1、二、塑料的分类,1）按塑料热性质分类：,2）按塑料的功能和用途分类：通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、ABS 等，产量占塑料总产量的75%以上。工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。如聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。,2.1.2 组分和作用,塑料根据组分数目可分为：单一组分塑料基本上是由高聚物组成，典型的是聚四氟乙烯，不加任何添加剂。而大多数塑料是多组分体系，除高聚物这一基本成分外，还加入添加剂（称高分子助剂）。影响高分子材料制品质量的三大要素：,单一组分塑料多组分塑料
2、,高聚物助剂加工,1）树脂: 塑料的主要组分。它胶粘着塑料中的其它一切组成部分，并使其具有成型性能。绝大多数塑料就是以所用树脂命名的。,塑料的组成,2）填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。如加入铝粉可提高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、木屑、玻璃纤维、碳纤维等。,3）增塑剂: 凡能增加高聚物的塑性、改善加工性能、赋予制品柔韧性的物质。特点：它们通常是沸点高、挥发性很小的液体或低熔点的固体，能较长时间地贮留在高聚物内以保持制品的柔韧性。主要作用就是削弱高聚物分子链间的作用力，以降低其软化温度、熔融温度和玻璃化温度。常用
3、增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。,4）稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。加入稳定剂抑制老化现象是较简单、有效的方法。主要使用的稳定剂有热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、防霉剂等。常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。,5）增色剂: 赋予塑料制品各种色彩的物质。增色剂能使制品美观，提高耐候、耐老化性能常用的着色剂是一些有机染料和无机颜料。有时也采用能 产生荧光或磷光的颜料。,分 类,染料：染料可溶于有机溶剂，分子内带有发色基团和助色体团。颜料：颜料则不溶于水和溶剂中，只是调和于展色剂中，直接涂于表面产生颜色。,6）润滑剂: 提高
4、塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。常用润滑剂有硬酯酸及其金属盐类、低分子量的聚乙烯等。,7）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。,8）阻燃剂: 增加高分子材料耐燃性的物质。阻燃剂大部分是第、和族元素的化合物。常用的是磷、溴、氯、锑、铝的化合物。,9）发泡剂: 使高分子材料成为泡孔结构的物质。常用发泡剂有脂肪烃和卤带烃， 碳酸铵、碳酸氢钠、偶氮类化合物，亚硝基化合物。,10）抗静电剂: 降低高分子材料表面电阻和体积电阻、适当增加导电性，防止在材料表面积累的物质。抗静电剂大部分是表面活性
5、剂，常用的有高级醇的硫酸酯及其盐、磺酸酯及其盐、季铵盐等。,11）偶联剂: 使两种性质不同的材料紧密地联结起来的物质。常用偶联剂有硅烷类和钛酸酯类。,高密度聚乙烯（ HDPE ） 1937年工业化生产低密度聚乙烯 （LDPE）1965年工业化生产线型低密度聚乙烯（LLDPE）1970年代中期工业化生产,（3） 分类：,高密度聚乙烯（HDPE）：也称低压聚乙烯。合成方法：反应温度85100，反应压力常压2MPa，采用Ziegler- Natta的络合配位聚合。 性能：由于它的分子量比较高，支链短而且少，因此密度较高，拉 伸强度、拉伸模量、弯曲模量，硬度等性能优于LDPE,但冲 击轻度比LDPE差
