通用热塑性塑料

关于通用热塑性塑料

通用热塑性塑料是指综合性能较好、耐热温度在100℃以下、力学性能一般、产量大、应用范围广泛、价格低的一类塑料材料。主要包括聚乙烯类、聚丙烯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类塑料，产量占塑料总量的80％以上。

第2页,共135页，2024年2月25日，星期天1.1聚乙烯类塑料简介

聚乙烯是由乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物（Polyethylene,PE），其产量占合成塑料总量的20％左右。聚乙烯的主要品种有：低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及茂金属聚乙烯(m-PE)。第3页,共135页，2024年2月25日，星期天PE为线性聚合物，属于高分子长链脂肪烃，分子对称无极性，分子间作用力小，力学性能不高，电绝缘性好，熔点低，印刷性不好。1.2.1PE的结构第4页,共135页，2024年2月25日，星期天各种聚乙烯的结构与性能比较表类型密度/g.cm-3熔点结晶度制品低密度聚乙烯0.91—0.925105℃65%薄膜（食品袋、农地膜）高密度聚乙烯0.95—0.97135℃80－90%瓶、管、棒等（硬性）线形低密度聚乙烯0.916－0.9265－75％薄膜（拉伸、撕裂、穿刺强度高，延展性好）第5页,共135页，2024年2月25日，星期天（1）一般性能

PE塑料无味，无毒，外观呈乳白色，手感如蜡，吸水率低，小于0.01％，易燃，氧指数仅为17.4。燃烧时低烟，有少量熔融滴落，火焰上黄下蓝，有石蜡气味。

第6页,共135页，2024年2月25日，星期天（2）力学性能

力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕变性能不好，抗冲击性能和耐穿刺性能较好。

第7页,共135页，2024年2月25日，星期天(3)热学性能

PE的耐热性不高；

PE的耐低温性好；

PE的线膨胀系数为塑料中较大的，热导率为塑料中较高的。

第8页,共135页，2024年2月25日，星期天(4)电学性能

PE无极性，在电场中极化响应可瞬间发生，介电损耗角正切很小，且随温度和频率变化极小，是高频电子元器件的优秀材料。

PE耐电晕性好，介电强度高，可用作高压绝缘材料。第9页,共135页，2024年2月25日，星期天抗电晕性是指将聚合物置於空气中的电极间施加高频、高电压，让发生的电子冲突材料表面，以便在树脂表面上形成活性基而发生氧化破坏，材料抵抗这种破坏的能力即称为抗电晕性，施加电极为数十kV左右，电极与样本距离则从数mm到数十mm。介电强度：聚合物作为绝缘材料用于电气设备和器件上时，击穿电压与绝缘体厚度的比值，即材料能长期承受的最大强度。抗电弧性是指聚合物作为绝缘材料使用时抵抗电弧烧穿的能力。

第10页,共135页，2024年2月25日，星期天(5)环境性能

PE具有良好的化学稳定性，常温下可耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，但不耐强氧化剂。

PE在60℃以下不溶于一般溶剂，但与脂肪烃，芳香烃，卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂（环境应力开裂）。

第11页,共135页，2024年2月25日，星期天1.3聚乙烯类塑料的成型加工

1.3.1PE的加工方法

PE可用注塑、挤出、吹塑、压制等方法成型。

第12页,共135页，2024年2月25日，星期天(1)挤出成型也称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。挤出法几乎能成型所有热塑性塑料和某些热固性塑料，挤出制品占热塑性塑料制品的40～50％。挤出法还可以用于塑化造粒、着色和共混等。第13页,共135页，2024年2月25日，星期天（2）注射成型

将热塑性或热固性塑料，在料筒内控制好加热温度，使其熔融塑化，然后在压力作用下，通过喷嘴注入模具型腔内，熔体在模具内冷却定型或固化，开模后取出制品。注射成型是一种高度发展和自动化的加工方法，利用这一技术能以最佳化的成本生产出高质量的产品。

第14页,共135页，2024年2月25日，星期天第15页,共135页，2024年2月25日，星期天第16页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）吹塑成型：

将塑料挤成薄管,然后趁热用压缩空气将塑料吹胀,再经冷却定型后而得到的筒状薄膜制品。这种薄膜的性能处于定向膜同流延膜之间:

强度比流延膜好,热封性比流延膜差。吹塑薄膜的一般规格是:厚度0.01～0.25mm,折径10～5000mm。第17页,共135页，2024年2月25日，星期天第18页,共135页，2024年2月25日，星期天PE的吸水率低，加工前无需干燥处理。

PE熔体为非牛顿流体，粘度随温度的变化波动较小，而随剪切速率的增加呈线性下降。PE的加工温度低，粘度大小适中，分解温度低，在惰性气体中300℃下也不分解，是一种加工性能很好的塑料。PE制品在冷却过程中容易结晶，PE的成型收缩率大，在设计模具时需注意。

1.3.2PE的加工特性

第19页,共135页，2024年2月25日，星期天1.5.1茂金属聚乙烯(m-PE)返回

所谓茂金属催化剂是甲基铝氧化物催化剂的缩写MAO，茂金属催化剂的特点是活性中心单一，活性相同，可以制备分子量分布很窄和高度立体规整的聚合物，对聚合物分子量、分子量分布、立体规整结构、共聚单体含量及分布，都可以实现精密的控制。

