高分子材料2.1热塑性塑料基础知识

1、Beijing University of Chemical Technology,北京化工大学,高 分 子 材 料 Polymer Material,2.2.1 塑料基础知识,1,第二章 热塑性塑料,2.1热塑性塑料的性能特点与结构及基本加工方法 2.2 聚乙烯 2.3 聚丙烯 2.4 聚氯乙烯,2,塑料概论 (Plastic),塑料的特性（Characteristics） 结构（Structure） 塑料的加工成型 (Processing and Molding),3,1 塑料的特性,拉伸强度：4-100 MPa 冲击强度：0.05-98 kJ/m2 压缩强度：2-245 MPa 弯曲强度

2、：2-135 MPa 断裂伸长率：0-100% 加工性能好：加工成型可几分钟内完成 耐热性不高：一般不超过300 易燃性：LOI,UL-94, 锥形量热测试 电绝缘性：优于玻璃和陶瓷 耐腐蚀性：良好的耐酸碱腐蚀性,4,1 塑料的特性,极限氧指数（LOI）：是指材料在氧和氮混合气体中当刚能维持其燃烧时氧的体积分数浓度（塑料LOI:15-60）。通常认为极限氧指数低于21时，该塑料可以在空气中持续燃烧。 UL-94：应用最广泛的塑料材料可燃性能标准，评价材料在被点燃后熄灭的能力。 HB: UL94标准中最底的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟; V-2: 两次10秒

3、的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，可有燃烧物掉下。 V-1: 两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，无燃烧物掉下。 V-0: 两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。无燃烧物掉下。,5,1 塑料的特性,应力-应变曲线,屈服点,断裂点,弹性极限点,6,屈服强度：是材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。 屈服应变：物件受外力作用，当其内部的应力超过物件材料的屈服点后所产生的应变称为屈服应变。,1 塑料的特性,根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小及其断裂情况，应力-应变曲线大致分为以下5种类型,7,1 基本概念（参数）, 拉伸强度： 在拉伸试验中，试样直至断裂为止所

4、受的最大拉伸应力。,测试： 塑料拉伸性能试验方法（GB/T 1040-92）,拉伸机,8,试样的尺寸和形状, 冲击强度：,悬臂梁冲击测试机,冲击是指在很短的时间内内施加一个很大的力或震动的过程。 冲击强度是衡量试样在冲击破坏过程中所吸收能量的物理量，反映材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力。 利用冲击强度和温度的关系曲线可以研究塑料的脆韧转变温度。,样品夹在此处,打击锤头,试样的尺寸和形状,摆锤冲击强度的两种测试模式,悬臂梁冲击强度,简支梁冲击强度,（英国）Gilbert Izod, Testing brittleness of steel, Engineering, 25 September 19

5、03, pp. 431-2 （法国）Georges Charpy 1905年发明。, 弯曲强度： 弯曲强度也叫抗弯强度，常采用简支梁法将材料试样放在两支点上，在两支点间的式样上施加集中载荷，使试样变形直至破裂时的载荷。弯曲强度是材料韧性、脆性的度量。,弯曲强度试验机,测试： 塑料弯曲强度检测/测试 GB/T 9341-2008标准,11,试样的尺寸： 国标和ISO等：长80 mm,宽10 mm,厚4 mm 美标：长127 mm，宽12.7 mm，厚 3.2 mm,熔体流动指数（MFI）：在规定的温度和压力下，试样熔体每10min通过标准出料模孔的总重量(克)。单位:g/10min。,砝码重21

6、60 g，料筒内径9.544 mm，出料模孔内径2.095 mm，长8 mm。,MFI的大小与分子量大小基本成反比。,12,在按规定速率升温的液体介质内，标准塑料试样在规定简支梁静弯曲应力作用下达到规定挠度（0.254 nm）时所对应的温度，是表达被测物的受热与变形之间的参数。(heat distortion temperature),压力1.82 MPa 或0.46 MPa，升温速率 2 /min或 5 /min,热变形温度（HDT）,13,维卡软化温度，是指测定高分子材料在合适的液体传热介质中，在一定的负荷、一定的等速升温条件下，试样被1毫米2压针头压入1毫米时的温度。, 维卡温度(VST

7、,vicat softening temperature),14,2 结构,两种凝聚态结构，大多数塑料是部分结晶,15,分子结构(单元)对称、规整的聚合物往往具有良好的结晶性能；结晶度和结晶尺寸决定着热塑性树脂的力学性能和透明度。 相同分子结构下，分子量提高，分子间作用力提高，各项性能一般都提高。 分子链间的作用力和侧基/支链对聚合物的密度产生直接影响；主链结构相同的聚合物，侧甲基/烷基和支链的存在往往会降低聚合物的密度，侧基数量和长短对密度和透气性产生直接影响，规整度越差，往往会造成密度低、透气性好。 高分子材料的导电性与高分子材料的吸水性大小有直接的关系，分子链上极性集团的存在一般会提高吸

8、水性和导电性，降低材料的电绝缘性。,结构与性能的关系,16,3 塑料的加工成型,合成树脂与其它助剂混合,塑料加工成型的基本流程,17,（a）挤出成型又称挤压模塑和挤塑。 ( Extrusion molding),几种常用的塑料成型加工方法,18,挤出成型是最常用的塑料加工方法，约占50塑料制品。制品如管材、板材、薄膜、电线电缆包覆等。 利用挤出机还可以进行塑料的共混、塑化造粒等。,19,（b）注射成型 (injection molding)：又称注射模塑或注塑。其过程是将塑料加热熔化，在柱塞或螺杆加压下通过喷嘴注入闭合模具内，经冷却定型，获得制品。,20,（c）压延成型（Calendering Molding）将已塑化的塑料通过一组热辊之间使其厚度减薄，从而制得制品。聚氯乙稀片、薄膜和人造革。,21,Typical processes applied to TP,Extrusion 挤出成型 Injection molding 注射成型 Blow molding 吹塑成型 Thermoforming 热成型