、清漆以及涂料等，用玻璃布或石棉增强

22、的三聚氰胺甲醛树脂可制作耐热的电器及结构材料。2.8.2 三聚氰胺甲醛树脂高分子材料高分子材料2.9 环氧树脂12环氧树脂的特性环氧树脂的特性环氧树脂的种类环氧树脂的种类3环氧树脂的固化剂环氧树脂的固化剂4环氧树脂的其他辅助剂环氧树脂的其他辅助剂5环氧树脂的加工性能环氧树脂的加工性能高分子材料高分子材料环氧树脂的固化体系主要由环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、增强剂及填充剂等组成，并且有以下特性：2.9.1 环氧树脂的特性具有多样化的形式黏附力强收缩率低力学性能化学稳定性电绝缘性能尺寸稳定性耐霉菌高分子材料高分子材料2.9.2.1 2.9.2.1 缩水甘醚类环氧树脂缩水甘醚类环氧树脂（

23、1）双酚A型环氧树脂2.9.2 环氧树脂的种类高分子材料高分子材料（2）酚醛多环氧树脂（3）双酚-型环氧树脂2.9.2 环氧树脂的种类高分子材料高分子材料（4）其他的多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂间苯二酚型环氧树脂间苯二酚-甲醛型环氧树脂三羟苯基甲烷型环氧树脂四溴二酚基丙烷型环氧树脂 四酚基乙烷型环氧树脂2.9.2 环氧树脂的种类高分子材料高分子材料2.9.2 环氧树脂的种类2.9.2.2 2.9.2.2 缩水甘油酯类环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂2.9.2.3 2.9.2.3 缩水甘油胺类环氧树脂缩水甘油胺类环氧树脂四缩水甘油甲基二苯胺环氧树脂三缩水甘油对氨基苯酚环氧树脂 三聚氰酸环氧树脂高分

24、子材料高分子材料2.9.2.4 2.9.2.4 线型脂肪族环氧树脂线型脂肪族环氧树脂2.9.2.5 2.9.2.5 脂环族环氧树脂脂环族环氧树脂2.9.2.6 2.9.2.6 新型环氧树脂新型环氧树脂2.9.2 环氧树脂的种类高分子材料高分子材料（1）多元胺类固化剂（2）酸酐类固化剂2.9.3 环氧树脂的固化剂详见教材P82高分子材料高分子材料2.9.3 环氧树脂的固化剂（3）阴离子及阳离子型固化剂（4）树脂类固化剂（5）其他固化剂高分子材料高分子材料为了改进环氧树脂的工艺性能和固化产物的物理机械性能以及降低成本，除了固化剂之外，往往还需要在树脂体系中加入适量的其他辅助剂，如稀释剂、增塑剂、增韧剂、增强剂及填充剂等。3.9.4 环氧树脂的其他辅助剂高分子材料高分子材料环氧树脂的成型方法很多，如压制、浇注、注塑、层压、浸渍、传递模塑成型等成型方法，也可进行涂装（溶液、水性、粉末）、黏结等二次加工。环氧树脂主要可应用于增强塑料、浇注塑料、泡沫塑料、黏合剂、涂料等。玻璃纤维增强的环氧树脂又称为环氧玻璃钢，是环氧树脂的最大用途之一，它具有与基材黏结力强、形状稳定性好等特点，可用于大型壳体。2.9.5 环氧树脂的加工性能高分子材料高分子材料2.10 不饱和聚酯12不饱和聚酯的合成原料不饱和聚酯的合成原料不饱和聚酯树脂的固化不饱和聚酯树脂的固化3