第20页,共135页，2024年2月25日，星期天使用茂金属(MAO)为聚合催化剂生产出来的聚乙烯在性能上与传统的Ziegler－Natta催化剂聚合而成的PE有显著的不同：(1)mPE结晶度高，强度高、韧性好、刚性好；(2)mPE的透明性好，树脂清洁度高；(3)mPE的分子量分布窄；

(4)mPE树脂的耐应力开裂性优，可超过1000h，常常用作其它聚烯烃的耐应力改性剂使用；第21页,共135页，2024年2月25日，星期天1.5.2超高分子量聚乙烯

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下，聚合而成的粘均分子量大于150万的线形结构的热塑性塑料。综合性能优越，被称为“令人惊异”的工程塑料。

第22页,共135页，2024年2月25日，星期天超高分子量聚乙烯具有以下特点：（1）摩擦系数小，不粘附性好；

（2）抗冲击强度高，尤其是低温抗冲击性优异，是目前已知塑料中最高的；（3）优异的化学稳定性；除极少数溶剂对其有腐蚀性外，常见的无机、有机酸、碱、盐和有机溶剂对这种材料都没有腐蚀性；（4）优异的抗老化性能，在自然日照条件下老化寿命为50年；（5）适温性宽，可长期在-269℃到80℃的温度下工作。缺点：硬度低，加工困难，抗蠕变性差。第23页,共135页，2024年2月25日，星期天1.5.3交联聚乙烯

交联聚乙烯是由聚乙烯分子通过辐射、过氧化物或硅烷类交联剂引发化学反应，形成网状或体型结构的热固性塑料，受热后不再软化。交联技术是提高PE性能的一种重要技术。经过交联改性可使其性能得到大幅度的改善。第24页,共135页，2024年2月25日，星期天交联PE的制备方法

辐射交联法使用高能射线打断PE中C一C键和C一H键,产生自由基引发交联。

过氧化物交联法

通过过氧化物高温分解而引发一系列自由基反应，从而使PE发生交联。第25页,共135页，2024年2月25日，星期天

硅烷交联法

利用含有双链的乙烯基硅烷在引发剂的作用下与熔融的聚合物反应，形成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下，遇水发生水解，从而形成网状的氧烷链交联结构。

第26页,共135页，2024年2月25日，星期天1.5.4氯化聚乙烯（CPE）NEXT

氯化聚乙烯(chlorinatedpolyethylene)是PE大分子中的氢原子被氯原子部分取代的一种无规聚合物，可视为乙烯、氯乙烯和1，2-二氯乙烯三元聚合物，几乎不存在双键结构。具有优良的耐侯性、耐臭氧性、耐磨性、电绝缘性、耐化学药品性、耐寒性和阻燃性。

第27页,共135页，2024年2月25日，星期天氯化聚乙烯目前的应用领域主要有：①用作半硬质或软质聚氯乙烯等树脂的不迁移性增塑剂，改善它们的耐冲击性；②用作聚烯烃的阻燃剂；③用作PE、PP等非极性聚合物与极性聚合物PVC的相容剂；④作为非硫化橡胶及特种橡胶使用。第28页,共135页，2024年2月25日，星期天

目前氯化聚乙烯的生产工艺有溶液法、气相法以及水相悬浮法等三种。氯化聚乙烯的氯化程度与其性能的关系：氯含量低于15％时是塑料；氯含量为16～24%时是热塑性弹性体；氯含量在25～48%之间为橡胶状弹性体；氯含量为49～58%时为皮革状聚合物；氯含量高至73%时则成为脆性树脂。作为橡胶弹性体，氯含量最好在30～40%范围内。目前商品氯化聚乙烯橡胶的含氯量大多在25～45％范围内。第29页,共135页，2024年2月25日，星期天？思考题1、如何判断某塑料原料是否为聚乙烯料？2、从聚乙烯的结构出发，讨论聚乙烯的性能特点（包括力学性能、电学性能、化学稳定性和环境性能、热学性能、加工性能等）？3、讨论聚乙烯的结构和分子量对其性能的影响。第30页,共135页，2024年2月25日，星期天2.1聚丙烯类塑料简介

聚丙烯是由丙烯单体自由基聚合而成的（Polypropylene,PP）。聚丙烯产量占合成塑料的第三位。第31页,共135页，2024年2月25日，星期天2.2.1PP的结构

PP为线性聚合物，其大分子链上甲基的空间位置不同，三种聚合物等规PP、间规PP和无规PP性能不同。分子对称无极性，分子间作用力小，力学性能一般，电绝缘性好，熔点低，印刷性不好。等规PP的结构规整，结晶能力强，速度快，晶体为球晶。结晶温度越高，形成球晶越大。

第32页,共135页，2024年2月25日，星期天iPPSPPAPP第33页,共135页，2024年2月25日，星期天(1)一般性能

PP塑料为白色蜡状固体，外观类似，但比PE更轻、更透明，易燃，氧指数仅为18。离火继续燃烧，火焰上黄下蓝，有少量黑烟，有熔融滴落，有石油气味。第34页,共135页，2024年2月25日，星期天(2)力学性能

