《石油化工基础》教学课件-5.2塑料

塑料Plastic

石油化工基础概述1.2.目录Content重要的通用塑料概述SummaryPart1概述Part

1塑料：以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。树脂：指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。概述Part

1塑料的特点优点：具有比重轻、强度高、耐化学腐蚀、耐摩擦、电绝缘性能好、容易成型加工等。缺点：力学性能比金属材料差，多数塑料品种能够承受的拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击等作用力都较小（只是相对于金属材料而言），表面硬度也较低，大多数品种易燃，耐热性较差。概述Part

1塑料的分类按塑料的物理化学性能分：热塑性塑料：指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆)热塑性塑料占塑料总产量的80%以上，主要品种有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS树脂、有机玻璃等聚乙烯聚氯乙烯ABS树脂有机玻璃概述Part

1塑料的分类按塑料的物理化学性能分：热固性塑料：在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）热固性塑料的分子链结构均为交联网状（体型）结构，主要品种有酚醛树脂（PF）、脲醛树脂（UF）、不饱和聚酯（UP）、环氧树脂（EP）等及其改性树脂为基体制成的塑料。酚醛树脂脲醛树脂环氧树脂不饱和聚酯概述Part

1塑料的分类按塑料的使用领域分类：通用塑料：指来源丰富、产量大、价格低、用途广、影响面宽、力学性能一般，且容易成型加工的塑料，主要作为非结构材料使用。通用塑料主要的品种有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS树脂、酚醛树脂、氨基树脂等，其产量占塑料总产量的85%以上，构成了塑料工业的主体。聚丙烯聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯氨基树脂概述Part

1通用塑料用途：农业各种农膜、排灌管、喷灌管、渔网、养殖箱、飘浮材料。工业由于塑料的电绝缘性，在电器工业上已经大量使用塑料作绝缘材料和封装材料;在电子和仪表工业中的制件、壳体；化学工业中各种防腐容器、管道、槽、罐等。建筑业塑料门、窗、天花板、地板革、上下水管道与管件、煤气管道与管件等。包装业各种编织袋、包装薄膜、中空容器、周转箱、瓦楞箱、打包带、泡沫塑料等。日常用品各种塑料玩具、牙刷、雨衣、餐具、器具、拖鞋等等。医疗卫生医疗用输液袋、一次用注射用品、降解性医用材料等等。电器工业各种办公用具及家用电器绝缘、保温、防腐、防潮的壳体等。概述Part

1塑料的分类按塑料的使用领域分类：工程塑料：工程上应用的塑料或可作工程材料的塑料。工程塑料通常包括聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚芳酯、聚苯酯、聚酰亚胺、含氟塑料等类。聚碳酸酯聚酰胺聚芳酯含氟塑料概述Part

1概述Part

1塑料的加工生活中的塑料制品（如塑料瓶、塑料袋等），通常是塑料原料（包括聚合物和各种添加剂）经加热熔融（或软化）后，通过一定的机器设备塑制成一定形状，然后冷却定型、修整而成。塑料加工步骤：配料成型机械加工接合修饰装配重要的通用塑料ImportantgeneralplasticsPart2重要的通用塑料Part

2聚乙烯：由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，缩写为PE。1聚乙烯重要的通用塑料Part

2聚乙烯的单体——乙烯单体乙烯的结构与性质乙烯CH2＝CH2，略带芳香气味的无色可燃气体。分子结构对称、无极性（偶极矩为零）的化合物，无诱导共轭效应，因此，只有在高温高压的苛刻条件下才能进行自由基聚合，或在特殊的络合引发体系作用下进行离子聚合。乙烯来源单体来源主要来源：石油烷烃热裂解、分离精制。次要来源乙醇脱水乙炔加氢从中天然气分离重要的通用塑料Part

2按聚合物密度分类及链结构：高密度PE（HDPE）：只有少量的短支链。低密度PE（LDPE）：存在大量的长支链和短支链。线性低密度PE分子链（LLPDE）：短支链数目与LDPE相当，但没有长支链。PE的结构特征：PE分子链的特点：分子链非常柔顺，Tg～-125oC结构单元对称、规整PE非常容易结晶、而且结晶度很高（>55%)。在使用温度下，PE中大量结晶相和少量无定形结构并存。重要的通用塑料Part

