常见聚合物材料
常用热塑性塑料
1,聚氯乙烯( Polyvinyl chloride-PVC)
? 典型的极性无定型聚合物, 无毒, 无臭的白色粉
末, 难燃, 离火即熄, 火焰上黄下绿, 冒黑烟,
燃烧时变软, 发出刺激性酸味, 滴下能拉丝的胶
质 。
? PVC在 65?85oC开始软化, 170oC以上呈熔融状态,
140oC以上即开始少量分解, 190oC以上大量放出
氯化氢, 由于 PVC的熔融温度接近分解温度, 成
型困难, 故常常需加入稳定剂以提高分解温度 。
PVC的长期使用温度为 -15?55 oC。
? PVC是一种 多组分 的塑料, 根据不同用
途要求, 可加入不同的添加剂
? ( 1) 硬 PVC( RPVC), 分子量较低的
PVC树脂, 稳定剂, 润滑剂, 着色剂,
增塑剂 ( 少量或不加 ), 改性剂, 加工
助剂, 填料等
? ( 2) 软 PVC( SPVC),分子量较高的
PVC树脂、稳定剂、润滑剂、着色剂、
增塑剂等
2,聚乙烯( Polyethylene-PE)
典型的非极性结晶聚合物, 无臭, 无味,
无毒, 乳白色蜡状半透明材料, 易燃烧,
火焰上黄下蓝, 燃烧时产生熔融滴落且
有明显石蜡燃烧气味 。 通常按密度可分
为高密度, 中密度, 低密度聚乙烯;按
压力可分为低压, 中压, 高压聚乙烯,
此 外 还 有 超 高 分 子 量 聚 乙 烯
( UHMWPE), 线形低密度聚乙烯
( LLDPE) 。
? ( 1) 高压法聚乙烯( LDPE), 反应温度
150~ 300℃,反应压力 150~ 300MPa,采用 O2
或过氧化物作引发剂的自由基聚合。通常,反
应压力高,相对分子质量较高,支链较少;反
应温度高,相对分子质量较低,支链较多。
? ( 2) 中压法聚乙烯,反应温度 130~
270℃,反应压力 1.8~ 8MPa,采用 CrO3
或 MoO3为催化剂的离子聚合,所得产物
支链较少,分子链等规度较高,属高密
度聚乙烯。
? ( 3) 低压法聚乙烯( HDPE), 反应温
度 85~ 100℃,反应压力常压~ 2MPa,
采用 Ziegler-Natta的络合配位聚合。
? PE的主要产品质量指标是密度和熔融指
数 。 PE的力学性能在很大程度上取决于
聚合物的分子量, 支化度和结晶度 。
LDPE的熔点为 105?110 oC,HDPE的熔点
为 132?135 oC。
? 聚乙烯的成型加工性能良好,成型前无
需干燥。
3,聚丙烯( Polypropylene-PP)
? 聚丙烯的性能与聚乙烯相近, 但密度较
小, 耐热性较好, 透明性较高, 力学强
度较高, 但耐低温性能, 耐老化性能较
聚乙烯差 。
? 成型前一般不用干燥;成型温度范围宽
(成型温度在 200?300 oC),流动性好, 熔
点 160?175℃, 分解温度 350℃,
? PP熔体的粘度对剪切速率的依赖性比对
温度的依赖性大 。
4,聚苯乙烯( Polystyrene-PS)
? 通用级聚苯乙烯为硬、脆、透明的无定
型热塑性塑料。无色、无味、无毒,易
燃烧,燃烧时冒黑烟,有特殊气味,敲
击时有金属声,断口出现光泽,易于染
色。
? PS的熔融温度为 150~ 180℃,热分解温
度 300℃,长期使用温度 60~ 80℃ 。
? 工业上生产 PS 的方法主要为悬浮聚合法
和本体聚合法 。
? PS具有较好的流动性, 成型性能良好,
成型温度范围宽, 热稳定性好, 吸湿性
低, 成型前无需干燥 。 成型时应注意所
产生的定向及内应力 。
?ABS树脂,
? ABS是微黄色或白色, 不透明, 无毒, 无味
的热塑性树脂 。 丙烯晴 ( A) 具有耐化学腐
蚀性和一定的表面硬度;丁二烯 ( B) 赋予
树脂弹性和良好的冲击性能;苯乙烯 ( S)
则使树脂具有刚性和流动性 。 ABS并非三种