PP的力学性能较好，其拉伸强度超过PE和PS;PP的低温抗冲击性能差;PP制品对缺口敏感;PP有突出的抗弯曲疲劳性能;PP抗蠕变性能较好。第35页,共135页，2024年2月25日，星期天全同PP结晶度越高，制品刚性、硬度和强度等性能越好，但冲击性能和透明度下降。球晶尺寸对PP制品的性能影响很大。球晶越大，冲击强度越低、透明性越差。工业PP分子量越高，力学性能如拉伸强度和熔体粘度增大，但屈服强度、硬度、刚性和熔化温度降低、脆化温度下降。工业上PP分子量的大小也常用熔体流动速率(MFR)来表示。第36页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）热学性能PP的耐热性良好；

PP的耐低温性不好；PP的线膨胀系数为塑料中较大的，热导率中等。

第37页,共135页，2024年2月25日，星期天（4）电学性能

PP为非极性聚合物，电绝缘性优良，耐电弧性好。

PP电性能受湿度、温度和频率影响小，可用作海底电缆的绝缘材料。

第38页,共135页，2024年2月25日，星期天（5）环境性能

PP具有良好的耐化学腐蚀性；

PP耐应力开裂性较好；

PP耐候性不好。第39页,共135页，2024年2月25日，星期天在PP中存在二价或二价以上的金属离子能加速其氧化过程，不同金属离子对PP氧化活性的强弱次序如下：

Cu2+>Mn2+>Mn3+>Fe2+>Ni2+>CO2+

在铜离子存在下，PP氧化速度显著增长，即使有抗氧化剂存在也无法消除铜离子的影响，称为“铜害”。通常需添加金属离子钝化剂。第40页,共135页，2024年2月25日，星期天2.3聚丙烯类塑料的成型加工

2.3.1PP的加工特性

1.PP的吸水率低，加工前无需干燥处理。

2.PP熔体的粘度不大，比较容易加工。

3.PP熔体假塑性流体，非牛顿性比PE显著，表观黏度随剪切速率增大而迅速下降。PP熔体黏度对温度的敏感性不大。

第41页,共135页，2024年2月25日，星期天4.分子量分布范围宽的聚丙烯比分布窄的更对剪切敏感，因而具有宽范围分子量分布的材料在注塑过程中更易于加工。某些特定的用途，特别是纤维，则要求窄范围的分子量分布。

第42页,共135页，2024年2月25日，星期天5.PP熔体强度较低，吹塑成型中空容器比较困难。6.PP在高温下对氧特别敏感，为防止加工过程中发生热降解，需加入抗氧化剂。7.PP制品成型收缩率大，在设计模具和确定工艺条件时需注意。第43页,共135页，2024年2月25日，星期天2.3.2PP的加工方法

PP可用注塑、挤出、吹塑、层压、流延等多种方法成型。注塑成型一般采用中等分子量、MFR为3～4.5g/10min的PP，注塑温度为200～275℃。挤出成型采用低MFR的PP，成型温度为180～260℃。第44页,共135页，2024年2月25日，星期天

2.4.1

注塑制品

聚丙烯的主要用途是生产注塑制品，其中用于货物的周转箱是其主要用途，此外还有日用消费品、医疗器械（一次性针筒）、汽车部件(汽车内饰件，如仪表盘；挡泥板、通风管、风扇；保险杠）、家用电器部件、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）和家具等。第45页,共135页，2024年2月25日，星期天2.4.2薄膜类制品

PP薄膜按照制造方法可分为流延膜（CPP）、吹塑膜（IPP）和双向拉伸膜（BOPP）。

由于拉伸分子定向，BOPP薄膜的物理稳定性、机械强度、气密性较好，透明度和光泽度较高，坚韧耐磨，是目前应用最广泛的印刷薄膜，一般使用厚度为20～40μｍ。其主要缺点是热封性差。

第46页,共135页，2024年2月25日，星期天工艺流程：原料→挤出→流延→纵向拉伸→横向拉伸→切边→电晕处理→收卷→陈化→分切→成品。第47页,共135页，2024年2月25日，星期天2.4.5纤维制品

无纺布是新兴的纺织品，也称非织造物，近年来在世界范围内得到迅速发展。其中丙纶居第一位。丙纶无纺布强度高，耐磨性好，密度低，覆盖能力强，广泛用于室内装饰品（桌布、台布、窗帘床垫等）；医疗卫生用品（卫生巾、婴儿尿不湿、手术衣、口罩、绷带等）以及工业用土工布、汽车内装饰布、地毯等。第48页,共135页，2024年2月25日，星期天PP纤维主要包括单丝、扁丝和纤维三类。

PP纤维制品的一个重要用途即用于建筑方面，如混凝土/砂浆抗裂防渗聚丙烯纤维

第49页,共135页，2024年2月25日，星期天聚丙烯是汽车用塑料中用量最大、发展速度最快的品种之一。保险杠是最具代表性的聚丙烯汽车零部件之一，也是聚丙烯在汽车上用量最大的制件之一。汽车用聚丙烯类塑料第50页,共135页，2024年2月25日，星期天