2聚乙烯的基本性质：无臭、无味、无毒；乳白色蜡状固体，半透明或不透明；透水率低但透气性大；易燃，是最易燃的塑料之一。重要的通用塑料Part

2聚乙烯的力学性能：强度主要是其结晶结构提供的；分子间的作用力弱；分子链柔顺；软而韧拉伸强度比较低表面硬度不高抗蠕变性差抗冲击强度比较好耐穿刺性好，LLDPE最好LDPE软，HDPE硬分子量提高，PE各项力学性能均提高。重要的通用塑料Part

2聚乙烯的热性能：E耐热性低——分子量降低,耐热性降低HDPE>LLDPE>LDPEPE耐寒性好——分子量降低,耐寒性降低PE导热性较高HDPE>LLDPE>LDPE膨胀系数大HDPE<LLDPE<LDPE聚乙烯的化学性能：良好的化学稳定性；较好的耐溶剂性；低表面能，黏附性低。聚乙烯的电学性能：介电损耗低，高频绝缘；耐电晕性好，介电强度高，高压绝缘。聚乙烯的环境性能：耐候性不好，日晒、雨淋都会引起老化，需要加入抗氧剂和光稳定剂改善。重要的通用塑料Part

2聚乙烯的加工性能：PE的吸湿性低，加工前不必干燥加工中，根据熔体流动速率的大小来选取适当的成型工艺。聚乙烯结晶能力高，使制品在冷却后的收缩率高，因此，在加工过程中应注意模温，以控制制品的结晶度，使之具有不同的性能。PE熔体在空气中易氧化，加工时应避免与氧直接接触因为存在环境应力开裂性能，因此在原料的存放和加工时应避免和脂肪烃，芳香烃等化学药品接触。重要的通用塑料Part

2高密度聚乙烯（HDPE）：采用低压生产，故又称低压聚乙烯。它是在常压10个大气压和60—80℃条件下，用烷基铝和四氯化钛为主的催化剂聚合而成的。HDPE防渗膜混凝土连接锁高密度聚乙烯塑料强度高、耐磨性好，所以主要用于制造绳索、打包带等，还可制作盒、桶、保温瓶壳等。重要的通用塑料Part

2中密度聚乙烯（MDPE）：在30—70大气压、温度为l00—250℃条件下，用氧化铬或氧化钼作催化剂合成中密度聚乙烯。高速自动包装用薄膜电缆用制品中空制品

中密度聚乙烯主要用于制作各种瓶类制品、中空制品、电缆用制品以及高速自动包装用薄膜。重要的通用塑料Part

2低密度聚乙烯（LDPE）：又称“高压软塑料”。它是由乙烯单体用微量氧作引发剂，在1200一2000大气压、温度为100一300℃条件下，用氧、有机过氧化物或偶氮化合物为引发剂进行聚合而成。LDPE保护套功夫服LDPE滴眼液瓶

低密度聚乙烯的用途非常广泛，用挤出吹塑法可以生产薄膜、中空容器，用挤出法可以生产管材，用挤出压延法、以牛皮纸为底基可以生产复合薄膜，用注射法可以生产各种日用品，如奶瓶、皂盒、玩具、杯子、塑料花等。重要的通用塑料Part

2其他种类的聚乙烯：超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）低相对分子质量聚乙烯（LMWPE）交联聚乙烯茂金属聚乙烯氯化聚乙烯氯磺化聚乙烯乙烯共聚物重要的通用塑料Part

2聚丙烯：由丙烯在引发剂的作用下聚合而制得的热塑性聚合物，简写为PP。2聚丙烯重要的通用塑料Part

2聚丙烯的单体——丙烯单体丙烯的结构与性质丙烯CH3CH2＝CH2，无色、无臭、稍带有甜味的气体。易燃，燃烧时会产生明亮的火焰，在空气中的爆炸极限是2%～11%；不溶于水，溶于有机溶剂，是一种低毒类物质，是三大合成材料的基本原料之一，其用量最大的是生产聚丙烯。丙烯来源主要来源石油烷烃热裂解、分离精制。重要的通用塑料Part

2基本性质无臭、无味、无毒；白色蜡状物质，但比PE透明；密度低：0.89-0.91g.cm-3，是最轻的塑料之一；容易燃烧。力学性能强度、硬度和刚性明显高于PE；具有优良的耐弯折疲劳性能；抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。分子质量、结晶度、结晶尺寸等因素。聚丙烯的性能和用途重要的通用塑料Part

2热性能PP具有良好的耐热性：轻载或无载条件下最高可在120℃下长期使用；短期可在150℃下使用；耐沸水、耐蒸汽性良好。PP是良好的绝热保温材料。与PE相比：PE耐高温性不高。（80℃，121℃）PE耐低温性很好。（-50℃，-140℃）重要的通用塑料Part

