中科大高分子材料课件第2章 塑料

第二章塑料概述通用塑料约占塑料总产量的80%。通用塑料工程塑料热塑性塑料热固性塑料通用热塑性塑料：可溶可熔，可反复加工成型。综合性能较好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。如PE、PP、PS、PVC等通用热固性塑料：不溶不熔，不可反复加工成型。刚性、耐热性以及尺寸稳定性较好。但成型工艺复杂、加工较难。如酚醛、环氧、不饱和聚酯以及氨基树脂等PE：乙烯单体经自由基聚合而成；产量约占世界塑料的1/3，高居首位；

PE的品种：

低密度聚乙烯（LDPE）：高温高压法，英国ICI公司（1933）

高密度聚乙烯（HDPE）：低温低压法，德国Ziegler（1953）

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）

交联聚乙烯（X-PE）

线性低密度聚乙烯（LLDPE）：乙烯与a-烯烃的共聚物（7~9%）聚乙烯是一种结晶型聚合物－－晶相的含量决定了其密度的不同2.1.1聚乙烯（PE）2.1通用塑料（1）聚乙烯的结构PE为线性聚合物，高分子长链脂肪烃；

柔顺性很好的热塑性聚合物；分子对称，无极性基团存在，分子间作用力小；分子链的空间排列呈平面锯齿形。可反复折叠并整齐堆砌排列形成结晶（1）聚乙烯的结构

PE分子链中含有少量的支链：

LDPE：20~30个侧甲基/1000个主链CHDPE：5个侧甲基/1000个主链CLDPE含有更多的支链（乙基、丁基或更长的支链）密度降低，结晶度降低，变软，透明度增加链转移反应所致LDPE与HDPE在制备方法、结构及性能上的差异？问题（2）聚乙烯的性能

物理性能：无味、无毒、乳白色蜡状固体；密度0.91~0.96g/cm3；透水率低而透气性较大，易燃

力学性能：一般，软而韧

力学性能密度结晶度大分子的支化程度聚合方法

热性能：耐热性不高

Tg在塑料中是很低的，LDPE使用温度<80℃

，HDPE使用温度<121℃；

耐化学药品性：具有良好的化学稳定性

60℃以下一般不溶于溶剂，只是不耐强氧化剂

表面能低，粘附性差电性能：优异（无极性）

PE的介电损耗和常数几乎与温度和频率无关，可用于高频绝缘

环境性能：

日光照射,使制品变脆；某些高能射线照射，引起交联和变色；会产生环境应力开裂现象(遇到酯类、金属皂类、磺化醇类、有机硅液体、潮湿土壤等）（3）聚乙烯的加工工艺

加工前原料可以不必干燥

PE的吸湿性很低

注意选择合适的熔融流动速率

注射和薄膜吹塑成型：PE熔体流动速率要高，分子量分布要窄，支链要少；

挤出和中空吹塑成型：PE熔体流动速率要低，分子量分布要宽，以保证制品表面光滑

PE结晶能力越大，制品冷却后的收缩率越大模具温度高，结晶时间长，收缩率增大PE的绝大多数成型都是在熔融状态下进行的，如注射、挤出、吹塑、压制等工艺。加工时应注意:PE熔体在空气中容易氧化，而且温度越高，氧化越严重环境应力开裂现象，原料存放或加工时注意避免与脂肪烃、芳香烃、矿物油、醇类等化学品接触熔体温度比PE熔点高40~50℃地膜、手提袋、水管、饮料瓶（钙奶瓶）、日常用品等。通用PE的应用：（4）其它种类PE

平均相对分子量：通常100~300万，最高达600~700万；

其分子结构与HDPE的基本相同，线性结构

极佳的耐磨性、突出的高模量、高韧性及耐环境应力开裂性

——可以作为极好的耐磨材料制备方法：低压聚合加工方法：分子量极高，熔体粘度极大。粉末压制挤出、注塑（加低分子量PE或助剂）用途：机械各种部件、人工关节

UHMW-PE纤维（缆绳、渔网、防弹衣、雪橇等）汽车配件、抽屉滑道、滑动轴承、轴套等1)超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）:

平均相对分子量：500~5000；

主要作为塑料加工时的助剂2)低分子量聚乙烯（LMW-PE）:

网状结构——热固性塑料；

用途：电线、电缆、热收缩管等交联方法：辐射、化学交联3)交联聚乙烯LDPE和HDPE的仲氢被氯取代；

含氯量通常为30~40%对称性减小，结晶能力降低，变得柔软，弹性增加。优异的冲击性能、阻燃性能，良好的耐候、耐油、耐酸碱和耐臭氧氧化等性能用途：主要是作为PVC的增韧剂4)氯化聚乙烯（CPE）:

