高分子材料第2章通用塑料

1、高分子材料高分子材料聚丙烯2聚乙烯1第2章通用塑料聚氯乙烯4其他聚烯烴3丙烯酸類樹脂6聚苯乙烯類樹脂5高分子材料高分子材料氨基樹脂8酚醛樹脂7第2章通用塑料環(huán)氧樹脂9不飽和聚酯10聚氨酯11高分子材料高分子材料聚乙烯是指由乙烯單體自由基聚合而成的聚合物，聚乙烯可簡寫為PE（polyethylene），分子式為 。2.1.1 聚乙烯的概述高分子材料高分子材料2.1.2.1 2.1.2.1 聚乙烯的結構聚乙烯的結構2.1.2 聚乙烯的結構與性能高分子材料高分子材料2.1.2.2 2.1.2.2 聚乙烯的性能聚乙烯的性能2.1.2 聚乙烯的結構與性能高分子材料高分子材料加工時應注意以下幾點：由于聚乙

2、烯的吸濕性很低（0.01%），除了加有吸濕性添加劑外，在成型加工前，原料可以不必干燥。在聚乙烯的加工中，選擇合適的熔體流動速率相當重要。聚乙烯的結晶能力高，使制品在冷卻后的收縮率高。聚乙烯的熔體在空氣中容易被氧化，而且溫度越高氧化越嚴重，因此在加工中應盡量避免熔體和氧直接接觸，以免發(fā)生聚乙烯大分子降解。聚乙烯因為存在環(huán)境應力開裂性能。2.1.3 聚乙烯的加工性能高分子材料高分子材料2.1.4 聚乙烯的加工工藝高分子材料高分子材料2.1.4 聚乙烯的加工工藝高分子材料高分子材料2.1.5.1 2.1.5.1 超高相對分子質量聚乙烯超高相對分子質量聚乙烯2.1.5 其他種類的聚乙烯詳見教材P31高

3、分子材料高分子材料2.1.5 其他種類的聚乙烯2.1.5.2 2.1.5.2 低相對分子質量聚乙烯低相對分子質量聚乙烯低相對分子質量聚乙烯的平均相對分子質量約為5005000之間，可以簡寫為WPE。低相對分子質量聚乙烯生產(chǎn)技術發(fā)展到現(xiàn)在，主要有三種方法：乙烯聚合法、高相對分子質量聚乙烯的裂解法以及生產(chǎn)高相對分子質量聚乙烯時的副產(chǎn)物（低聚合物）。高分子材料高分子材料2.1.5 其他種類的聚乙烯2.1.5.3 2.1.5.3 交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯高分子材料高分子材料2.1.5.4 2.1.5.4 茂金屬聚乙烯茂金屬聚乙烯2.1.5.5 2.1.5.5 氯化聚乙烯氯化聚乙烯2.1.5 其他種類的聚乙

4、烯高分子材料高分子材料2.1.5.6 2.1.5.6 氯磺化聚乙烯氯磺化聚乙烯氯磺化聚乙烯是白色海綿狀彈性固體，具有優(yōu)良的耐氧、耐臭氧性，因此耐大氣老化性比聚乙烯有明顯的提高，其耐熱性、耐油性、阻燃性比聚乙烯也有明顯改善，有限氧指數(shù)可提高到3036。2.1.5 其他種類的聚乙烯高分子材料高分子材料2.1.5 其他種類的聚乙烯2.1.5.7 2.1.5.7 乙烯共聚物乙烯共聚物（1）乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（2）乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（3）乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（4）乙烯-丙烯酸類共聚物（5）乙烯-乙烯醇共聚物（6）離子聚合物高分子材料高分子材料2.2 聚丙烯12聚丙烯的結構聚丙烯的結構聚丙烯的性