2环境性能耐候性差：叔碳上的氢易氧化，造成降解。Cu会加速PP的氧化降解。加工特性PP吸水率低，加工前不必干燥；PP的熔体黏度对剪切速率和温度都敏感；但对剪切速率更敏感。PP受热易氧化。PP成型收缩率大，在加工中分子易取向PP具有缺口敏感性。重要的通用塑料Part

2PP的性能优势：较好的耐热性优异的电绝缘性优良的耐化学药品性优异的抗弯曲疲劳性PP的性能缺点：耐老化性差抗冲击，特别低温冲击性差重要的通用塑料Part

2典型应用范围:汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等）；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）；日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。挡泥板洗碗机门衬垫喷水器重要的通用塑料Part

2医用消毒器件：注射器、急救箱等耐水蒸汽无毒相对高的强度相对高的耐热性优异的耐腐蚀性优异的电绝缘性食品、药品包装和日用品。轻载的机械、汽车零部件。耐热、耐腐蚀的化工管道、容器、阀门配件等。电子、电气配件(电信电缆绝缘、电器外壳）。重要的通用塑料Part

2聚氯乙烯：由氯乙烯聚合而成的一种热塑性聚合物，简称PVC。

3聚氯乙烯重要的通用塑料Part

2聚氯乙烯的单体——氯乙烯单体氯乙烯的工业生产方法有乙炔电石法、联合法、氧氯化法等。乙炔电石法：CH≡CH+HCl→CH2=CHCl联合法：CH2=CH2+Cl2→CH2Cl-CH2Cl→CH2=CHCl+HClCH≡CH+HCl→CH2=CHCl氧氯化法：2CH2=CH2+Cl2+1/2O2→2CH2=CHCl+H2O氧氯化法是随着石油工业的发展于20世纪60年代问世的，由于原料丰富，节省电能，成本较低，是当前生产氯乙烯的主要方法。重要的通用塑料Part

2氯乙烯单体的聚合：nCH2=CHCl→（CH2-CHCl）n

聚合过程中聚合度由聚合温度来控制，聚合速率由引发剂用量来调节。工业上采用的聚合方法有四种：悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和溶液聚合。聚合方法温度调节聚合度聚合物形态工艺及产物特点悬浮聚合容易低粉状小粒子工艺成熟后，后处理简单，质量好，成本低，占PVC总产量90%左右，用途广泛。乳液聚合容易高糊状生产易连续化，产品粒细，但后处理复杂，含杂质较多，电绝缘性、热稳定性及色泽较差，一般用于糊塑料。本体聚合难低粉状小颗粒工艺简单，树脂纯度高，性能优异，适宜制造高度透明制品，但反应热不易排除溶液聚合容易低糊状成本高，树脂与溶剂分离及溶剂回收工艺复杂，仅限于制造特殊涂料重要的通用塑料Part

2力学性能由于PVC是极性聚合物，分子间作用力较大，固体表现良好的力学性能。力学性能的数值不仅取决于相对分子量的大小，而且与所添加助剂的种类和数量也有关。热性能Tg是PVC的理论使用温度的上限，超过此温度PVC开始软化。PVC的Tg在80~85℃。PVC热稳定差，无论受热或日光都能引起变色，逐渐变为黄色、橙色、棕色直到黑色，伴随着力学性能和化学性能的降低。化学性能PVC具有良好的化学稳定性。耐大多数油类、醇类和脂肪族的侵蚀，但不耐芳烃、氯代烃、酯类等有机溶剂，环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷等是PVC良好溶剂。聚氯乙烯的性能和用途重要的通用塑料Part

2电性能PVC是体积电阻率和介电强度较高、介电损耗较小的电绝缘材料之一。PVC塑料的电性能还取决有配方设计，不同配方制得的PVC绝缘材料适用于不同应用场合。卫生性工业生产的PVC树脂本身是无毒的，其卫生性主要有两个方面：树脂中残留的氯乙烯单体，经试验证明是对人体有害的；在加工过程中使用的许多工业助剂，尤其是热稳定剂具有不同程度的毒性。近年来，随着PVC合成技术的提高，PVC树脂中氯乙烯单体的含量成功降低到5x10-6以下，可生产出食品级PVC树脂。除毒性外，PVC的卫生性还应考虑助剂的析出和在溶剂中的析出问题。重要的通用塑料Part

2典型应用范围:供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。供水管道房屋墙板医疗器械重要的通用塑料Part