单体的简单共聚物或共混物, 而是玻璃态
聚合物连续相中分散着橡胶相的高分子 。
? ABS成型性能良好,由于有一定的吸湿性,
成型前应进行干燥。
聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethyl
methacrylate-PMMA)
? 俗称有机玻璃(雅克丽),为目前透明
性最好的聚合物,但表面硬度较低。
?PMMA常采用浇铸成型的方法制得厚度较
大的板材。
聚酰胺( Polyamide-PA)
? PA俗称尼龙, 根据合成单体的不同, 可分
为 PA66,PA6,PA1010,PA11等, 具有优
良的力学性能:较高的冲击强度和拉伸强度,
优良的耐磨性和自润滑性 。
? PA6的 制造方法主要有两种,
? ( 1)开环聚合:在水存在下,己内酰胺在
约 260℃ 的高温下进行聚合。
? ( 2)阴离子聚合法:以氢氧化钠为催化剂,
N- 乙酰基己内酰胺或甲苯二异氰酸酯等为
助催化剂。得到的是高相对分子质量的 PA6
( 单体浇铸尼龙,MC尼龙),其力学性能
(冲击强度、耐磨性等)、耐热性优良。
但加工性能较差。
? PA具有良好的成型加工性能,由于吸水性
较大,成型前应进行加热干燥,PA的尺寸
稳定性差,收缩率大,常进行后处理。
聚甲醛( Polyoxymethylene-POM)
? POM分为两种:共聚甲醛和均聚甲醛 。
POM通常为白色或浅黄色粉末, 制品表
面光滑且有一定光泽, 着色性好 。 POM
具有优良的力学性能, 可代替金属使用 。
? POM的熔融温度范围狭窄,但尺寸稳定
性好,吸水率极低。
聚碳酸酯( Polycarbonate-PC)
? PC是几乎无色或呈轻微淡黄色的透明塑料
( 非结晶型聚合物 ), 燃烧时有黑烟冒出,
且发出花果臭味 。 PC的制作方法主要有两
种,
? ( 1) 酯交换法:在催化剂存在下, 双酚 A
和碳酸二苯酯在约 200℃ 熔融状态下进行酯
交换, 然后在 295~ 300℃ 下缩聚得 PC( 分
子量一般在 2.5~ 3万 ) 。
? ( 2) 光气法:采用双酚 A和光气在氢氧化
钠或吡啶和溶剂存在下,反应制得 PC。 采
用相对分子质量调节剂,分子量控制在 10
万左右。
? PC具有极好的冲击强度,耐热性,长期使
用温度可达 130 oC,同时,又具有良好的
耐寒性,脆化温度为 -100 oC。( 耐环境应
力开裂性差,缺口敏感性高)。
? 虽然 PC的吸水率低, 但成型前应进行严格
干燥 。 PC 的熔融温度高, 成型温度高
( 240?300 oC), 且接近分解温度, 因此成
型困难 。 PC的流动特性接近牛顿流体, 其
粘度对温度十分敏感 。 在实际成型操作中
常采用, 三高两低, 的方法:即注射温度
高, 模具温度高, 热处理温度高;注射压
力低, 塑化压力低 。
? PC脱模后最好经过热处理。
常用的热固性塑料
酚醛树脂( PF)
? PF是一种重要的热固性塑料,可由苯酚
和甲醛聚合得到:当甲醛 /苯酚摩尔比大
于 1在碱性条件下,得到的是碱法酚醛树
脂,又叫热固性酚醛树脂;当甲醛 /苯酚
摩尔比小于 1在酸性性条件下,得到的是
酸法酚醛树脂,又叫热塑性酚醛树脂。
PF的固化过程可表示如下,
? 热固性 ( 甲阶段 ) 酚醛树脂为粘稠黄色半
透明液体, 热塑性酚醛树脂为类似于松香
的固体 。
? PF具有极性的酚羟基和醚键, 易吸水, 经
交联后形成的体型结构会将极性的酚羟基
包围在网状结构内, 极性显示不出来, 从
而表现出较好的电绝缘性, 广泛应用于电
器产品 。
? 木粉填充的酚醛塑料制品(俗称电木),
电绝缘性能好,成型性能好。
氨基树脂
? 氨基树脂是含有胺基或酰胺基的单体与
甲醛反应生成的一类热固性树脂, 主要
品种有脲醛树脂 ( UF) 和三聚氰胺甲醛
树脂 ( MF) 。