无规共聚物，高压下自由基聚合；

EVA性能与VAc含量有关

VAc含量增加，弹性、柔韧性、透明性等提高，而刚性、耐磨性、电绝缘性减弱；如含量10~20%时为塑性材料，>30%时为弹性材料

用途：薄膜、涂料、粘合剂等5)乙烯共聚物——乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）2.1.2聚丙烯（PP）

热塑性塑料中的后起之秀（1957年工业化）、发展最快的塑料品种，其产量仅次于PE、PVC；

按结构分为等规、间规、无规三种：其中等规PP占到90%以上；无规PP呈粘稠状，不能用于塑料，只用于改性载体；间规PP属于高弹性塑料。2.1.2聚丙烯（PP）

电绝缘性和耐化学腐蚀性优良，力学性能和耐热性在通用热塑性树脂中最高，价格在所有树脂中最低；

经过玻璃纤维增强的PP具有很高的强度，性能接近工程塑料。优点:（1）聚丙烯的结构

侧甲基在空间三种排列方式：等规、间规、无规；

侧甲基的位阻效应——螺旋形结构（三个单体单元为一周期）；

三种PP性能差异很大：

等规PP：结构规整性好，结晶度高，良好的力学性能；

无规PP：无定型材料，不能单独使用；

间规PP：介于两者之间（2）聚丙烯的性能

白色蜡状固体，密度很低（0.89~0.92g/cm3），是塑料中除4-甲基-1-戊烯之外最轻的品种；

力学性能：与PE相比，其强度、刚度和硬度都比较高，光泽性也好，但在塑料中仍属偏低的。

电性能：

非极性聚合物——优异的电绝缘性能，但存在低温脆性，其在绝缘领域的应用不如PE和PVC，主要在电信电缆、电器外壳方面。

耐化学药品性：

非极性——很好的耐化学腐蚀性，在室温下不溶于任何溶剂，仅不耐强氧化剂；

环境性能：

叔碳上的氢——耐候性差；

其它性能：

易燃、表面能低。（3）聚丙烯的加工性能

加工前不需干燥——吸水率很低；

PP熔体接近非牛顿流体，提高压力和温度可改善熔体流动性：

结晶度高——成型收缩率较大（1~2.5%）；受热易氧化降解

PP几乎所有成型加工方法都适用，最常采用的是注射和挤出。(4)聚丙烯的改性

低温脆性大热形变温度低收缩率大缺陷：改性方法：聚丙烯合金（与HDPE、乙丙橡胶、热塑性弹性体共混——韧性、耐寒性）填充聚丙烯（CaCO3、CaSO4、滑石粉等各种填料）硬度、热形变温度、成型收缩率及线膨胀系数都有所改善增强聚丙烯（玻璃纤维）

通用树脂注塑制品：各种日用品（桶、盆、瓶盖等）挤出制品：单丝（绳索、渔网）、扁丝（编织袋）纤维（地毯、草坪、无纺布等）专用树脂专用树脂有三个特征，一是技术含量高、档次高；二是用途专一；三是附加价值较高。我国仅有7个种类PP专用料：BOPP专用料、流延膜专用料、纤维专用料、烟用丝束专用料、洗衣机专用料、汽车专用料、家电专用料。(5)聚丙烯的应用2.1.3聚氯乙烯（PVC）PVC是最早工业化的塑料品种之一，目前产量仅次于PE之后，居第二位；

目前PVC以悬浮聚合为主，约占PVC产量的80~90%；

PVC分疏松型和紧密型PVC2.1.3聚氯乙烯

无定形结构的热塑性树脂，结晶度<10%

分子中各单体基本上是头尾相接；

电负性较强的Cl-的引入：增大分子链间的作用力，链的刚性也增大；并赋予优良的阻燃性能(1)结构特点：(2)聚氯乙烯的性能

白色坚硬粉末，密度为1.35~1.45g/cm3）；

力学性能：与PE相比，其强度、刚度和硬度都比较高。

电性能——较好：极性聚合物——电绝缘性能不如聚烯烃

热性能较差：Tg为80℃

，Tm为160℃

，140℃开始分解

PVC耐气侯变化性强于PE、PP，但长时间也发生降解，脱出HCl，使制品变黄

PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。(3)聚氯乙烯的加工性能

热稳定性较差——加稳定剂（铅化合物、马来酸等）；

PVC熔体的粘度较大，要适当添加增塑剂（常用邻苯二甲酸酯类）；

熔体强度较低，易产生熔体破裂和制品表面粗糙等现象，在挤出时不宜采用高速；挤出成型：薄膜、片材、管材、异型材（供水管道、房屋墙板等）

注射成型：阀门、壳件、电器插头等(4)聚氯乙烯的应用建筑材料：各种型材，管、帮、异型材、门窗框架、下水管道等汽车制造：方向盘、顶盖板等绝缘材料：电线的绝缘层，目前几乎完全代替橡胶化工设备：防腐管道、容器等农业制品：包装材料、雨具、农用薄膜等日用品：人造革制品、拖鞋以及隔音隔热材料2.1.4聚苯乙烯类树脂（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene

）（2）高抗冲聚苯乙烯（HIPS，Highimpactpolystyrene

）（3）ABS树脂（Acrylonitrile-butadiene-styrene）通过自由基聚合而成（本体、悬浮、溶液、乳液）优点：最容易加工的品种之一——流动性好、加工温度范围宽；成本低、刚性大、透明度好结构性能特点：体积较大的侧苯基使PS分子链刚性和脆性较大，Tg比PE、PP大，属于一种硬而脆的材料；侧苯基的无规分布，PS很高的透明性；反应活性较高；热导率低，基本不随温度变化，是良好绝热保温材料。（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）应用：通用型PS：成本低、刚性大、透明度好点性能不受频率的影响，广泛应用于仪表外壳、汽车灯罩、照明制品、光导纤维、高频绝缘用品等；可发性PS：各种保温、绝热和减震材料缺点：

韧性差耐热性低易氧化降解（1）聚苯乙烯（PS，Polystyrene）组分：PS和橡胶制备方法：机械共混——直接在挤出机共混

接枝共聚——顺丁、丁苯橡胶溶在St单体中进行本体或悬浮聚合（2）高抗冲聚苯乙烯（HIPS）HIPS具备了优良的冲击性能，还具有PS的大多数优点，尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、光泽度好等适于制造各种电器零件、设备罩壳、冰箱内衬及一次性用具。改善脆性大、耐热性低的缺陷组分：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene)（3）ABS树脂

制备方法：AS共聚物中加入B进行接枝共聚；

丁腈橡胶与AS树脂共混组成：A：20~40%；B：10~30%；S：30~60%结构——两相的三元共聚物：一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。（3）ABS树脂ABS树脂兼有三种组分的优点，“坚韧、质硬、刚性”：

A：耐化学腐蚀；B：极好的韧性；S：刚性和良好的加工性能

ABS产品设计灵活性大、具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。用途：汽车（仪表板，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（搅拌器，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，工程塑料SBS组分：苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物（styrene-butadiene-styrene)SBS热塑性弹性体特点：同时具备橡胶的高弹性和塑料的高强度及易加工性，具有良好的耐低温性、透气性和抗湿滑性，易于加工成型，加工时工艺简单，无需硫化，能耗低，容易着色，边角料可以回收。应用：适于除轮胎外的一切橡胶制品，广泛用于制鞋工业，粘合剂工业，建材工业、塑料及其它高分子改性工业和修筑高速公路。2.1.5聚丙烯酸类树脂通过自由基聚合而成（悬浮、本体、溶液、乳液）聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃、PMMA）悬浮聚合：制备模塑用粒料和粉料本体聚合：制备板材、棒材及管材等型材溶液和乳液聚合：制备胶粘剂和涂料无定形聚合物，Tg较高104℃

，流动温度160℃

，热分解温度270℃

。

刚性无色透明材料，具有十分优异的光学性能；

具有较高的力学性能，但表面硬度较低，易划伤；

电性能较好——极性不太大；热稳定性能不高：长期使用温度60℃~80℃

；

很好的耐候性，可长期户外使用2.1.6酚醛树脂酚类化合物和醛类化合物经缩聚反应制得的树脂的通称。酚类：苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚等；醛类：甲醛、乙醛、糠醛等。通过控制苯酚和甲醛的摩尔比以及反应的pH值，可以合成出两种性能不同的酚醛树脂：自固化热固性酚醛树脂：带羟甲基热塑性酚醛树脂：酚基与亚甲基连接，不带羟甲基最早的一类热固性树脂，原料易得、合成方便，并仍能满足许多使用要求。（1）酚醛树脂的合成热塑性酚醛树脂：当苯酚和甲醛的摩尔比大于1（例如6:5），并用酸作催化剂的情况下，可得到热塑性聚合物。二酚基甲烷羟甲基苯酚式中n一般为4～12，不含羟甲基。但树脂中的苯酚上存在未反应的活性点，因此可通过加入固化剂使其交联固化。常用的固化剂为六次甲基四胺（乌洛托品）热固性酚醛树脂：由苯酚和过量的甲醛在氨和碳酸钠等碱性物质催化下缩聚而成。首先通过加成反应可得到单羟甲基酚、多羟甲基酚和低聚物：

热固性酚醛树脂：继续加热，分子链交联成立体网状结构，形成了不溶不熔、完全硬化的固体：酚醛树脂的性能两类酚醛树脂的共性：

强度及模量都比较高，使用温度高，但抗冲击性能较差；耐化学药品性能优良，仅不耐强氧化剂、浓硫酸、硝酸的腐蚀；电绝缘性能较好，只是电性能会受到温度和湿度的影响；尺寸稳定性好，阻燃性能好；吸水性较大（含酚基）——制品膨胀，电性能、拉伸强度、弯曲强度下降酚醛树脂的加工（1）酚醛模压塑料将树脂、固化剂、填充材料、稀释剂、脱模剂、着色剂等经模压形成以复合材料。树脂：可用热塑性或热固性酚醛树脂；固化剂：最常用六次甲基四胺，对热固性酚醛树脂而言，固化剂可加速其固化；填充材料：碳酸钙、滑石粉、高岭土等酚醛模压塑料具有优良的力学性能、耐热性能、耐磨性能；用途：电器绝缘材料、车辆制动零件、通过电镀代替金属零件等