2聚甲基丙烯酸甲酯：由甲基丙烯酸甲酯聚合而成，俗称有机玻璃，又称作亚克力，简称PMMA。

4聚甲基丙烯酸甲酯重要的通用塑料Part

2聚甲基丙烯酸甲酯的单体——甲基丙烯酸甲酯（MMA)单体分子结构中含有不饱和双键，结构不对称，容易发生聚合反应。原料来源：生产MMA的方法合成法废有机玻璃解聚法丙酮氰醇法异丁烯氧化重要的通用塑料Part

2基本性能高度透明的无定形热塑性聚合物。相对密度(30℃／4℃)1.188~1.22。高度通明性，透光率90％~92％，比无机玻璃还高。机械强度高、韧性好，拉伸强度60~75MPa，冲击强度12~13kJ／m，比无机玻璃高8~10倍。可拉伸定向，冲击强度提高1.5倍。具有优良的耐紫外线和大气老化性。玻璃化温度80~100℃，分解温度＞200℃。使用温度在40~80℃。耐碱、耐稀酸、耐水溶性无机盐、烷烃和油脂。聚甲基丙烯酸甲酯的性能和用途重要的通用塑料Part

2优异的光学性能PMMA透光率高达92%，无色，几乎不吸收可见光，能透过270nm的紫外线。着色性好，色调范围广，且在热作用下几乎不变色、褪色，折射率为1.49，表面反射率不大于4%，具有较好的表面光泽。强度高相对密度小，仅为无机玻璃的一半，强度高，质轻而柔韧性高，显著优于无机玻璃。优良的耐腐蚀性耐强酸、强碱、无机盐、有机盐、油脂等；具有优异的耐候性，在室外长期暴露，其透明性和色泽变化较小。独特的电性能在很高的频率范围内具有较好的电绝缘性，适于作为长期室外电器用具材料；良好的耐电弧性及不漏电性，表面电阻率大，适用于制作高压电流断路器。重要的通用塑料Part

2典型应用范围:灯具、照明器材，例如各种家用灯具、荧光灯罩、汽车尾灯、信号灯、路标。光学玻璃，例如制造各种透镜、反射镜、棱镜、电视机荧屏、菲涅耳透镜、相机透光镜片。重要的通用塑料Part

2典型应用范围:制备各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘。制备光导纤维。商品广告橱窗、广告牌。重要的通用塑料Part

2典型应用范围:飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃（需带有中间夹层材料）。各种医用、军用、建筑用玻璃。重要的通用塑料Part

2聚苯乙烯的单体——苯乙烯单体用苯取代乙烯的一个氢原子形成的有机化合物，工业上是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体。。原料来源：苯乙烯的实验室制备是由肉桂酸（苯基丙烯酸）常压干馏而得工业上制取苯乙烯的方法是先制取乙苯，再由乙苯脱氢得到苯乙烯。重要的通用塑料Part

2基本性能无色、无味的透明刚性固体，无毒，易燃，燃烧时冒出浓烟并带有松节油气味；透明性非常好，密度在1.04~1.07g/cm3之间，分子量一般为20万~30万；制品质硬且脆，落地时会有金属般的响声。光学性能具有很强的透明性，透光率可达88%~92%；聚苯乙烯制品的表面十分光泽。聚苯乙烯的性能重要的通用塑料Part

2力学性能相对分子质量小于5x1045x104---10x104拉伸强度、脆性压缩强度较好温度硬度、模量3.5X103MN/m2热性能玻璃化转变温度Tg为80-105℃脆化温度Tb约-30℃含单体5%的PS软化点下降约30℃。100℃70℃连续使用温度60-80℃耐热性不好α-甲基苯乙烯重要的通用塑料Part

2电学性能聚苯乙烯的电绝缘性良好；但是它易产生静电，使用时需加入抗静电剂。化学性能聚苯乙烯的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆，使用时应加入抗氧剂。化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、低级醇及各种有机酸，但不耐氧化性酸，如硝酸和氧化剂的侵蚀。重要的通用塑料Part

2通用型聚苯乙烯（GPPS）GPPS是苯乙烯的均聚物，是最普通的聚苯乙烯，又称为透明聚苯乙烯。优点：价格非常低廉，且具有无味、无毒、质硬、透明性极好、尺寸稳定性好、电绝缘性优良、耐辐射、着色性好等。缺点：质地较脆、耐热性差、耐日光性差、耐化学药品性一般。用途：常被做成各种日用品，如食品包装袋、文具（如尺子）、灯具、室内外装饰品、化妆品容器、果盘等。此外，它还被用于制造仪表外壳、光学零件、电讯器材、各种罩壳等。聚苯乙烯