根据汽车的使用要求，保险杠应同时具备耐冲击、耐热、耐老化、耐低温、刚性好等特点。为此，保险杠用聚丙烯以及抗冲击共聚物以及共混改性的专用料为主。目前，随着聚丙烯聚合技术的发展，共聚聚丙烯的产量不断增加，以共聚聚丙烯作为基础树脂进行改性生产保险杠专用料已越来越普遍。第51页,共135页，2024年2月25日，星期天PP的结晶性使其制品的光泽和透明性差，外观缺少美感，在透明包装、日用品等应用领域的发展受到制约。而PP经过透明改性后，不仅可承袭其质轻、价廉、卫生、耐高温、易加工成型等优点，且透明性和表面光泽度可与其他一些透明树脂(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)相媲美，性能价格比也优于PC、PS、PET等。高透明聚丙烯塑料第52页,共135页，2024年2月25日，星期天目前获得高透明PP主要通过以下3个途径：

1、在PP树脂中加入透明剂；

2、利用Z-N催化剂生产本身具有优异透明性的无规共聚PP产品；

3、采用茂金属催化剂生产高透明PP。

添加透明剂的方法是目前最活跃、最常用的使PP高透明化的有效方法。在PP中加入0.1％～0.4％的透明剂，既能使其透明性提高，又可以使其刚性提高，且热变形温度可达110℃。制品成型周期缩短，外观光泽度好。第53页,共135页，2024年2月25日，星期天2.5.1茂金属聚丙烯(m-PP)

茂金属聚丙烯是由茂金属催化剂与甲基铝氧烷助催化剂引发丙烯聚合得到的一类新型聚丙烯。特点：独特的间规立构规整性，流动性能好，强度高，耐热性好，熔点低，透明性和光泽度高，韧性好。

可用传统PP的加工方法，但料筒温度低30～40℃。第54页,共135页，2024年2月25日，星期天2.5.2共聚聚丙烯

共聚聚丙烯一般是在聚合釜内的PP均聚物中催化剂仍具有活性时加入第二、第三组分（乙烯、丁烯、己烯、辛烯等）得到的，有无规共聚、交替共聚、嵌段共聚和接枝共聚物。其性能是单一的PP难以达到的，是目前PP的发展趋势。

第55页,共135页，2024年2月25日，星期天丙烯和乙烯共聚的聚丙烯又可分为嵌段共聚和无规共聚两种，其英文缩写分别为PEBC和PERC。丙烯与乙烯的共聚物第56页,共135页，2024年2月25日，星期天PEBC在1962年由美国的Eastman公司首先工业化生产，是在单一的丙烯聚合后除去未反应的丙烯，再与乙烯聚合而得到的，实际上是由聚丙烯、聚乙烯和末端嵌段共聚物组成的混合物，乙烯含量占5%～20%（质量分数）。它既保持了一定程度的刚性，又提高了聚丙烯的抗冲击性能，特别是低温抗冲击性能，但透明度和光泽度下降明显。

第57页,共135页，2024年2月25日，星期天

无规共聚物——乙丙橡胶

由乙烯与丙烯以大致相同的比例，采用齐-纳催化剂进行共聚得到，作为橡胶材料使用，采用过氧化物硫化。硫化后的乙丙橡胶具有优异的耐侯性和耐臭氧性，耐热、耐寒、耐蒸汽、化学性能稳定，耐磨，压缩变形小，电绝缘性能优异。

第58页,共135页，2024年2月25日，星期天立构嵌段共聚物——乙丙塑料丙烯与乙烯的异质同晶体。以丙烯为主，乙烯含量为0.1％～7％，具有等规构型，结晶度可高达80%～85%。综合物理力学性能优良。主要用作大型容器、周转箱、机械零部件和中空吹塑容器等。

第59页,共135页，2024年2月25日，星期天2.5.3聚丙烯的填充与增强

一些无机填料加入到聚丙烯中，可降低其成本，改善其刚性、热变形温度、耐蠕变性能、线膨胀系数及成型收缩率等性能，但会引起拉伸和冲击强度及断裂伸长率下降。

常用无机填料有：

玻纤、碳酸钙、滑石粉、云母及木粉等。

第60页,共135页，2024年2月25日，星期天无机填料的表面处理及常用的表面处理剂进行表面处理的原因？常用的表面处理剂?第61页,共135页，2024年2月25日，星期天如玻纤增强PP管（FRPP管），硬度高，刚性好，弹性模量高，耐高温，适用于市政给排水，农业灌溉、腐蚀性液体的输送（如医药化工企业）以及安装复杂的工艺管道等增强第62页,共135页，2024年2月25日，星期天增强常用无碱或中碱玻纤，高碱玻纤的耐水性差，增强效果不如前者，但价廉。纤维直径一般为8～15微米，太细成本太高，太粗则影响增强作用。玻纤与树脂混合较难，故对混炼设备的要求较高。第63页,共135页，2024年2月25日，星期天乙烯与乙酸乙烯的共聚物（EVA）

乙烯与乙酸乙烯二单体混合物在过氧化物引发剂作用下，高压自由基聚合而成。

在PE大分子链中引入乙酸乙烯酯链段，PE大分子的规整性被破坏，结晶能力降低，提高了PE的冲击强度和印刷性。乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物中乙酸乙烯酯（VA）的含量不同，性能差别很大，用途也不同。第64页,共135页，2024年2月25日，星期天乙烯与丙烯酸乙酯的共聚物（EEA）