5、能聚丙烯的性能3聚丙烯的加工性能聚丙烯的加工性能4聚丙烯的改性聚丙烯的改性高分子材料高分子材料聚丙烯為線型結構，其分子式為：2.2.1 聚丙烯的結構高分子材料高分子材料2.2.1 聚丙烯的結構高分子材料高分子材料2.2.2 聚丙烯的性能高分子材料高分子材料2.2.3 聚丙烯的加工性能高分子材料高分子材料（1）聚丙烯共聚物（2）聚丙烯合金2.2.4 聚丙烯的改性高分子材料高分子材料（3）聚丙烯接枝改性（4）聚丙烯表面改性（5）填充聚丙烯（6）增強聚丙烯2.2.4 聚丙烯的改性高分子材料高分子材料（7）茂金屬聚丙烯（8）聚丙烯的其他改性方法2.2.4 聚丙烯的改性高分子材料高分子材料2.3 其他聚

6、烯烴12聚聚1-1-丁烯丁烯聚聚4-4-甲基甲基 -1-1-戊烯戊烯34環(huán)烯烴共聚物環(huán)烯烴共聚物聚烯烴對環(huán)境的影響聚烯烴對環(huán)境的影響高分子材料高分子材料2.3.1 聚1-丁烯聚1-丁烯的英文縮寫為PB，其分子式為：聚1-丁烯與其他聚烯烴相比，具有以下特點：具有剛性；較高的拉伸強度；好的耐熱性；良好的抗化學腐蝕性及抗應力開裂性；優(yōu)良的抗蠕變性，反復繞纏而不斷，即使在提高溫度時，也具有特別好的抗蠕變性；具有與超高相對分子質量聚乙烯相媲美的非常好的耐磨性；可容納大量的填料。因此可用于生產(chǎn)管道、薄膜、板材和各種容器等，特別是它可在90100的溫度下長期使用。高分子材料高分子材料2.3.2 聚4-甲基

7、-1-戊烯聚4-甲基-1-戊烯的英文縮寫為P4MP。制備聚4-甲基-1-戊烯的基本原料是丙烯，由丙烯首先制成4-甲基-1-戊烯，再由它聚合而成等規(guī)的聚4-甲基-1-戊烯。聚4-甲基-1-戊烯可以注射成型，也可擠出和吹塑成型。高分子材料高分子材料環(huán)烯烴共聚物，簡稱COC，生產(chǎn)COC的單體主要是降冰片烯 （NB）或二聚環(huán)戊二烯（DCPD）及共聚單體乙烯和丙烯等。由于COC樹脂的高透明性、低介電常數(shù)、優(yōu)良的耐熱性、耐化學性、熔體流動性、阻隔性及尺寸穩(wěn)定性等，并且焚燒時不產(chǎn)生有害氣體，利用這些特性可開發(fā)用作光盤、機械用透鏡等光學材料，藥品容器、食品保護膜、收縮膜等膜用材料。2.3.3 環(huán)烯烴共聚物高分

8、子材料高分子材料2.3.4 聚烯烴對環(huán)境的影響以環(huán)境保護為目的，對聚烯烴進行改性有以下措施和途徑：聚烯烴與淀粉等天然可降解的高分子化合物進行共混；聚烯烴與完全可生物降解塑料進行共混；在聚烯烴中添加適當助劑進行改性后，在光、熱、化學等作用下的降解。高分子材料高分子材料2.4 聚氯乙烯12聚氯乙烯的結構聚氯乙烯的結構聚氯乙烯的性能聚氯乙烯的性能3聚氯乙烯的成型加工聚氯乙烯的成型加工4聚氯乙烯的添加劑聚氯乙烯的添加劑5改性聚氯乙烯改性聚氯乙烯6聚氯乙烯對環(huán)境的影響聚氯乙烯對環(huán)境的影響高分子材料高分子材料2.4 聚氯乙烯高分子材料高分子材料聚氯乙烯樹脂為無定形結構的熱塑性樹脂，結晶度最多不超過10%分