? 氨基塑料突出的特点是可制成色泽鲜艳
的制品,为塑料餐具和桌面装饰层压板
的主要材料。脲醛塑料俗称电玉。
环氧树脂( EP)
? 环氧树脂( EP) 目前最重要的品种为双酚 A和环
氧氯丙烷合成的环氧树脂。环氧树脂粘接力强,
又能低温低压固化,因此广泛用作粘合剂。
? EP可采用脂肪族或芳香族多元胺等有机多元胺,
顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐等有机多元酸酐,
AlCl3,ZnCl2,SnCl4,BF3等 潜固化剂和酚醛树脂、
脲醛树脂、糠醛树脂、聚酰胺等合成树脂,使环
氧基开环而交联固化,可制作高强度的增强塑料,
优良的电绝缘材料等。
常用橡胶
天然橡胶( NR)
? 天然橡胶是一种从天然植物中采集出来的
高弹性材料。最有经济价值的含橡胶成分
的植物主要包括:三叶橡胶树(巴西橡
胶)、杜仲树(古塔波胶或马来树胶)、
橡胶草等,其中,三叶橡胶树的产胶量最
大,质量最好,工业上应用的天然橡胶的
主要来源是三叶橡胶。
? 田间胶乳 —— 又称新鲜胶乳,刚从橡胶
树上流出的胶乳。易受细菌侵蚀而产生
凝固,不便于保存。
? 保存胶乳 —— 经过加氨处理的胶乳。氨
水可起杀菌和保持分散体稳定的作用。
? 新鲜胶乳和保存胶乳的含胶量大约 30%
左右。经浓缩加工,可得到含胶量达 60
%左右的 浓缩胶乳 。
? NR是直接用田间胶乳或保存胶乳来制造
的,其制法是将胶乳稀释后,加入稀醋
酸液进行凝固,然后经过压片、干燥、
打包等处理。
? NR通常包括烟片、绉片、颗粒胶等许多
品种,其制法各有不同。
? 烟片胶是由天然胶乳经酸凝固、压片,
然后熏烟干燥制成。其物理机械性能较
好,保存期较长,是天然橡胶中最好的
品种。
? NR的主要成分为橡胶烃,还包括少量的蛋
白质、丙酮抽出物、水分、水溶物、灰分。
? 一般天然橡胶(三叶橡胶)的橡胶烃是由
含 98%以上的顺式 1,4聚异戊二烯组成,
NR的相对分子质量约为 70万,相对分子质
量分布范围较宽,这是它既有良好的物理
机械性能,又有良好加工性能的原因。
? 异戊橡胶( IR) 的分子结构与天然橡胶相
同,性能也相似,故有“合成天然橡胶”
之称。 IR的用途与 NR相同。
顺丁橡胶( BR)
? 顺丁橡胶又称聚丁二烯橡胶,主要采用
阴离子和配位阴离子聚合反应制备。聚
丁二烯橡胶根据其顺式结构的含量多少
可分为高顺式聚丁二烯橡胶、中顺式聚
丁二烯橡胶和低顺式聚丁二烯橡胶。
? 目前工业上常用的品种大多为高顺式含
量的(顺丁胶),其弹性较高,生热小,
工艺性能较好。
? 聚丁二烯橡胶主要用途是制造轮胎胎面,
常与 NR和 SBR并用。
? 塑料和橡胶制品的差别主要在于它们的
玻璃化温度,通常,塑料的 Tg高于室温,
在室温下通常处于玻璃态,呈现塑性;
橡胶的 Tg低于室温,在室温下通常处于
高弹态,呈现弹性。
通用合成纤维
聚酯纤维
? 聚酯纤维是产量最大的合成纤维品种,是由芳香
二羧酸和二元醇缩聚制得的树脂,再经熔融纺丝
和加工处理制成。
? 聚酯纤维即聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶),
有长丝和短纤维之分。它是一种优良的纺织材料,
其强度在大宗纤维品种中仅次于聚酰胺纤维,高
温下强度降低较小,弹性接近羊毛,保形性好,
耐皱性超过任何纤维,耐候性良好,但吸水性、
染色性差,需进行改性。
聚丙烯腈
? 聚丙烯腈纤维(腈纶)是合成纤维中的主要品
种之一,由于纯聚丙烯腈所制成的纤维质脆且
不易染色,因此一般所述聚丙烯腈纤维是指丙
稀腈含量在 85%以上的共聚纤维。
? 聚丙烯腈纤维的耐候和耐光性能优良,化学稳
定性好,不发霉,不怕虫蛀。聚丙烯腈纤维膨
松、卷曲、柔软,极似羊毛,强度高于羊毛,
相对密度比羊毛低。主要用途是代替羊毛,或
与羊毛混纺。