乙烯与丙烯酸乙酯在过氧化物引发剂作用下，高压自由基聚合而成，一般丙烯酸乙酯含量为5%～20%。EEA耐热性、耐环境应力开裂性、耐化学腐蚀性和低温柔韧性均优于EVA。

EEA可通过交联进一步提高耐热性、耐溶剂性、耐环境应力开裂性、抗蠕变性以及拉伸强度等力学性能。

第65页,共135页，2024年2月25日，星期天？思考题1、如何判断某塑料原料是否为聚丙烯料？2、从聚丙烯的结构出发，讨论聚丙烯的性能特点（包括力学性能、电学性能、化学稳定性和环境性能、热学性能、加工性能等）？3、试讨论聚丙烯的结晶度和球晶大小对制品性能的影响（包括力学性能、热学性能、光学性能等方面）？第66页,共135页，2024年2月25日，星期天3.1聚氯乙烯类塑料简介

聚氯乙烯是由氯乙烯单体在过氧化物、偶氮二异丁腈等引发剂的作用下，或在光、热作用下经自由基聚合而成的聚合物（PolyvinylChloride,PVC）。聚氯乙烯的合成以悬浮法为主，产量约占75％，微悬浮法糊树脂和本体法是两种新兴的聚合工艺。第67页,共135页，2024年2月25日，星期天PVC的合成图第68页,共135页，2024年2月25日，星期天按分子量的大小，聚氯乙烯树脂可分为:

（1）通用型（平均聚合度为500－1500）（2）高聚合度型（平均聚合度大于1700）

第69页,共135页，2024年2月25日，星期天按树脂形态不同可分为：

（1）粉状聚氯乙烯常用于生产压延、注塑和挤出制品；

（2）糊状聚氯乙烯常用于生产各种革类如人造革、地板革和壁纸等。

第70页,共135页，2024年2月25日，星期天按结构不同可分为：

（1）紧密型聚氯乙烯外观呈乒乓球状，吸收增塑剂能力低，主要用于硬质制品的生产。（2）疏松型聚氯乙烯外观呈棉花团状，增塑剂吸收快，易于塑化，加工性好，制品性能优异，主要用于软质制品的生产。第71页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）球型树脂内部由初级粒子疏松堆积，疏松程度与疏松型树脂相当。颗粒表面光滑，形态规整，绝大多数为球型，皮膜较厚，树脂流动性好，易于加工。是针对大口径管材、板材和型材直接挤出生产而开发的。（4）无皮型粒径与疏松型相近，树脂内部由初级粒子疏松堆积，孔隙率较多，表面皮膜少，不连续或无包覆，有利于增塑剂的吸收和加工。第72页,共135页，2024年2月25日，星期天3.2聚氯乙烯类塑料的结构性能

3.2.1PVC的结构

PVC分子链中含有强极性的氯原子，分子间作用力大，因此聚氯乙烯制品力学强度、刚度和硬度较高，且有优异的阻燃性能和耐化学腐蚀性，但其介电常数和介电随损耗角正切值高。

PVC的结晶度很低，一般只有5％－15％。第73页,共135页，2024年2月25日，星期天3.2.2PVC的性能

(1)一般性能

PVC树脂为一种白色或淡黄色的粉末，相对密度为1.35～1.45，难燃，氧指数高达45以上，离火即灭，火焰上端呈黄色，下端绿色。

第74页,共135页，2024年2月25日，星期天（2）力学性能PVC具有较高的硬度和力学性能，并随分子量增大而提高，但随温度的升高或增塑剂含量的增加而下降。

PVC的耐磨性一般。硬质PVC耐冲击性能较差。第75页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）热学性能

PVC的热稳定性很差，纯PVC树脂在140℃下即开始分解，到180℃分解加速，树脂变色，性能变差。氧气对其降解有促进作用。而纯PVC树脂熔融温度为160℃，因此其加工性能很差。

PVC的线膨胀系数较小，热导率较低。第76页,共135页，2024年2月25日，星期天（4）电学性能

PVC是一种电性能较好的聚合物，但由于其本身极性较大，介电常数、介电损耗角正切和体积电阻率较大，电绝缘性不如PE和PP，

PVC的电性能受温度和频率影响较大，耐电晕性不好，一般只适于中低压和低频绝缘材料。第77页,共135页，2024年2月25日，星期天（5）环境性能

PVC具有良好的化学稳定性，适合作化工防腐材料。

PVC在酯、酮、芳香烃和卤代烃中会溶胀或溶解，最好的溶剂为四氢呋喃和环己酮。

PVC在光、氧和热作用下易发生降解，制品会发生颜色变化：白色－粉红色－淡黄色－褐色－红棕色－红黑色－黑色。故需加入热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂。

第78页,共135页，2024年2月25日，星期天

聚氯乙烯在化学性质上是稳定的、中性的、无毒的。但它最致命的缺点是在生产、使用和处理过程中均会有毒氯化物的释放,如致癌物质二恶英(TCDD)。第79页,共135页，2024年2月25日，星期天3.3聚氯乙烯塑料的成型加工