9、子鍵中各單體基本上是頭-尾相接，其分子式為由于聚氯乙烯分子鏈中含有電負性較強的氯原子，增大了分子鏈間的相互吸引力，同時由于氯原子的體積較大，有明顯的空間位阻效應，就使得聚氯乙烯分子鏈剛性增大，所以聚氯乙烯剛性、硬度、力學性能較聚乙烯都會提高；由于氯原子的存在，還賦予了聚氯乙烯優(yōu)異的阻燃性能，但其介電常數(shù)和介電損耗比聚乙烯大。2.4.1 聚氯乙烯的結構高分子材料高分子材料2.4.2 聚氯乙烯的性能高分子材料高分子材料聚氯乙烯可以采用擠出、吹塑、注塑、壓延、搪塑、發(fā)泡、壓制、真空成型等方法進行加工。由于聚氯乙烯熱穩(wěn)定性差，易受光和熱的作用而脫去氯化氫，致使產(chǎn)品性能下降，因此加工成型時必須添加穩(wěn)定劑

10、以減少其熱分解。由于聚氯乙烯熔體黏度高，為改善其加工流動性，減少聚合物分子鏈間的內外摩擦力，在聚氯乙烯當中應加入適量的潤滑劑以改善物料的加工性能。2.4.3 聚氯乙烯的成型加工高分子材料高分子材料（1）穩(wěn)定劑（2）增塑劑2.4.4 聚氯乙烯的添加劑高分子材料高分子材料2.4.4 聚氯乙烯的添加劑（3）潤滑劑（4）填料及其他添加劑高分子材料高分子材料2.4.5 改性聚氯乙烯高聚合度聚氯乙烯氯化聚氯乙烯聚偏氯乙烯樹脂（PVDC）氯乙烯共聚物聚氯乙烯合金高分子材料高分子材料 2.4.6 聚氯乙烯對環(huán)境的影響高分子材料高分子材料2.5 聚氯乙烯對環(huán)境的影響12聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡

11、沫塑料3高抗沖聚苯乙烯高抗沖聚苯乙烯4ABSABS樹脂樹脂5其他苯乙烯系樹脂其他苯乙烯系樹脂6聚苯乙烯對環(huán)境的影響聚苯乙烯對環(huán)境的影響高分子材料高分子材料2.5.1.1 2.5.1.1 聚苯乙烯的結構聚苯乙烯的結構聚苯乙烯是由苯乙烯單體通過自由基聚合而成的，簡稱PS。2.5.1.2 2.5.1.2 聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能2.5.1 聚苯乙烯高分子材料高分子材料2.5.1.3 2.5.1.3 聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯由于其成型溫度范圍寬且流動性、熱穩(wěn)定性好，所以可以用多種方法加工成型，如注射、擠出、發(fā)泡、吹塑、熱成型等。由于聚苯乙烯的吸濕率很低，因此加工前一般不需要干燥

12、，如果需要制成透明度高的制品時，才需干燥。聚苯乙烯在成型過程中，分子鏈易取向，但在制品冷卻定型時，取向的分子鏈尚未松弛完成，因此易使制品產(chǎn)生內應力。聚苯乙烯的主要成型方法為注射、擠出和發(fā)泡。2.5.1 聚苯乙烯高分子材料高分子材料2.5.2 聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯還可通過發(fā)泡成型來制備包裝材料及絕熱保溫材料。聚苯乙烯的泡沫制品也是其樹脂的主要用途。其發(fā)泡方法主要有兩種。第一種方法是首先把聚苯乙烯樹脂制備成含有發(fā)泡劑的珠粒，稱為可發(fā)性聚苯乙烯 （EPS），可廣泛應用于運輸、建筑、保溫、隔熱、防震材料以及包裝材料等；第二種方法是直接將發(fā)（如偶氮化合物、碳酸銨等）及其他助劑與聚苯乙烯混合均勻，然后

