1、塑料材料与配方设计,绪论 第一章 通用热塑性塑料 第二章 通用工程塑料 第三章 通用热固性塑料 第四章 塑料材料的常用助剂 第五章 塑料制品的配方设计,绪论,塑料材料的应用塑料材料的分类 塑料制品的成型方法,返回,下一章,塑料材料的应用,由日用品到汽车及航天工程，由建筑绝缘至包装，由医学技术至光学器件，由农业生产到体育休闲等各个领域，都可以看到塑料制品。,NEXT,(1 ) 农业 薄膜：地膜、大棚膜：育苗，蔬菜，养殖 管材和管件：灌溉，自来水供水 网箱养殖，育苗，运动草皮，沙漠绿化（2）包装：用途广泛 包装容器，代替金属、陶瓷、玻璃、木材等 保鲜软装罐头、果汁、化装品 防震：PS、PU、PE泡
2、沫塑料 日常包装：袋，编织袋，捆扎绳，打包带,（3）交通运输：主要用于汽车、轮船的零部件及装修上（比强度大）（4）电气工业：电线、电缆、录音机、录像机、电视机等（5）化学工业：塑料容器和管道、耐腐蚀,（6）仪表工业：制造辅件 （7）建筑工业：化学建材，代替木材，水泥砖瓦， （8）航空材料：飞机上用塑料件，减轻重量 （9）国防与尖端工业：卫星、火箭及原子能工业中做烧蚀材料、耐腐蚀材料，武器中做零部件，塑料地雷，隐身飞机,（10）家具：桌椅 （11）体育用品和日用品：钓鱼竿、梳子、玩具、餐具、盆、筐、鞋、衣、塑料跑道体育器械等。 （12）医疗卫生：一次性注射器，输液器，人造骨骼及气管、血管等。,1
3、 按树脂的受热后的性能表现分类,(1)热固性塑料(2)热塑性塑料,返回,TO 2.2,塑料材料的分类,(1)热固性塑料,热固性塑料是指经加热或其它方法如辐射、催化等固化成型后不能再加热软化而重复加工的一类塑料。,NEXT,(2)热塑性塑料,热塑性塑料是指在整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复冷却成型，且在软化状态采用模塑、挤塑或二次成型通过流动能反复模塑为制品的一类塑料。,NEXT,2 按树脂的应用分类,(1)通用塑料 (2)工程塑料 (3)一般塑料 (4)特种塑料,返回,TO 2.3,(1)通用塑料,通用塑料如PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PS（聚苯乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PF（酚
4、醛塑料）、UF（氨基塑料）、环氧塑料以及不饱和树脂等。,NEXT,返回,(2)工程塑料,工程塑料如PA（聚酰胺）、POM（聚甲醛）、PC（聚碳酸酯）、PPO（聚苯醚）、PET和PBT（饱和聚酯）等。,NEXT,(3)一般塑料,一般塑料是指产量不大，应用范围不广，性能一般的一类塑料。如PU(聚氨酯)、丙烯酸类塑料等。,NEXT,返回,(4)特种塑料,特种塑料是指具有独特性能，价格高，产量少，应用范围窄的一类塑料。如聚苯胺、氟塑料、有机硅、聚苯硫醚、聚砜、聚酰亚胺等，多用于航空、航天等特殊应用领域。,NEXT,塑料加工助剂,“助剂”也常称作“添加剂”或“配合剂”。塑料、橡胶、合成纤维等合成材料，都
5、需要各自的助剂。助剂是某些产品或材料在生产或加工过程所需添加的各种辅助化学品，用以改善生产工艺和提高产品性能。大部分助剂是添加型的，是在加工过程中添加于材料或产品中的。塑料加工助剂，是指在塑料加工中所需要的辅助化学品，用以改善塑料加工工艺和改善塑料制品某些特性，其用量虽少，作用却大。,按照助剂的功能，可以把它们分为如下几类： （1）力学性能助剂这类助剂的功能是改善聚合物材料的某些机械性能，如拉伸强度、硬度、刚性、冲击强度、热变形性等。如增塑剂、冲击改性剂、增强剂、填充剂、偶联剂、成核剂、相容剂等。,（2）稳定和防护性助剂即稳定剂，是防止或延缓聚合物在加工、贮藏和使用过程中老化变质。由于引起老化
6、的因素较多（氧、光、热、微生物、高能辐射和机械疲劳等），以及老化的机理各异，所以稳定化助剂又分为好几类。如热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、阻燃剂等。,（3）改善加工性能的助剂这类助剂包括润滑剂、脱模剂、加工改性剂、发泡剂、交联剂等。增塑剂也有改善聚合物加工性能的作用。,塑料制品的成型方法,塑料制品的成型方法有很多种，如吹塑、压延、压注、注射、挤出、真空成型等。,NEXT,第一章 通用热塑性塑料,定义说明 第一节 聚乙烯塑料(PE) 第二节 聚丙烯塑料(PP) 第三节 聚氯乙烯塑料(PVC) 第四节 聚苯乙烯类塑料,返回,下一章,通用热塑性塑料是指综合性能较好，耐热温在100以下，力学性能一般，产量