（2）酚醛层压塑料树脂：甲阶热固性酚醛树脂（线性预聚物）；基材：石棉布、牛皮纸、玻璃布、木材片等片状填料层压板的成型：浸渍、层压

浸渍过程层压过程（3）酚醛泡沫塑料热塑性或甲阶热固性酚醛树脂，加入发泡剂（如NH4SO4、CaHSO4等）、固化剂等，经发泡固化即可。优点：质量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐热性高、阻燃性好、价格低，但脆性较大。

用途：耐热和隔热的建筑材料、救生材料以及保存和运输鲜花的亲水性材料。2.1.7氨基树脂含有氨基或酰胺基的化合物与醛类化合物缩聚产物。氨基树脂脲甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂由脲（尿素）与甲醛缩合而成。合成原理：第一步：由加成反应和缩合反应得到线性或带有支链的预聚物；第二步：通过加热和加入固化剂形成交联结构由三聚氰胺与甲醛缩合而成。脲甲醛树脂：模塑料、层压塑料、泡沫塑料、层压板粘合剂、涂料等；三聚氰胺甲醛树脂：模塑料、层压塑料粘合剂、涂料等；2.1.8环氧树脂

分子中含有两个或两个以上环氧基的线性聚合物；其分子量一般不高，可与多种类型固化剂发生交联而形成不溶不熔的三维网状结构；重要的聚合物基复合材料的基体；其固化体系主要包括：环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、填充剂等。2.1.8环氧树脂环氧树脂的特性：

形势多样化：极低粘度到高熔点固体；

粘结能力强：极性羟基和醚键；

收缩率低：无水或挥发性产物生成；

力学性能优良：极性基团导致结构较为紧密；

电绝缘性能良好；具有突出的尺寸稳定性和耐久性；缺点是成本较聚酯和酚醛树脂高。通用环氧树脂的收缩率只有1～3%，加填料后可达0.1～0.3%，而酚醛树脂为8～10%，有机硅树脂为6～8%，聚酯树脂为4～8%，丙烯酸树酯为8～15%

缩水甘油醚类：

缩水甘油酯类：

缩水甘油胺类：

线性脂肪族类：

脂环族类：环氧树脂的种类（五大类）：由环氧氯丙烷与酚类、醇类缩聚而成由环氧氯丙烷与羧酸类缩聚而成由环氧氯丙烷与胺类缩聚而成烯烃采用过氧酸进行环氧化而成前三类环氧树脂反应本质：环氧氯丙烷与活泼氢的反应缩水甘油醚类环氧树脂（1）双酚A型环氧树脂由环氧氯丙烷与双酚A（二酚基丙烷）在碱性催化剂作用下反应而生成的产物。式中n=0~19，

为300~7000。：300~700，软化点<50℃，软树脂——胶接、层压、浇注；

>1000，软化点>60℃，硬树脂——油漆；耐热性差，不能在高温下使用（2）双酚S型环氧树脂（3）酚醛多环氧树脂（4）间苯二酚型环氧树脂（5）间苯二酚-甲醛型环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂由环氧氯丙烷与有机酸在碱性催化剂作用下反应而生成的产物。如邻苯二甲酸双缩水甘油酯：浅色透明液体，粘度低，加工工艺好，粘合力比通用环氧树脂高，具有良好的耐超低温性以及较好光泽性。缩水甘油胺类环氧树脂由环氧氯丙烷与脂肪族或芳香族伯胺或仲胺化合物反应生成的产物，其特点是多官能度、环氧当量高、交联密度大、耐热性显著提高，但缺点是脆性较大。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线性脂肪族环氧树脂特点：分子链中无苯环、无酯基，仅有脂肪链，环氧基与脂肪链相连。韧性好，但耐热性差。新型环氧树脂

提高耐热性

合成多官能度环氧树脂在环氧骨架中引入萘环与其他耐热性好的树脂共混（如PI）

在主链或侧基上引入硅氧烷

提高韧性

使用增韧剂、改性固化剂与有机硅、橡胶共混

降低粘度——扩大应用范围

采用超支化方法制备环氧树脂环氧树脂固化剂环氧树脂本身是热塑性线性结构，不能直接使用。固化剂反应型固化剂催化型固化剂含活泼H，如多元伯胺、多元酸、多元硫醇、多元酚等引发分子中环氧基按离子聚合历程进行固化反应，如叔胺、三氟化硼等（1）多元胺类固化剂固化剂用量计算：脂肪族胺类：较为常用，固化速度快，但刺激性较大，固化产物较脆且耐热性差；芳香族胺类：反应活性较差，需加热固化，但耐热性好。（1）多元胺类固化剂环氧值：每100g树脂中所含环氧基的克当量数。如相对分子质量340，每分子含2个环氧基的树脂的环氧值为：