13、通過擠出發(fā)泡、冷卻定型即可，其主要產(chǎn)品為片材、仿木型材等。高分子材料高分子材料高抗沖聚苯乙烯的英文縮寫為HIPS高抗沖聚苯乙烯的組成為聚苯乙烯和橡膠。其制備方法有兩種，分別為機械共混法和接枝聚合法。高抗沖聚苯乙烯除了沖擊性能優(yōu)異外，還具有聚苯乙烯的大多數(shù)優(yōu)點，如尺寸穩(wěn)定性好、剛性好、易于加工、制品光澤度高、易著色等，但其拉伸強度、光穩(wěn)定性、氧滲透率較差。2.5.3 高抗沖聚苯乙烯高分子材料高分子材料ABS樹脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，簡稱ABS。2.5.4.1 ABS2.5.4.1 ABS的性能的性能2.5.4 ABS樹脂詳見教材P60高分子材料高分子材料2.5.4 ABS樹脂2.

14、5.4.2 ABS2.5.4.2 ABS樹脂的成型加工性樹脂的成型加工性加工特性 ABS是無定形聚合物，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，因此加工溫度范圍較寬。 加工方法 ABS的加工性能優(yōu)良，可以用各種成型方法來加工。高分子材料高分子材料2.5.5.1 AS2.5.5.1 AS樹脂樹脂2.5.5.2 AAS2.5.5.2 AAS樹脂樹脂AAS也稱ASA，是丙烯腈、丙烯酸酯和苯乙烯三種單體組成的熱塑性塑料，它是將聚丙烯酸酯橡膠的微粒分散于AS中的接枝共聚物，橡膠含量約30%。2.5.5 其他苯乙烯系樹脂高分子材料高分子材料2.5.5.3 ACS2.5.5.3 ACS樹脂樹

15、脂2.5.5 其他苯乙烯系樹脂高分子材料高分子材料2.5.5 其他苯乙烯系樹脂2.5.5.4 AES2.5.5.4 AES樹脂樹脂2.5.5.5 2.5.5.5 茂金屬聚苯乙烯茂金屬聚苯乙烯茂金屬聚苯乙烯為在茂金屬催化劑作用下合成的間同結構聚苯乙烯樹脂，茂金屬聚苯乙烯可用注塑方法成型加工。高分子材料高分子材料聚苯乙烯塑料或聚苯乙烯泡沫塑料是世界上應用最廣泛的塑料之一，產(chǎn)量在塑料中僅次于聚氯乙烯及聚乙烯，居第三位，聚苯乙烯廣泛用作各種的包裝材料、廣告裝潢、泡沫保溫材料、家電和辦公用品緩沖包裝材料、容器及一次性餐具等，由于聚苯乙烯泡沫塑料多屬一次應用，不僅造成資源浪費，由于聚苯乙烯泡沫塑料密度小，

16、質量輕，廢棄物所占體積大，不易降解，埋在地下則由于聚苯乙烯不易老化腐爛，也不易被微生物降解，就會破壞土壤結構，造成嚴重環(huán)境污染。廢棄聚苯乙烯的回收和再生利用方法主要有物理法和化學裂解法。2.5.6 聚苯乙烯對環(huán)境的影響高分子材料高分子材料2.6 丙烯酸類樹脂12聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯的改性品種聚甲基丙烯酸甲酯的改性品種高分子材料高分子材料2.6.1 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機玻璃，縮寫為PMMA。聚甲基丙烯酸甲酯的聚合方法主要是懸浮聚合，其次是本體聚合、溶液聚合及乳液聚合。聚甲基丙烯酸甲酯具有高度的透光性、透光率是所有塑料材料中最高的，并且有良好的耐候性