7、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，聚苯乙烯类塑料四类，产量占塑料总量的80以上。通用热塑性塑料的发展历史较早，加工工艺成熟，在包装，农业，日用和建筑等方面应用广泛。,第一节 聚乙烯塑料,1.1 聚乙烯类塑料简介 1.2 聚乙烯类塑料的应用 1.3 聚乙烯类塑料的结构性能1.4 聚乙烯类塑料的成型加工 1.5 其它品种,返回,下一节,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
8、乙烯(LLDPE)，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及茂金属聚乙烯(m-PE)。,返回,TO 1.2,聚乙烯类塑料主要制品的份额：薄膜占65.5，中空容器占8.2，管材占7.9，单丝及编织袋占7.1，电缆料占3.9，周转箱占3.9，瓦楞箱占2.1。,1.2 聚乙烯类塑料的应用,返回,TO 1.5,1.3 聚乙烯类塑料的结构性能,1.3.1 PE的结构 1.3.2 PE的性能,返回,TO 1.3,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。,1.3.1 PE的结构,返回,TO 1.2.2,（1）乙烯聚合方法 高压聚合法（I
9、CI法）：压力150-300MPa、温度180300，引发剂为氧气或有机过氧化物，遵循自由基聚合机理，要求乙烯纯度99.8%。产物特点：支化度较大，密度较低（0.9100.925g/cm3），结晶度为55%65%。,中压法（菲利浦法）：压力1.4 3.5MPa、温度130160，催化剂为过渡金属氧化物，溶剂为烷烃，遵循离子聚合机理。产物特点：密度0.9260.940g/cm3（中密度），0.9410.965g/cm3（高密度），结晶度为90% 。,低压法（齐格勒法）：以Al(C2H5)3+TiCl4体系在烷烃（汽油）中的浆状液为催化剂，压力1.3MPa、温度100，遵循离子聚合机理。产物特点：
10、高密度（0.9410.965g/cm3）、高结晶度（85%90%），支化程度很小，大分子是线型的。控制不同的工艺条件可制得分子量在150万以上的超高分子量聚乙烯（工程塑料）。,各种聚乙烯的结构与性能比较表,1.3.2 PE的性能,一般性能 力学性能 热学性能 电学性能 环境性能,返回,TO 1.3,（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 。,返回,TO （2）,（2）力学性能,拉伸应力应变曲线反映出PE是典型的软而韧的聚合物， 除冲击强度外，其它力学性能较低。 注意：影响
11、PE性能的两大因素：密度和分子量,返回,TO （3）,(3)热学性能,返回,TO （4）,PE的耐低温性(耐寒性)好； PE的热变形温度较低；PE的热稳定性较好,在惰性气氛中分解温度超过300； PE的比热容较大，导热率和线膨胀系数为塑料中较大的。,(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。,NEXT,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，让发生的电子冲击材料表面，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
12、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。,（5）耐化学试剂及溶剂性,NEXT,PE具有良好的化学稳定性，常温下可耐非氧化酸，胺类，盐类等的影响，但不耐强氧化剂。卤素对PE可产生取代反应。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。PE表面能低，粘附性差。,(6) 环境和老化性能,PE制品在光照下会变脆；高能射线会引起PE降解和交联，表面氧化等；PE在酯类、金属皂类、硫化
13、或磺化醇类、有机硅液体、潮湿土壤等作用下会发生环境应力开裂。（如何改善PE的耐环境应力开裂性？）,返回,TO 1.3,1.4 聚乙烯类塑料的成型加工,返回,TO 1.4,1.4.1 PE的加工特性,（1）PE的吸水率低，加工前无需干燥处理。 （2） LDPE、HDPE的流动性好，加工温度低，粘度适中，分解温度低，是一种加工性能很好的塑料。LLDPE的粘度稍高，易发生熔体破碎，即加工温度稍高。,（3）PE熔体的非牛顿性不明显，粘度随剪切速率和温度的变化波动较小。特别是LLDPE熔体的粘度随剪切速率增大而下降的速度较慢。 （4）PE比热容较大，要求塑化装置有较大加热功率。 （5）PE制品在冷却过程