2/340×100=0.59。环氧当量：1克当量环氧基的树脂的质量，340/2=170环氧值为0.4的双酚A环氧树脂，用乙二胺固化，求每100g树脂所需胺的量？（2）酸酐类固化剂用酸酐固化的环氧树脂其热形变温度较高，耐辐射和耐酸性均优于胺类固化剂，但固化时间较长，固化温度一般高于150℃。K为常数，一般酸酐，K=0.8~0.9；卤化酸酐，K=0.6。用邻苯二甲酸酐固化环氧当量为190的双酚A环氧树脂100g，求需要酸酐的量？（K取0.85）（3）其它固化剂树脂类固化剂：酚醛树脂（-OH）、聚酰胺树脂（-NH2）阴离子固化剂：叔胺类化合物（如2-甲基咪唑）阳离子固化剂：路易斯酸（如AlCl3、BF3等）2.1.9不饱和聚酯（UP）树脂聚酯：主链含有酯键的聚合物的总称，由二元醇（多元醇）与二元酸（多元酸）缩聚而成。聚酯聚酯纤维不饱和聚酯醇酸树脂不饱和二元酸（酸酐）与多元醇缩聚而成的线性高聚物结构特点：

主链同时含有酯键和不饱和键不饱和聚酯的合成原料

二元酸组分采用不饱和二元酸和饱和二元酸的混合组分。调节双键密度，降低结晶性，增加与交联单体St的相容性

不饱和二元酸：最常用为顺丁烯二酸酐（顺酐）饱和二元酸：邻苯二甲酸酐（苯酐）

通用不饱和聚酯中两者是1：1投料

二元醇

合成不饱和聚酯主要用二元醇

一元醇作分子链长控制剂，多元醇产生高分子量、高熔点的支化聚酯

最常用的二元醇是1,2-丙二醇，结晶倾向小（不对称甲基）不饱和聚酯的固化

交联剂（烯类单体）

既是交联剂，又是溶剂；

要求：高沸点、低粘度、能溶解树脂，并能与树脂共聚成均匀的共聚物

St为用量最大的一种交联剂

引发剂

一般为有机过氧化物

常用的：BPO、过氧化叔丁基、异丙苯过氧化氢等一般是在引发剂作用下使不饱和聚酯与烯类交联单体进行自由基聚合，生成不溶不熔的体型结构。不饱和聚酯的应用

常温常压下成型，固化能力强；

组成与性能具有多变性；

基本性能：坚硬、不溶、不熔的褐色半透明材料，具有良好的刚性和电性能；

缺点：易燃、不耐老化、不耐腐蚀；

主要用途：制作玻璃钢制品（占用量的80%），用作承载结构材料，比强度高于铝合金，接近钢材。如船体、汽车外用部件、化工容器等。2.1.10聚氨酯（PU）聚氨酯：主链含有许多重复的氨基甲酸酯基团的一类聚合物，由异氰酸酯与含活泼H的化合物（如醇、胺、酸和水等）缩聚而成。聚氨酯热塑性聚氨酯热固性聚氨酯弹性体、涂料、胶粘剂、合成革等泡沫塑料聚氨酯的合成原料

异氰酸酯（含2个或2个以上异氰酸基）

甲苯二异氰酸酯（TDI）：主要用于软质泡沫塑料

二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）：用于半硬质、硬质泡沫塑料及胶粘剂

多亚甲基对苯基多异氰酸酯（PAPI）：热固性硬质泡沫塑料

多元醇（构成PU的弹性部分）

聚醚多元醇：多元醇、多元胺等与氧化烯烃开环聚合而成，粘度较低

聚酯多元醇：多元醇与多元酸酯化而得到聚氨酯的合成原料

催化剂

胺类：二乙烯二胺

锡类：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡

扩链剂（与异氰酸酯反应生成聚合物中的硬段）

低分子量的二元胺：乙二醇、丙二醇、丁二醇等

低分子量的二元醇：一般为芳香族，如二苯基甲基二胺聚氨酯的应用

主要产品：占80%以上；

根据原料不同，分为聚醚型和聚酯型泡沫塑料；

根据制品性质不同：分为软质、半硬质、硬质泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料软质泡沫塑料（海绵）：TDI与2~3官能团聚醚多元醇聚合，发泡剂为水。家具用品、织物衬里等。半硬质泡沫塑料：TDI（MDI）与3~4官能团聚醚多元醇聚合，发泡剂为水和物理发泡剂。较好的隔热、隔音、减震材料等。硬质泡沫塑料：MDI与3~8官能团聚醚多元醇聚合，发泡剂为水和物理发泡剂。优质绝热保温材料等。国外聚氨酯硬泡主要消费于建筑业,占硬泡消费量的50%以上;我国大多用于冰箱、冷库。目前,我国聚氨酯泡沫需求量已达到35万~40万吨/年聚氨酯的应用