17、，因此在航空工業(yè)中得到了應用。此外!還可用作光導纖維以及各種醫(yī)用、軍用、建筑用玻璃等。高分子材料高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯的分子結構式為（1）加工特性 聚甲基丙烯酸甲酯屬非牛頓流體，熔體黏度比較高，其黏度隨溫度的上升和剪切速率的增大都會明顯降低，所以改變以上兩種因素都可取得良好的加工流動性。因此加工過程中的工藝條件要嚴格控制。（2）加工方法 聚甲基丙烯酸甲酯的成型方法可采用注塑、擠出、澆注、熱成型等方法。2.6.1 聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料高分子材料其他丙烯酸類聚合物有聚-氟代丙烯酸甲酯、聚-氯代丙烯酸甲酯、聚-氰基丙烯酸甲酯等。聚-氟代丙烯酸甲酯的拉伸強度、沖擊強度都較高，透明性也較好，同

18、時還具有很好的耐熱性。聚-氯代丙烯酸甲酯具有較好的耐熱性、表面硬度，且耐擦傷，可以用來制作耐熱的透明板材。聚-氰基丙烯酸甲酯是一種快速黏合劑，能夠粘接復雜的零件，且有很好的耐熱性和耐溶劑性，但耐老化性不好，在黏合部位不能經(jīng)常與水接觸。2.6.2 其他丙烯酸類聚合物高分子材料高分子材料2.7 酚醛樹脂12酚醛樹脂的合成酚醛樹脂的合成酚醛樹脂的固化酚醛樹脂的固化3酚醛樹脂的性能酚醛樹脂的性能4酚醛樹脂的成型加工酚醛樹脂的成型加工高分子材料高分子材料2.7.1.1 2.7.1.1 熱塑性酚醛樹脂的合成熱塑性酚醛樹脂的合成2.7.1 酚醛樹脂的合成最終得高分子材料高分子材料2.7.1.2 2.7.1.

19、2 熱固性酚醛樹脂的合成熱固性酚醛樹脂的合成2.7.1 酚醛樹脂的合成高分子材料高分子材料2.7.2 酚醛樹脂的固化2.7.2.1 2.7.2.1 熱固性酚醛樹脂的固化熱固性酚醛樹脂的固化2.7.2.2 2.7.2.2 熱塑性酚醛樹脂的固化熱塑性酚醛樹脂的固化高分子材料高分子材料2.7.3 酚醛樹脂的性能強度及彈性模量都比較高，長期經(jīng)受高溫后的強度保持率高，使用溫度高。但質脆，抗沖擊性能差，需加入填充增強劑。耐化學藥品性能優(yōu)良，可耐有機溶劑和弱酸弱堿，但不耐濃硫酸、硝酸、強堿及強氧化劑的腐蝕。電絕緣性能較好，有較高的絕緣電阻和介電強度，所以是一種優(yōu)良的工頻絕緣材料，但其介電常數(shù)和介電損耗比較大

20、。酚醛樹脂的蠕變小，尺寸穩(wěn)定性好，且阻燃性好，發(fā)煙量低。由于樹脂結構中含有許多酚基，所以吸水性較大。高分子材料高分子材料酚醛樹脂的成型加工方法主要有模壓成型、層壓成型和泡沫成型等。酚醛模壓塑料酚醛層壓塑料酚醛泡沫塑料2.7.4 酚醛樹脂的成型加工高分子材料高分子材料2.8 氨基樹脂12脲甲醛樹脂脲甲醛樹脂三聚氰胺甲醛樹脂三聚氰胺甲醛樹脂高分子材料高分子材料2.8.1 脲甲醛樹脂脲甲醛樹脂是用脲（尿素）與甲醛縮聚制成的一種氨基樹脂。脲甲醛樹脂的合成反應分為兩個步驟，即加成反應和縮聚反應。其合成與固化過程遵循體型縮聚反應的規(guī)律，即主要由加成反應和縮合反應兩步得到線型或帶有支鏈的聚合物，然后在成型過