14、中容易结晶，制品成型收缩率大，在设计模具时需注意。 （6）PE熔体易氧化，成型加工中应尽可能避免熔体与氧直接接触。,1.5 其它品种聚乙烯,1.5.1 茂金属聚乙烯(m-PE),1.5.2 超高分子量聚乙烯 1.5.3 交联聚乙烯 1.5.4 氯化聚乙烯（CPE）,返回,下一节,茂金属引发剂是由环戊二烯基类（简称茂）、IVB族过渡金属和非茂配体三部分组成的有机金属络合物。是一类烯烃配位聚合新型高效引发剂。主要有三类结构：其中的五元环可以是单环，也可使双环。亦可为茚、芴等基团。,1.5.1 茂金属聚乙烯(m-PE),金属M主要为锆（Zr）、钛（Ti）、铪（Hf）等， 分别称为茂锆、茂钛和茂铪；非
15、茂配体X一般为氯或甲基；桥链结构中的R为亚乙基、亚异丙基、二甲基亚硅烷 基等；限定几何构型配体结构中的R为氢或甲基；NR为 氨基；（ER2）m为亚硅烷基。双（环戊二烯）二氯化锆和亚乙基双（环戊二烯）二氯化锆是普通结构和桥链结构茂金属引发剂的代表。,茂金属引发剂单独使用时没有活性，须与共引发剂甲基铝氧烷、三甲基铝或二甲基氟化铝等共用。一般要求共引发剂大大过量，才能保证茂金属引发剂的活性。,1）高活性：几乎100%金属原子可形成活性中心，而Z-N引发剂只有13%形成活性中心。2）单一活性中心：茂金属催化剂具有明确的分子结构，聚合反应在该分子上的一个位置-过渡金属原子发生，有时称为单活性位置催化剂。
16、产物的分子量分布很窄，1.051.8。共聚物组成均一。,茂金属引发剂优点,3）定向能力强：能使丙烯、苯乙烯等聚合成间同立构聚合物。 4）单体适应面宽：几乎能使所有乙烯基单体聚合，包括氯乙烯、丙烯腈等极性单体。,茂金属引发剂用于烯烃和乙烯基单体聚合，至今已经成功合成了线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、等规聚丙烯、间规聚丙烯、间规聚苯乙烯、乙丙橡胶、聚环烯烃等。茂金属引发剂发展迅猛，已形成与Z-N引发剂相争之势。,茂金属聚乙烯是二十世纪90年代工业化生产的一种新颖热塑性塑料。 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ZieglerNatta催化剂聚合而成的PE有显著的不同：
17、(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；,1.5.2 超高分子量聚乙烯,返回,TO 1.5.3,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.,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
18、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。,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 。,返回,TO 1.5.4,一、交联PE（CLPE）的性能变化,二、交联PE的制备方法 辐射交联法 过氧化物交联法 硅烷交联法,1.5.4 氯化
19、聚乙烯（CPE）,NEXT,氯化聚乙烯(chlorinated polyethylene) 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。,氯化聚乙烯目前的应用领域主要有： 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， 用作聚烯烃的阻燃剂； 用作PE、PP等非极性聚合物与极性聚合物PVC的相容剂； 作为非硫化橡胶及特种橡胶使用,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
20、的关系： 氯含量低于15时是塑料； 氯含量为1624%时是热塑性弹性体； 氯含量在2548%之间为橡胶状弹性体； 氯含量为4958%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3040%范围内。目前商品氯化聚乙烯橡胶的含氯量大多在2545范围内。,PE总结： 性能 外观：白色蜡状半透明材料，柔而韧； 密度：比水轻； 毒性：无毒； 介电性能：优异； 燃烧特性：易燃，且离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色而下端为蓝色，燃烧时产生熔融滴落； 透水率：低，有机蒸气透过率较大；,透明度：随结晶度增加而下降，退火处理后不透明，淬火处理后透明；在一定结晶度下，透明度随分子量