3.3.1PVC的加工特性

（1）PVC吸湿小，流动性差。为了提高流动性，防止发生气泡，成型前最好将物料进行干燥。干燥可在烘箱内进行，干燥条件：80℃下，2～3h。（2）PVC熔体为非牛顿流体，粘度对剪切速率敏感。

第80页,共135页，2024年2月25日，星期天

3、极易分解，成型温度范围小。PVC在高温下加工，极易放出HCL，形成不稳定的聚烯结构。同时，HCL具有自催化作用，会使PVC进一步降解。另外，如果有氧存在或有铁、铝、锌、锡、铜和镉等离子存在，都会对PVC降解起催化作用，加速其老化。由于其腐蚀性和流动性特点，最好采用专用设备和模具。所有产品须根据需要加入不同种类和数量的助剂。第81页,共135页，2024年2月25日，星期天4、采用螺杆式注射机喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料。最好不带镶件，如有镶件应预热。5、模具浇注系统宜粗短，浇口截面宜大，不得有死角。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。模具须冷却，表面镀铬。第82页,共135页，2024年2月25日，星期天PVC加工技术的研究目前着力在三个方面：1、如何提制品的塑化度，使PVC在高温、高剪切的条件下加工也不分解；2、用高分子量的PVC加工型材、管材，以提高质量和降低成本；3、探讨低温高剪切的加工应用技术。第83页,共135页，2024年2月25日，星期天U-PVC管材特性1.质轻，搬运装卸便利，施工简易

PVC管材质很轻，搬运、装卸、施工便利，节省人工，施工费用低廉。2.耐化学药品性能优良

PVC管具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性，对于化学工业之用途甚为适用。3.流动阻力小

PVC管之壁面光滑，流体阻力小，其粗糙系数仅0.009，较其他管材低，在相同的流量下，管径可缩小。第84页,共135页，2024年2月25日，星期天4.机械强度大

PVC管的耐水压强度、耐外压强度等都非常高，适用于各种条件下的配管工程。5.电气绝缘性佳

PVC管具有优异的电气绝缘性能，适用于电线、电缆的保护套管。

UPVC管、管件适用场合

电缆护套管、工地结构工程、化学工业管道、供水工程、农业灌溉工程、排污、排水工程。第85页,共135页，2024年2月25日，星期天3.4.3PVC糊制品

用乳液聚合或悬浮聚合的方法可获得粒径较小的PVC树脂，将这种细微粒子的PVC树脂悬浮在液态增塑剂中，并配以色料、稳定剂、粘度抑制剂和填充剂等，可形成一种高分子非均匀分散体，称为PVC糊树脂。

可用于生产各种革类如人造革、地板革和壁纸等，乳胶制品如手套、玩具和密封垫等。第86页,共135页，2024年2月25日，星期天3.5.1高聚合度PVC

（1）结构：

高聚合度PVC与普通PVC结构基本相同，但分子量大（平均聚合度大于2000）、分子链长，分子链间的缠绕点增多，具有类似交联的结构，为可代替橡胶的热塑性弹性体。第87页,共135页，2024年2月25日，星期天（2）性能：

吸收增塑剂能力强；力学性能优异，拉伸强度和撕裂强度高；永久压缩形变小，回弹性高；耐热、耐寒和耐老化性能好；耐磨性好；加工性能差。第88页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）应用

注塑：生产高档鞋、旅游鞋底、凉鞋和密封垫等；挤出：生产耐热和耐寒电缆、耐压管、汽车和冰箱密封条；压延：生产高档人造革、防水膜等。

第89页,共135页，2024年2月25日，星期天3.5.2氯化PVC(CPVC)

氯化PVC为PVC氯化的产物，主要采用水相悬浮法生产。

CPVC耐热性、电绝缘性、阻燃性、耐腐蚀性、拉伸和弯曲等力学性能比PVC提高；但热稳定性、加工流动性和冲击性能变差。

第90页,共135页，2024年2月25日，星期天

CPVC可用普通PVC的加工设备进行加工，但其热分解倾向比PVC还大，所以加工工艺复杂，对加工设备要求较高。

CPVC的主要应用领域：

1、油田原油集输用管材

2、化工用耐温、耐腐蚀管道、板材及片材

3、热水温水用给排水管道

4、有严格消防要求的场合用材料

5、高压、超高压电力输送电缆护管

第91页,共135页，2024年2月25日，星期天3.5.3氯乙烯与其它单体共聚物（1）氯乙烯与乙酸乙烯共聚过氧化物引发二单体进行悬浮或溶液共聚，乙酸乙烯的引入起到内增塑作用，改善聚合物的熔体流动性，提高其韧性和耐寒性。主要用作唱片材料、耐腐蚀涂料和纤维等。（2）氯乙烯与丙烯共聚过氧化物引发二单体进行悬浮聚合，丙烯含量不超过10%。共聚物的熔体流动性、热稳定性、抗冲击性和透明性均优于PVC，但软化温度略有降低。第92页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）氯乙烯与丙烯酸酯类单体共聚可采用悬浮法或溶液法，共聚合物软化点比PVC高，熔体流动性、冲击韧性和耐寒性比PVC好，透明，可用于制造座舱玻璃和仪表面板等。（4）氯乙烯与偏二氯乙烯共聚可采用过氧化物、偶氮化合物或过硫酸盐为引发剂，悬浮或乳液聚合，共聚物的熔体流动性、韧性、耐油性、阻燃性和透明性较PVC好。透气性和透湿性小，适宜作密封性包材。第93页,共135页，2024年2月25日，星期天3.5.4交联改性