具有优良的弹性，模量介于橡胶与塑料之间；

耐油、耐磨、耐撕裂、耐辐射；

主要分为混炼型、浇注型、热塑性

聚氨酯弹性体混炼型PU弹性体：与天然橡胶混炼；浇注型PU弹性体：可浇注或灌注各种复杂模型的制品（造纸辊）；加容剂配成PU溶液，用作涂料（家具和墙的内外装饰、体育场地板漆、跑道等），浸渍织物（人造皮）。热塑型PU弹性体：像塑料一样加工，制成各种弹性制品。

聚氨酯涂料：耐油、耐磨、耐老化、粘结性能好，作汽车用涂料；聚氨酯橡胶：大量用于航空、车辆上座椅、沙发；聚氨酯合成革：天然皮革的理想替代品；聚氨酯胶粘剂：主要为溶剂型，如鞋用胶、包装行业复膜胶聚氨酯的发展前景

突破技术壁垒：异氰酸酯的关键技术垄断在巴斯夫、亨斯迈、拜耳等少数几家大型跨国公司手中，而这些公司又通过收购、兼并、控股等方式，建立起大型聚氨酯跨国垄断公司，牢牢掌握着世界聚氨酯原料市场；

发泡剂成为研究热点：氢氟烃被禁用，欧洲和国内大多采用环戊烷类产品（挥发性）；

发展趋势：非溶剂型、水性2.2工程塑料部分概述通用工程塑料特种工程塑料工程塑料工程塑料：

力学性能和热性能较好、可以作为结构材料使用、在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力、能在较苛刻的化学、物理环境中使用的塑料。具有优异的力学性能、化学性能、电性能、耐热性、耐磨性、耐老化性能等。使用量较大、长期使用温度100~150℃的塑料，如PA、POM、PC、PPO、PET、PBT等使用量小、价格高、长期使用温度>150℃的塑料，如PI、PSF、PPS、PEEK、PTFE、PVDF、PBI等2.2.1聚酰胺（PA，Polyamide）PA(尼龙，nylon）：分子链含有酰胺基团的聚合物；由二元胺和二元酸缩聚而成，也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而成；PA的品种：

尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙1010（前为胺）、尼龙46、尼龙7、尼龙9等

极性酰胺基上的H能与另一分子酰胺基的O形成氢键聚酰胺的结构与性能

酰胺基的比例越大，吸水率越大：

PA6>PA66>PA610

注意吸水率对性能的影响

物理性能白色至淡黄色颗粒，制品坚硬，表面有光泽，有自熄性

优良的力学性能（拉伸强度、压缩强度、冲击强度等）但力学性能会受温度和湿度的影响

热性能熔点高（>200℃

），但Tg一般在<80℃

具有良好的化学稳定性一般不溶于普通溶剂，但室温能溶解于强极性溶剂（酚类、硫酸、甲酸等）电性能

低温和干燥条件下具有良好的电绝缘性，但在潮湿条件下会显著降低聚酰胺的加工性能

加工前原料必须干燥

PA的吸湿性很大

熔体粘度低、流动性大

必须采用自琐式喷嘴，以免漏料

热稳定性较差

应避免采用较高的熔体温度结晶性聚合物，成型收缩率较大PA作为热塑性塑料，一般的塑料成型方法（注射、挤出、模压、吹塑、浇注）都可采用，最常用的方法是注射成型。普通PA的应用

目前工业上产量最大的工程塑料；机械、化学及电气零件：轴承、齿轮、密封圈、涡轮等

PA粉末喷涂于各种零件表面，提高磨擦性能；

汽车工业、机械工业、电子电气、包装业、体育器材等行业越来越广泛地使用PA塑料。其它种类PA其主要原料是PA6，直接将PA6单体浇注到模具内进行聚合并制成制品；

分子量（3.5万~7万）比一般PA6高一倍，各项物理、力学性能、热性能均比一般PA6要好；

能根据模具方便地制出任意形状的制件、型材；

优良的耐磨擦性，可与POM相媲美。用途：造船、汽车、造纸、各种机械的部件(1)单体浇注聚酰胺（monomercastPA，MCPA）:

聚对苯酰胺聚对苯二甲酰对苯二胺（kevlar，芳纶）

(2)芳香族聚酰胺

合成方法：对苯二胺与对苯二甲酰氯缩聚而成；特性：超高强度（强度最高的合成纤维）、超高模量、耐高温（Tg=410℃、Tf=450℃）、耐腐蚀、阻燃、耐疲劳、尺寸稳定性好等一系列优异的特点；聚对苯二甲酰对苯二胺（kevlar，芳纶）