21、增大而提高； 熔点：范围较宽，HDPE为132-135，LDPE为112左右； 溶解性：常温下不溶于任何已知溶剂中，仅矿物油、凡士林、植物油、脂肪等能使其溶胀；70以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、氯代烃、四氢化萘、石油醚及石蜡中。,化学稳定性：优异。室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、氨、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾、稀硫酸和稀硝酸；发烟硫酸、浓硝酸、硝化混酸、铬酸-硫酸混合液在室温下能缓慢溶解；90，硫酸和硝酸能迅速破坏PE； 其它稳定性：易光氧化、热氧化、臭氧分解；光降解（紫外线）；辐射可发生交联、断链、形成不饱和基团等（主要倾向交联反应）；,力学性能：结晶部分较高强
22、度；非结晶区良好的柔性和弹性；力学性能随分子量增大而提高，分子量150万的PE极为坚韧（优异的工程塑料）。其力学性能与其制备方法密切相关。,用途 PE品种不同，用途也不同； 高压PE：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包覆层等； 中、低压PE：以注射成型制品、中空制品为主； 超高分子量PE：工程塑料。 PE塑料使用领域：电线绝缘、管材、薄膜（农膜、包装薄膜等）、容器、板材等。,改性 辐射法或化学法：进行交联以提高其耐热性、强度和尺寸稳定性； 氯化：氯化聚乙烯； 共聚：EEA（乙烯-丙烯酸乙酯）、EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）。,第二节 聚丙烯塑料,2.1 聚丙烯类塑料简介 2.2
23、 聚丙烯类塑料的结构性能2.3 聚丙烯类塑料的成型加工 2.4 聚丙烯类塑料的应用 2.5 其它品种,返回,下一节,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。,返回,TO 2.2,合成方法 （1）单体丙烯的制法：主要是从炼厂气、天然气、轻油、石脑油等石油馏分热裂解、分离、精制而得。 （2）PP的制备方法采用齐格勒-纳塔催化剂，其聚合工艺基本上与HDPE相同。聚合过程中有5%7%的无规PP，可用己烷、庚烷溶剂进行萃取分离。等规PP结晶不溶，无规物溶解进行分离。在正庚烷中不溶部分的质量分数作为PP的等规度。,2
24、.2 聚丙烯类塑料的应用,2.2.1 注塑制品2.2.2 薄膜类制品 2.2.3 中空制品 2.2.4 挤出制品 2.2.5 纤维制品,返回,TO 2.5,2.3 聚丙烯类塑料的结构性能,2.3.1 PP的结构2.3.2 PP的性能,返回,TO 2.3,PP是结晶聚合物，具有、拟六方等4种晶型。不同晶型的PP制品在性能上有很大差异。晶型属单斜晶系，最为常见、热稳定性最好、力学性能最好的晶型。晶型属六方晶系，冲击性能好，但制品表面多孔或粗糙。晶型属三斜晶系。拟六方晶型为不稳定结构，主要产生于拉伸单丝和扁丝制品中。,2.3.1 PP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
25、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。,NEXT,2.3.2 PP的性能,返回,TO 2.3,一般性能 力学性能 热学性能 电学性能 环境性能,(1)一般性能,PP塑料为白色蜡状固体，外观类似PE，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。,NEXT,(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
26、曲疲劳性能;PP抗蠕变性能较好。,NEXT,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。,（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。,NEXT,（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。,
27、NEXT,（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。,返回,TO 2.3,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。,2.4 聚丙烯类塑料的成型加工,2.4.1 PP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