6、，它的耐热性较高，最高使用温度100最低使用温度可至-70透气性为LDPE的1/5。 用途：包装防潮物品，医用药瓶，化学品贮罐，管材类，如天然气管，煤气管，城市排水管；如鱼网、建筑用安全网等。,2.聚乙烯的品种,低密度聚乙烯（LDPE）合成方法：也称高压聚乙烯，反应温度150300，反应压力 150300MPa，采用O2或过氧化物作引发剂的自由基聚合。 性能：所以容易发生链转移，产品中存在大量支链结构，分子结构缺乏规整性，因此结晶度小，导致它的耐热性、耐溶剂性、硬度也较差。电绝缘性优良，柔软性好，耐冲击性能和透明性也较好；具有良好的透气性。用途：主要做成薄膜用于食品包装、购物袋、垃圾袋等，特别
7、是作为农用薄膜。家用器具、玩具、以用品等注塑制品； 牛奶及果汁饮料纸盒等，各种电缆线的绝缘和护套。,线型低密度聚乙烯（LLDPE）合成方法：压力在0.7 12.1MPa,温度为8595，采用铬和钛氟化物催化剂，使乙烯与少量的-烯烃共聚，形成在线型乙烯主链上带有非常短小的工具单体支链的分子结构。 性能： LLDPE得分子链具有短支链的结构，分子结构性介于LDPE于HDPE之间，因此刚性好，韧性好，因此它的撕裂强度、拉伸强度、耐穿刺性和耐环境应力开裂性比LDPE要好。但是吹塑薄膜透明性差；分子量分布比LDPE窄，平均分子量较大，因此熔体粘度比LDPE大，加工性差。 用途：约70%用于薄膜的生产，主
8、要是食品包装，工业用包装，垃圾袋等，注塑制品有各类容器，电话电线的绝缘材料；大型农用贮槽，；各种管材、片材和板材。,（1）力学性能聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比，其强度、刚度和硬度都比较高，光泽性也好，但在塑料材料中仍属于偏低的。它的冲击强度较低，但具有优良的抗弯曲疲劳性。,（2）热性能具有良好的耐热性。可在100以上实用，轻载可达120，无载条件下最高连续使用温度可达120，短期使用温度为150，它的耐水、耐蒸气性好。,（3）电性能 聚丙烯是非极性聚合物，具有优良的电绝缘性.其电性能不受温度和频率的影响，是优异的介电材料和电绝缘材料，并可作为高频绝缘材料。（4）化学性能聚丙烯是非极性结晶型的烷
9、烃类聚合物，具有很高的耐化学腐蚀性。耐许多化学药品，除浓硫酸、浓硝酸以外，大多数无机酸、碱、多数有机溶剂。但芳香烃、氯代烃会使其溶胀。,（3）环境性能 聚丙烯的耐候性差、叔碳原子的氢易氧化，对紫外线很敏感，在氧和紫外线作用下易降解。在室内放置4个月性能就极具变坏。所以，生产时必须加入光稳定剂和抗氧化剂。（4）其他性能聚丙烯极易燃烧，氧指数仅为17.4 。透明性较差,主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、 高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。,4. 用途,（1）力学性能由于氯离子的存在增大了分子链间的作用力，不仅使分子链变刚，也是分子链
10、间的距离变小，敛集密度增大。测试表明， PVC的强度、硬度、刚度较高与PE。,3. PVC的性能,（2）热性能PVC的玻璃化转化温度约为80，8085 开始软化，完全熔融时的温度为160 ，140 时已开始分解，释放出氯化氢。在现有的材料中，PVC是热稳定性是最差的材料之一，因此必须加有热稳定剂， PVC的最高连续使用温度为6580 之间。,（3）电性能 PVC具有比较好的电性能，但其有一定的极性，因此电绝缘性不如PP,PE.而且电性能受温度和频率的影响较大，本身乃电焊性能也不好。一般适用于中低压及低频绝缘材料。电性能与聚合方法也有关，一般悬浮树脂比乳液树脂电性能好，还与所加入的添加剂有关。（
11、4）化学性能耐许多化学药品，除浓硫酸、浓硝酸以外，大多数无机酸、碱、多数有机溶剂、无机盐类以及过氧化物均无损害。因此适合作为化工防腐材料。,（5）其他性能PVC的分子链组成中含有较多的氯原子，赋予了材料很好的阻燃性。 PVC对光、氧、热及机械作用比较敏感，在其作用下易发生降解反应，脱出HCl，使PVC制品颜色发生变化。因此，为改善这种状态，可加入稳定剂及采用改性的手段。,（1）结构（2）性质PS的优点：透明性高、加工流动性好，易着色，易印刷，电绝缘性、刚性都很好。PS的缺点：韧性差、耐热性低、耐溶剂性、耐化学试剂性、耐沸水性差，且易出现应力开裂的现象。（3）PS聚合方法：本体聚合、悬浮聚合、溶