用途：增强材料：橡胶补强材料、制成增强塑料用于航天器、导弹壳体等高技术领域。有机纤维：轮胎帘子线、特种绳索和工业织物（如防弹衣、赛艇、弓箭、羽毛球等体育器材）

引入侧基来破坏分子链的规整性，减小结晶

透光率可达90%(3)透明聚酰胺通常PA不透明（晶区存在）

一般采用玻璃纤维作为增强材料；

其力学性能、耐蠕变性能、尺寸稳定性在原有基础上有大幅提高(4)增强聚酰胺:2.2.2聚碳酸酯（PC，Polycarbonate）

指分子主链中含有链节的线性高聚物；

R可以为脂肪族、脂环族、芳香族，最具工业价值的是芳香族PC，特别是双酚A型PC，其产量仅次于PA；

合成工艺：酯交换法、空气界面缩聚法；聚碳酸酯的结构与性能

主链的刚性和苯环的位阻效应，结晶能力较差，无定形聚合物，具有优良的透明性，透光率87~90%；

力学性能优良，特别是冲击性能十分突出，优于一般的工程塑料；

很好的耐高低温性，长期使用温度-70~120℃；

尺寸稳定性能好主链上酯基对水敏感，高温下易水解；易产生应力开裂；

综合性能优良（刚而韧）聚碳酸酯的加工性能

加工前必须严格进行干燥——对水十分敏感；

PC熔体粘度较一般热塑性塑料高，提高温度可改善熔体流动性；

在较高温度下成型时，制品易产生应力开裂，故成型后制品应进行后处理，100~120℃，保温8~12h；PC可以采用注射、挤出、吹塑、真空成型、热成型等方法，常采用注射、挤出、吹塑。聚碳酸酯的改性

加工流动性差、制品残余应力大、高温易水解、不耐磨擦等缺陷：改性方法：

增强PC：PC合金

增强材料：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等；拉伸、弯曲强度、耐热性、耐应力开裂性均明显改善；主要用于注射成型各种工程零件，机械方面：电动工具外壳；电气方面，插头、插座、继电器等PC/PE：改善加工流动性、耐应力开裂性及乃沸水性，但耐热性有所降低；PC/ABS、PC/POM、PC/PTFE等PC的应用

玻璃装配业：各种防护玻璃、大型灯罩、飞机座舱玻璃；汽车工业：仪表盘系统和内装饰系统，如前灯罩、前后档板，反光镜框等；电子电器工业：接线盒、插座、插头、继电器外壳，家用电器手柄等。三大应用领域：

生活日用品：纯净水周转桶、热水杯、奶瓶、餐具等光学材料：录影（音）带、光盘、储存器介质等。

其它应用领域：2.2.3聚甲醛（POM，Polyoxymethylene）

产量仅次于PA和PC，第三大通用工程塑料；

分子主链上具有重复单元，是一种无侧链、高密度、高结晶度（>75%）的线性聚合物；工业上一般采用三聚甲醛为原料；

优良的综合性能；

特色：特别适合作为轴承使用——具有良好的摩擦磨损性能，尤其是具有优越的干摩擦性能聚甲醛的性能

白色粉末或粒料，硬而质密，表面光滑有光泽；

较好的力学性能，尤其是具有较好弹性模量、硬度和刚度以及优异的耐磨擦性能；

热性能：具有价高的Tg，短期使用温度140℃，长期使用不应超过100℃；

电绝缘性能优良，且不随温度变化；

吸水率<0.25%，湿度对其尺寸无影响；

但不耐酸碱，耐候性也较差，对紫外线敏感。聚甲醛的加工性能

加工方法可以是注塑、挤出、吹塑、模压等，以注塑为主

吸水率小——原料一般不必干燥；热稳定性较差——加工温度应控制在250以下，且在料筒中时间不宜过长；熔体的冷凝速度快，模具的温度不宜低，以避免植皮表面产生缺陷；

制品会产生残余应力，应适当进行后处理（100~130℃，<6h）；聚甲醛的应用

比刚度和比强度接近金属，可替代有色金属制作各种结构零部件，特别适合制造耐磨擦的零件，如齿轮、滑轮、轴承等；

添加玻璃纤维、碳纤维、玻璃球等增强材料可制得增强聚甲醛；加入石墨、PTFE、硅油等润滑材料，可明显提高POM的润滑性能。2.2.4聚苯醚（PPO）

分子主链上含有重复单元，又称为聚亚苯基氧；

线性非结晶性聚合物；工业上一般采用2.6-二甲基苯酚为原料，在氧气中缩聚而成；白色或微黄色粉末，硬而坚韧；分子主链中含有大量的酚基芳香环——分子链段内旋转困难，熔点升高，熔体粘度增大，流动性小，加工困难；聚苯醚的性能