28、增大而迅速下降。PP熔体黏度对温度的敏感性不大。,NEXT,返回,TO 2.4,4. PP熔体强度较低，吹塑成型中空容器比较困难 5. 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。 6. 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。,2.4.2 PP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180-260,2.5 聚丙烯塑料的其它品种,2.5.1 茂金属聚丙烯(m-PP) 2.5.2 共聚聚丙烯（PP
29、-C） 2.5.3 聚丙烯的填充与增强2.5.4 PP共混物2.5.5 常用的聚丙烯改性剂2.5.6 其他聚烯烃,返回,TO 2.6,2.5.1 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3040。,返回,TO 2.5.2,返回,NEXT,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
30、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。,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,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。,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
31、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。,NEXT,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0.17，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。,返回,TO 2.5.3,2.5.3 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，改善其密度、硬度、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
32、粉等 。,返回,NEXT,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?,NEXT,PP/HDPE共混 提高冲击强度。 PP/EPDM共混 改善冲击性能和克服低温脆性，协同填料一起加入。 PP/PA共混 改善冲击性、耐磨性、耐热性及染色性等。,返回,TO 2.5.5,2.5.4 PP共混物,PP总结： 性能 耐化学性：好，抗硫酸、盐酸及氢氧化钠的能力优于PE及PVC； 耐热性：高，对80%的硫酸可耐100； 稳定性：易受光、热、氧的作用发生降解和老化（叔碳原子上H的存在）添加稳定剂； 燃烧性：与PE一样，易燃，火焰有黑烟，燃烧后滴落并有石油味。 软化温度：高。,
33、缺点：韧性差，特别是低温韧性极差，对缺口敏感、不耐磨，成型收缩率大等缺点。,PP的吸水性性低，加工前不必进行干燥处理。PP熔体属非牛顿流动，对剪切速率比温度的变化更敏感。PP在高温下对氧特别敏感，为防止加工中发生热降解，一般要加入抗氧剂。PP熔体与接触会导致降解，应尽量避免PP与铜接触。,（3）应用,注塑制品,PP树脂注塑制品可占50%左右。日用品通常以普通PP为原料，汽车配件以增强或增韧PP为原料，其它用途的制品往往以高冲击强度和低脆化温度的PP-C为原料。汽车：在汽车中的应用最广泛，如：世界上最大的PP生产公司Himont开发的新的“Catalloy”聚合技术，使PP性能大大提高和改进，可
34、以在反应器中直接生产该性的PP合金，提高油漆性、耐刮伤性和耐热性，适合于作保险杠横梁。其它PP还应用于仪表板、电池托架、空气囊罩、轮罩、格删等等许多零部件上。日用品：衣架、椅子、桶类、盆类、凳子、书架、浴盆、玩具、文具、办公用品、家具、周转箱等。电器：洗衣机筒、电视机壳、电扇叶、电冰箱内衬及电话外壳等。,薄膜制品,用于高级衣料（物）、药品、香烟等包装。还可以用于电容器、电机、变压器的绝缘材料。,纤维产品,单丝：用于绳索、鱼网。扁丝：用于包装化肥、水泥、粮食、糖、盐等。,挤出制品,管：上水、排水、供暖等。片：吸塑制品（热成型）。板：汽车的挡你板、汽车坐椅、马达和泵的壳体等。,中空制品,（1）聚1