交联聚氯乙烯是由PVC树脂通过过氧化物引发或与易交联单体发生化学反应，形成网状或体型结构，以此来提高PVC制品的拉伸强度、硬度、耐磨性、耐蠕变性和尺寸稳定性、耐热性、耐老化性和耐溶剂性，扩大其使用范围，但扯断伸长率和冲击强度有所降低。如PVC泡沫塑料板：PVC先与MAH接枝反应，再与二异氰酸酯进行交联得到。第94页,共135页，2024年2月25日，星期天3.5.5PVC共混改性（1）PVC与ACR树脂共混

ACR树脂一般为MMA接枝到聚丙烯酸烷基酯（如乙酯、丁酯或异辛酯）上制得。常用作PVC的加工助剂，用量为1%-5%。（2）PVC与CPE树脂共混

CPE与PVC的相容性取决于CPE中含氯量：含氯量低于25%，与PVC相容性差；含氯量高于48%，与PVC相容性很好，可作PVC的增塑剂；含氯量在25%-48%范围，与PVC相容性适中，可作PVC的冲击改性剂。第95页,共135页，2024年2月25日，星期天？思考题1、如何判断某塑料原料是否为聚氯乙烯料？2、从聚氯乙烯的结构出发，讨论聚氯乙烯的性能特点（包括力学性能、电学性能、化学稳定性和环境性能、热学性能、加工性能等）?第96页,共135页，2024年2月25日，星期天4.1聚苯乙烯塑料简介

聚苯乙烯是20世纪30年代出现的塑料品种，由苯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物（Polystyrene,PS）。聚苯乙烯产量居合成塑料第四位。聚苯乙烯的主要品种有：普通聚苯乙烯（GPPS），可发性聚苯乙烯(EPS)。

第97页,共135页，2024年2月25日，星期天4.2.1PS的结构

PS为典型的线性热塑性聚合物，分子主链为饱和烃，侧基为苯环，使得分子链运动困难，因此PS为硬而脆的聚合物，在室温下质硬而透明。其产品易产生内应力，在存放或使用的过程中易产生银纹，甚至应力开裂。第98页,共135页，2024年2月25日，星期天

PS的苯基对主链的僵化效应使PS具有较高的玻璃化温度（80～82℃）。

PS的苯基使得分子主链上的a氢原子活化，易于被空气中的氧氧化；但苯基的存在使得PS具有较高的耐辐射性。

第99页,共135页，2024年2月25日，星期天4.2.2PS的性能

（1）一般性能

PS无色透明，无延展性，制品质硬似玻璃，落地或敲打会发出类似金属地声音，故被称作“响胶”；能断不能弯曲，断口处呈现蚌壳色银光；吸水率为0.02％；易燃，离火可继续燃烧，火焰呈橙黄色并有浓黑烟柱，燃烧时塑料软化、起泡、成为稀液体并带有松节油气味，吹熄后可拉长丝。

第100页,共135页，2024年2月25日，星期天（2）力学性能

PS硬而脆，无延展性；

PS拉伸强度为通用热塑性塑料中最高的，冲击强度很小，易出现应力开裂；

PS耐磨性差，抗蠕变性能一般；

PS力学性能受温度影响较大，拉伸、压缩、弯曲和冲击强度随温度升高而降低。

PS经退火热处理可减少内应力，提高力学强度、负荷变形温度及降低受溶剂侵蚀引起的开裂。

第101页,共135页，2024年2月25日，星期天（3）光学性能

PS透明性好，透光率可达88％～92％，与PC,PMMA并称三大透明材料。由于苯环的存在，PS折光率较大，赋予了PS制品良好的光泽，但储存时易发黄。第102页,共135页，2024年2月25日，星期天（4）热学性能PS的耐热性不好，热变形温度只有70～98℃，只可在60～80℃范围内长期使用；PS的耐低温性也不好，脆化温度为－30℃；PS的线膨胀系数较大，制品不宜带金属嵌件；PS热导率低，可作良好的冷冻绝热材料。第103页,共135页，2024年2月25日，星期天（5）电学性能PS的电绝缘性优良，且不受温度和湿度的影响，介电损耗角正切值小，可耐适当的电晕放电，耐电弧性好，可用作高频绝缘材料。PS的表面电阻和体积电阻均较大，且吸湿性小，因此易产生静电，通常制品需加抗静电剂。第104页,共135页，2024年2月25日，星期天（6）环境性能PS具有较好的化学稳定性，可耐一般的酸，碱、盐、矿物油及溶剂醇等；但可受许多烃类、酮类及高级脂肪酸等侵蚀；可溶于芳香烃（如苯、甲苯等），氯代烃（如四氯化碳、氯仿等）以及酯类等。PS耐候性不好，光、氧作用等影响会使其性能逐渐变坏。第105页,共135页，2024年2月25日，星期天4.3聚苯乙烯塑料的成型加工