具有很好的拉伸强度、模量、抗冲击性能，硬度高于POM、PC和PA，但耐应力开裂性不好；

优良的热性能：Tg为210℃，Tf为350℃；

电绝缘性能优异，介电常数是工程塑料中最低的；

吸水率为0.03%，尺寸稳定性好，且具有优良的耐水性。优良的综合性能，很多性能均优于POM、PC、PA，但缺陷也很明显：流动性差、加工性能差、制品已开裂、价格昂贵等。聚苯醚的加工性能

加工以注塑为主

吸水率小——但为避免表面形成银丝、起泡，最好加工前进行干燥，140~150℃，3h；刚性较大，Tg高，制品易产生内应力，需要后处理（180℃，4h）；

熔体的粘度较大，应提高温度并适当增加注射压力；聚苯醚的改性

PPO/PS合金：PS常选用HIPSPPO/ABS合金

PPO/PPS合金PPO/PA合金PPO/玻璃纤维

刚性的苯环、极性酯基、柔性脂肪烃基——大分子链刚硬，又有一定的柔性；

支化程度很低，分子结构规整，结晶度可达40%，但结晶速度慢，且结晶温度高；由饱和二元酸和饱和二元醇缩聚得到的线性高聚物。（1）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）2.2.5热塑性聚酯具有很好的拉伸强度、刚度和硬度，PET的拉伸强度是PE膜的9倍，PC和PA膜的3倍；

优良的热性能：熔融温度255~260℃，长期使用温度120℃；

不耐强酸强碱，在水蒸气作用下也会水解；

吸水率很低，尺寸稳定性好，且具有优良的耐候性。PET的性能PET的用途

涤纶纤维：目前其产量约占到世界上合成纤维的一半；

薄膜：各种绝缘膜、精密仪器包装膜、磁盘、磁带、磁卡等；聚酯瓶：饮料、食用油、调味品的包装等；

增强改性PET：各类电器、机械零件。（2）聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

与PET相比，PBT脂肪烃链节更长一些，柔性会更好一些，Tg和Tm均会低一些，刚性也小一些；

PBT结晶速度较快，只有薄膜制品是无定形态；PBT的力学性能一般，80%品种都是改性品种，如玻璃纤维增强PBT应用主要集中在电子、电气、汽车、机械方面，如汽车保险杠等特种工程塑料概述20世纪60年代以来至80年代初——美苏两霸冷战时期军备竞赛的产物。主要品种：1．聚酰亚胺（PI）2．聚芳酯（U-polymer）3．聚苯硫醚（PPS）4．聚砜（PSF）（聚醚砜、聚芳砜）5.聚醚醚酮（PEEK）6.聚苯并咪唑（PBI）7.氟塑料特种工程塑料概述特点：1）物性方面：

a.耐热等级高（一般定义为UL温度指数在150℃以上）

b.力学强度大（一般为通用塑料的2~4倍）

c.综合性能优异（如耐辐射、耐温、耐候）

2）加工工艺方面：

a.加工温度高（一般在300~400℃）

b.注射压力大（一般需要120MPa~160MPa）

c.模具必须加热（与通用塑料的冷却正相反）

3）附加值高（一般每吨在1~10万美元之间，为通用塑料的几十倍）

4）各品种多为几家大公司所垄断生产供应国内，PPS：1000t/a（四川华拓）、PES：300t/a、PEEK：100t/a2.2.6聚酰亚胺（PI）

分子主链上含有酰亚胺基团

的一类芳杂环聚合物；

芳杂环耐高温聚合物中最早工业化的品种（DuPont，1960）；

耐热性最好的品种之一；

制备方法：先采用芳香族二元酸酐和芳香族二元胺缩聚成聚酰胺酸，然后经热转化或化学转化脱水形成PI；

PI品种有20多种聚酰亚胺的结构与性能

大量的五元杂环及芳环——分子链刚性大，分子间作用力强；

芳杂环的共轭效应——耐热性很高；

分子主链中含有大量的酚基芳香环——分子链段内旋转困难，熔点升高，熔体粘度增大，流动性小，加工困难；具有优良的力学性能（-200~260℃），非常适合制造高温下使用尺寸精度要求高的制品；

极其优异的热稳定性：热分解温度500℃以上；

电绝缘性能优异——结构对称、Tg高和刚性大大影响了极性基团的活动；

在强氧化剂下会氧化降解，在碱作用下会发生水解2.2.7聚砜

异亚丙基——有一定空间体积，减少分子间作用力，提高韧性和加工性；

醚基——增加分子的柔顺性；砜基，亚苯基——提供刚性、耐热性及抗氧化能力具有优良的力学性能，拉伸强度和弯曲强度均高于普通工程塑料；最高使用温度150~165℃，长期使用温度-100~150℃；主要缺点：疲劳强度较低

分子