35、-丁烯 概念：是丁烯以离子聚合方法制得的聚合物。特点：具突出的耐应力开裂性，是多晶型聚合物 主要用途：管道、密封件、缓冲器、压敏粘合剂等。,2.5.5 其他聚烯烃（自学）,（2）4-甲基1-戊烯 概念：简称TPX，是以丙烯的二聚体4-甲基1-戊烯为单体，通过定向聚合得到的立体等规聚合物，结晶度为40%65%。特点：密度最小的塑料（0.83） ，透明性介于有机玻璃和PS之间。对O2、N2等的透过率为PE的10倍。刚性大PP。其他性能类似于PE及PP。 广泛应用于：医疗器械、容器，照明设备、透明包封材料等。,（3）离子聚合物（Ionomer） 概念：是在乙烯和丙烯酸的共聚物主链上引入金属离子进行交
36、联而得的产品。 特点：产品受热时金属离子的交联键断裂，冷却时又能重新形成，所以为热塑性塑料。 性能：与PE类似，但透明性好。,（4）聚异质同晶体（Polyallomer） 概念：是两种以上单体在阴离子配位催化剂存在下进行嵌段共聚合而得的共聚物。通常是以丙烯为主，与0.1%15%的乙烯、1-丁烯、异戊二烯等共聚，其中以丙烯-乙烯聚异质同晶体最重要。 特点：具有结晶PP及HDPE的综合优异性能，抗冲击强度为PP的3-4倍，是一种综合性能良好的新型热塑性塑料。,(5)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
37、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。,NEXT,(6)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。,返回,TO 2.6,第三节 聚苯乙烯类塑料,3.1 聚苯乙烯塑料的简介3.2聚苯乙烯塑料的结构性能3.3聚苯乙烯塑料的成型加工3
38、.4其它聚苯乙烯塑料,返回,下一章,3.1 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。,返回,TO 4.2,（2）PS的合成方法 连锁聚合,机理：自由基聚合机理（氧或过氧化物引发剂） 聚合实施方法（工业）：本体法、溶液法、悬浮法和乳液法。 PS分子量：20万左右。,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)。聚苯乙烯的应用：包装产品占50，透明产品占40，注塑制品占10。,3.2 聚苯乙烯塑料的结构性能,3.2.1 PS的结构 3.2.2 PS的
39、性能 （1）一般性能（2）力学性能（3）光学性能（4）热学性能（5）电学性能（6）环境性能,返回,TO 4.3,3.2.1 PS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。,返回,NEXT,PS的苯基对主链的僵化效应使PS具有较高的玻璃化温度（8082）。 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。,返回,TO 4.2.2,3.2.2 PS的性能,（1）一般性能PS无色透明，无延
40、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。,返回,TO （2）,（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。,TO （3）,（3）光学性能,PS透明性好，
41、透光率可达8892，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。,TO （4）,（4）热学性能,PS的耐热性不好，热变形温度只有7098，只可在6080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。,TO （5）,（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。,TO （
42、6）,（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。加1不饱和脂肪酸胺、环胺或氨基醇类化合物，可大大改善聚苯乙烯的耐候性。,返回,TO 3.3,3.3 聚苯乙烯塑料的成型加工,3.3.1 PS的加工特性 3.3.2 PS的加工方法 （1）注塑 （2）挤出（3）发泡成型,返回,TO 3.4,3.3.1 PS的加工特性 PS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7