12、液聚合、乳液聚合。,1.概述,2. PS分类,（1）力学性能聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。聚苯乙烯的拉伸、弯曲等常规力学性能在通用塑料中是很高的，但冲击强度很低。（2）热性能耐热性能较差，热变形温度约为7095 ，熔融温度为150180，热分解温度300，长期使用温度6080。热导率较低基本不随温度的变化而变化，是良好的绝热保温材料。聚苯乙烯的膨胀系数较大，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有金属嵌件。,3. PS的性能,（3）电学性能聚苯乙烯是非极性聚合物，使用中也很少加入添加剂，因此具有良好的介电性能和绝缘性。但是由于其表面电阻和体积电阻均较大，又不吸水，因易产生
13、静电，使用时需加抗静电剂。（4）化学性能聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、有机酸，溶于苯、甲苯等芳烃中。此外，它的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆 ，其耐光性、氧化性都较差。但具有很好的耐辐射性。,五、ABS,丙烯腈（A） 丁二烯（B） 苯乙烯（S）,提供聚合物 耐化学性、热稳定性,使聚合物呈现 橡胶状韧性和冲击强度,使聚合物显现热塑性塑料的 加工特性和良好的刚性，即较好的流动性。,1. 概述,（1）结构,（2）制备方法,先用丁二烯（）和苯乙烯（S）制成（BS）,然后加入丙烯腈（A）和苯乙烯使之共聚和接枝共聚，接枝点在丁苯胶乳的双键以及与苯基相连的碳原子
14、的-氢上，当然接枝共聚的同时也存在丙烯腈和苯乙烯的均聚物。目前生产的ABS的三种组分比例一般为： A：， B：， S： 4050，,（1）力学性能一般是无毒、无嗅、不透明，外观呈象牙色，能配成任何颜色。冲击强度高、 可在较低的温度下使用，原因是ABS中橡胶组分对外界冲击能的吸收和对银纹发展的抑制。有良好的耐磨性、耐油性，尺寸稳定性好。（2）热性能ABS制品的使用温度一般为-40-100。 ABS的热稳定性较差，在250既能分解，产生有毒的挥发性物质。,2. 性能,（3）电学性能具有良好的电绝缘性，不受温度、湿度和频率的影响。（4）化学性能ABS对水、无机盐、碱及酸类几乎完全没有影响，不溶于不溶
15、于醇类及烃类溶剂，但烃类长期接触后会软化和溶胀。一般ABS易自然，无熄灭性。 （5）环境性能由于丁二烯中的双键的影响它的耐候性差在紫外线和热的作用下是易氧化降解。,（2）酚醛树脂的制备,热塑性酚醛树脂：在酸性条件下，甲醛与苯酚的物质的量比为小于1时合成的一种线性树脂。分子内不存在-CH2OH基团。 热固性酚醛树脂：苯酚与过量的甲醛在碱性催化剂的存在下缩聚而成的。,（1）酚醛塑料的定义酚醛塑料是以酚醛树脂为基本成分，加入填料、润滑剂、着色剂及固化剂等制成的塑料，填料用量可达到50%以上。酚醛塑料主要用作电绝缘材料，有“电木”之称。,2. 酚醛塑料,一、定义,2.3 工程 塑料,2.3.1 工程塑
16、料的定义和分类,工程材料是指物理力学性能及热性能比较好的、 可以当作结构材料使用的且在较宽的温度范围内可受一定的机械应力和较苛刻的化学、 物理环境中使用的塑料材料。,质量轻，相对密度小 较高的比强度 突出的耐磨和自润滑性能 优良的机械性能 优良的电绝缘性能 化学稳定性能 优良的吸震、消声和对异物的埋没性能 较好的制作尺寸稳定性 有较高的耐热性 良好的加工性能,三、工程材料的主要特性,2.3.2 通用工程塑料,一、聚酰胺（尼龙或锦纶）（ PApolyamides ）指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物,（1）结构,1. 概述：,（2）命名原则,以单体中所含胺基的碳数目和羧基的碳数目来表示 若是