4.3.1PS的加工特性4.3.2PS的加工方法（1）注塑（2）挤出（3）发泡成型返回TO4.4第106页,共135页，2024年2月25日，星期天

4.3.1PS的加工特性①PS的吸水率低，加工前无需干燥处理。在有特殊要求（如高透明性）时才干燥，干燥温度70～80℃，时间1.5～2h。

②PS的流动性好，无明显熔点，熔融温度范围较宽，120℃开始熔融，180℃后具有流动性，分解温度在300℃以上，是一种加工性能很好的塑料。③PS熔体为假塑性非牛顿流体，粘度受温度和剪切速率的影响都较大。第107页,共135页，2024年2月25日，星期天

PS可用注塑、挤出、吹塑、发泡等多种方法成型。④PS制品中易产生内应力，需对制品进行退火处理。退火处理条件：在65～85℃的热风循环干燥箱或热水中处理1～3h，然后缓慢冷却到室温。⑤PS的成型收缩率比较低，一般在0.2％～0.8％之间，有利于成型高精度制品。4.3.2PS的加工方法第108页,共135页，2024年2月25日，星期天(1)注塑

选用普通注塑机即可。注塑工艺条件为：成型温度180～215℃，模具温度小于70℃，注塑压力30～150Mpa；PS注塑制品的壁厚一般在1.0～4.0mm之间，且壁厚尽可能均匀，不允许有缺口、尖角存在。PS注塑制品需有适当的脱模斜度。第109页,共135页，2024年2月25日，星期天（2）挤出可在普通的挤出机上加工，制品有管材、棒材、片材、薄膜和纤维等。PS薄膜未经拉伸时强度低，性脆，但经双向拉伸后透明度、光泽、强度和韧性都明显提高。挤出温度为150～200℃之间。第110页,共135页，2024年2月25日，星期天

聚苯乙烯塑料薄膜柔软而坚韧，无色而透明，不含增塑剂时，膜层永远柔软，耐冷冻，存放不老化，印刷时采用氧化聚合的合成连结料油墨，可使印迹牢度较好。第111页,共135页，2024年2月25日，星期天EPS为将GPPS珠粒在加温、加压条件下，将6％左右的低沸点物理发泡剂如正戊烷、石油醚或异戊烷等渗透到珠粒中，使之溶胀得到的。EPS可用蒸气模塑法、挤出或注塑等方法生产泡沫塑料制品。该制品重量轻、无毒，有一定弹性，可以模具成型，价格便宜，主要用作绝缘、冷冻、保温材料和包装时的缓冲防震材料。（3）发泡成型第112页,共135页，2024年2月25日，星期天

聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板是一种多功能新型建筑板材，其以上下两层彩色钢板为表层，阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料为芯层，通过自动成型机，经过加热加压用高强度粘结剂复合而成。广泛应用于建筑物的墙体、屋面、装饰及组合冷库等。目前在我国北方地区的砖混结构建筑中，多数采用聚苯乙烯板内保温外墙的做法。第113页,共135页，2024年2月25日，星期天4.4.1高抗冲聚苯乙烯(HIPS)返回NEXT

HIPS实质是PS的一个冲击改性品种，按改性幅度的大小可分为中抗冲PS、高抗冲PS和超高抗冲PS三类。

HIPS的生产工艺可分为机械共混法和接枝共聚法两种。机械共混法是将PS和橡胶类聚合物置于混炼设备（如挤出机、双辊开炼机和密炼机等）内进行机械混炼，使两种聚合物组成均匀的共混物。

第114页,共135页，2024年2月25日，星期天接枝共聚法是将丁苯橡胶或顺丁橡胶粉碎后溶解到苯乙烯单体中，用过氧化物引发共聚。共聚反应的实施可采用：一步法（本体法）：工艺简单，但反应温度高，体系粘度大，对设备和物料输送技术要求高。二步法（本体悬浮法）：反应温度低，分子量易于控制，但操作烦琐。第115页,共135页，2024年2月25日，星期天HIPS的性能：

HIPS的外观为白色不透明珠状或粒状颗粒，刚性好，易加工，制品光泽度高，易着色，冲击性能优异，但拉伸强度和透明性下降。第116页,共135页，2024年2月25日，星期天影响HIPS增韧效果的因素：（1）橡胶与PS基体的混溶性（SBR和BR最理想）（2）橡胶用量（5%-10%）（3）橡胶粒径大小（1-10m）（4）橡胶具有适当的凝胶含量和溶胀指数（凝胶含量5%-20%，溶胀指数10-20%）第117页,共135页，2024年2月25日，星期天HIPS的加工：HIPS的熔体流动速率高，加工性能好，成型收缩率为0.02％－0.06％，尺寸稳定性好。可注塑成型或挤出成型。第118页,共135页，2024年2月25日，星期天4.4.2ABS塑料

（一）ABS塑料简介

ABS树脂为丙烯腈（20％－30％）、丁二烯（6％－30％）和苯乙烯（45％－70％）三种单体共聚而成的聚合物。第119页,共135页，2024年2月25日，星期天

ABS树脂，——丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是具有优良的抗冲性、高刚性、耐油性、耐低温性、耐化学腐蚀性和电气性能的苯乙烯系列树脂中发展与变化最大的品种。

第120页,共135页，2024年2月25日，星期天（二）ABS塑料的结构与性能

1.ABS的结构

ABS大分子主链由三种结构单元