43、080，时间1.5-2h。PS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。 PS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。,返回,TO 4.3.2,返回,TO 3.4,PS可用注塑、挤出、吹塑、发泡等多种方法成型。,PS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6585的热风循环干燥箱或热水中处理13h，然后缓慢冷却到室温。 PS的成型收缩率比较低，一般在0.20.8之间，有利于成型高精度制品。,3.3.2 PS的加工方法,EPS为将GPPS珠粒在加温、加压条件下，将6左右的低
44、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。,3.4 其它聚苯乙烯类塑料,3.4.1 高抗冲聚苯乙烯(HIPS)（性能、加工、应用） 3.4.2 ABS塑料（一）ABS塑料简介（二）ABS塑料的结构与性能（三） ABS的成型加工 3.4.3其它苯乙烯系树脂,返回,下一章,34.4.1 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
45、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。,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,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。,NEXT,影
46、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%）,HIPS的加工：,HIPS的熔体流动速率高，加工性能好，成型收缩率为0.020.06，尺寸稳定性好。 可注塑成型或挤出成型。 注塑成型工艺条件：料筒温度180250，模具温度为5080，注塑压力69128MPa； 挤出成型工艺条件：料筒温度180220，机头温度为200220。,NEXT,HIPS的应用：,各种电器、仪器、仪表及办公用品的壳体； HIPS的低发泡制品
47、具有木材的可锯、可刨、可钉的性能，外观类似木材，可用于家具、包装和建筑材料等； HIPS可用于生产板材和片材，用以吸塑成容器和杯盘等。,3.4.2 ABS塑料,（一）ABS塑料简介ABS树脂为丙烯腈（2030）、丁二烯（630）和苯乙烯（4570）三种单体共聚而成的聚合物。ABS的制造有混炼法和接枝法两种，调整三种原料的配比可得到中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。,返回,NEXT,ABS树脂，又名丙丁苯树脂丙烯腈-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 ABS树脂起步于上世纪40年代，1946年
48、美国橡胶公司采用掺合法工业化生产ABS树脂，1954年美国博格一华纳化学品公司采用乳液接枝法工业化生产ABS树脂取得成功。我国ABS树脂起步于20世纪60年代，1975年兰化公司采用乳液接枝法建成我国第一套生产能力为2000吨/年的装置 。,各地区ABS的消费结构,（二） ABS的制备方法,基本制法为：乳液接枝掺合工艺连续本体工艺,(1)乳液接枝掺合工艺,包括丁二烯乳胶的制备、接枝聚合物的合成，SAN共聚物的合成，掺混和后处理四个步骤。 根据SAN共聚工艺不同又可分为：乳液接枝乳液SAN掺合乳液接枝悬浮SAN掺合乳液接枝本体SAN掺合,四个步骤,A、丁二烯胶乳的合成 一般采用乳液聚合 B、接枝
49、聚合物的合成聚丁二烯与苯乙烯、丙烯腈接枝。 C、SAN共聚物的合成乳液法、悬浮法和本体法。 D、掺混和后处理ABS接枝聚合物与SAN共聚物以不同比例进行掺混,(2) 连续本体工艺,本体工艺生产ABS树脂时，为了控制粘度，对橡胶含量控制在15%以内，最多不超过20%。本体聚合工艺与乳液接枝掺合工艺相比，具有对环境污染少、投资低的优点，但产品多样化方面有局限性。,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,ABS,丙烯腈,丁二烯,苯乙烯,非结晶性材料两相三元共聚物,（三）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组成，不同结构单元赋予其不同的性能：丙烯腈，耐化学腐蚀性，表面硬度；丁二烯，良好韧性；苯乙烯，透明性、着色性、电绝缘性和加工性能,返回,NEXT,