17、氨基酸或内酰胺则以单体中的总的碳数来表示 例：尼龙12：12个碳的氨基酸聚合而成。尼龙610：由6个碳的二胺10个碳的二酸缩合而成的尼龙66：第一个六表示己二胺（6个碳原子）第二个六表示己二酸（ 6个碳原子）,（3）性能,聚酰胺属结晶性塑料，无臭、无味、无毒、半透明，乳白，略带黄色。 由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的强度高； 由于亚甲基的存在使得分子链比较柔顺，因而具有较高的韧性好；耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低； 具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性；又有良好的电绝缘性能； 但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。,聚酰胺分子链中重复出现的酰胺基是一个带极性的基团，这个基团
18、的上的氢，能够与另一个分子的酰胺集团联段上的羰基上的氧结合形成相当强大的氢键。,（1） 结构单元：,二、聚碳酸酯（ PC-polycarbonate ）,1. 概述：,双酚A型聚碳酸酯,O-R-O-CO,按分子结构中所带R基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型，其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯，并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要，分子量通常为3-10万。,2. PC的合成工艺,（1）酯交换法双酚A与碳酸二苯酯在高温、高真空下进行熔融缩聚而成。双酚A碳酸二苯酯 酯交换 缩聚 切粒 产品催化剂 苯酚 苯酚反应条件：双酚A/碳酸二苯酯摩尔比为1:1.051.1，催化剂为苯甲酸钠、醋酸铬或醋酸锂等。
19、由于双酚A在180以上易分解，因此在酯交换一步应控制反应温度，当苯酚蒸出量为理论量的8090%时，即双酚A已转化成低聚物后，将物料移入缩聚釜，在295300，余压小于133Pa以下进行缩聚，达到所需所需反应程度时出料。,（2）光气法是由双酚A、氢氧化钠碱液、催化剂、分子量调节剂和溶 剂，在常温、常压下通入光气进行光化缩聚。优点：对设备要求不高，转化率可达90%以上，且聚合物相对分子质量可在较宽范围内调节； 缺点：光气及有机溶剂毒性大，且增加了后处理、溶剂回收等工序。,反应式如下：,四、聚苯醚（ PPOPolyphenylene Oxide）,1. 结构单元,五、热塑性聚酯（Polyester）
20、,（1） 结构单元,1. 概述,由饱和二元酸和饱和二元醇缩聚得到的线性高聚物称为热塑性聚酯。,聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名 polyethylene terephthalate(简称PET)商品名涤纶，的确良 。,（2） PET,（3）PBT,聚对苯二甲酸丁二酯 、英文名 polybutylene terephthalate,2. 制备,（1） PET（涤纶）,预聚合,缩聚,2.3.3 特种工程塑料,一、聚酰亚胺（Polyimide,PI）,（1） 结构单元,1. 概述：,（2） 结构式,Ar : 二酸酐的芳基 Ar:二胺的芳基,聚酰亚胺的首先是由芳香族二元酸酐和芳香族二元胺经缩聚反应生成聚酰胺酸，然后经热转化或化学转化环化脱水形成聚酰亚胺。,（2）制备方法,二、聚砜（Polysulfone,PSF）,（1） 结构单元,1. 概述：,三、聚醚醚酮（Polyetherketon,PEEK）,1. 结构单元,四、聚苯硫醚（Polyphenylene,PPS）,1. 结构单元,2. 合成反应式,五、聚四氟乙烯 （Polytetrafluoroethylene,PTFE）,1. 概述,（1）结构式,氟塑料是含氟塑料的总称，它与其他塑料相比，具有更优越的耐高、低温，耐腐蚀，耐候性，电绝缘性能，不吸水以及低的摩擦系数等特性。其中聚四氟乙烯最为突出。,