21、程中通過加熱和加入草酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸等作為固化劑形成交聯(lián)的結構。脲甲醛樹脂為水溶性樹脂，容易固化。脲甲醛樹脂具有表面硬度高、耐刮傷、易著色、耐弱酸弱堿及油脂等介質、耐電弧、耐燃以及固化后無毒、無臭、無味等特點，且本身呈透明狀，因此可制成表面粗糙度低、色彩鮮明的制品。高分子材料高分子材料三聚氰胺甲醛樹脂又稱蜜胺樹脂，它是在堿性條件下，三聚氰胺和甲醛通過縮聚反應而得到的產(chǎn)物。它的合成原理與脲甲醛相似，即第一步是由三聚氰胺和甲醛進行加成反應，生成以三羥甲基衍生物為主的產(chǎn)物，然后三羥甲基衍生物進一步縮聚形成樹脂。三聚氰胺甲醛樹脂可用來制造模塑料、層壓塑料黏合劑、清漆以及涂料等，用玻璃布或石棉增強

22、的三聚氰胺甲醛樹脂可制作耐熱的電器及結構材料。2.8.2 三聚氰胺甲醛樹脂高分子材料高分子材料2.9 環(huán)氧樹脂12環(huán)氧樹脂的特性環(huán)氧樹脂的特性環(huán)氧樹脂的種類環(huán)氧樹脂的種類3環(huán)氧樹脂的固化劑環(huán)氧樹脂的固化劑4環(huán)氧樹脂的其他輔助劑環(huán)氧樹脂的其他輔助劑5環(huán)氧樹脂的加工性能環(huán)氧樹脂的加工性能高分子材料高分子材料環(huán)氧樹脂的固化體系主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑、增塑劑、增韌劑、增強劑及填充劑等組成，并且有以下特性：2.9.1 環(huán)氧樹脂的特性具有多樣化的形式黏附力強收縮率低力學性能化學穩(wěn)定性電絕緣性能尺寸穩(wěn)定性耐霉菌高分子材料高分子材料2.9.2.1 2.9.2.1 縮水甘醚類環(huán)氧樹脂縮水甘醚類環(huán)氧樹脂（

23、1）雙酚A型環(huán)氧樹脂2.9.2 環(huán)氧樹脂的種類高分子材料高分子材料（2）酚醛多環(huán)氧樹脂（3）雙酚-型環(huán)氧樹脂2.9.2 環(huán)氧樹脂的種類高分子材料高分子材料（4）其他的多羥基酚類縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂間苯二酚型環(huán)氧樹脂間苯二酚-甲醛型環(huán)氧樹脂三羥苯基甲烷型環(huán)氧樹脂四溴二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂 四酚基乙烷型環(huán)氧樹脂2.9.2 環(huán)氧樹脂的種類高分子材料高分子材料2.9.2 環(huán)氧樹脂的種類2.9.2.2 2.9.2.2 縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂2.9.2.3 2.9.2.3 縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂四縮水甘油甲基二苯胺環(huán)氧樹脂三縮水甘油對氨基苯酚環(huán)氧樹脂 三聚氰酸環(huán)氧樹脂高分

24、子材料高分子材料2.9.2.4 2.9.2.4 線型脂肪族環(huán)氧樹脂線型脂肪族環(huán)氧樹脂2.9.2.5 2.9.2.5 脂環(huán)族環(huán)氧樹脂脂環(huán)族環(huán)氧樹脂2.9.2.6 2.9.2.6 新型環(huán)氧樹脂新型環(huán)氧樹脂2.9.2 環(huán)氧樹脂的種類高分子材料高分子材料（1）多元胺類固化劑（2）酸酐類固化劑2.9.3 環(huán)氧樹脂的固化劑詳見教材P82高分子材料高分子材料2.9.3 環(huán)氧樹脂的固化劑（3）陰離子及陽離子型固化劑（4）樹脂類固化劑（5）其他固化劑高分子材料高分子材料為了改進環(huán)氧樹脂的工藝性能和固化產(chǎn)物的物理機械性能以及降低成本，除了固化劑之外，往往還需要在樹脂體系中加入適量的其他輔助劑，如稀釋劑、增塑劑、增韌劑、增強劑及填充劑等。3.9.4 環(huán)氧樹脂的其他輔助劑高分子材料高分子材料環(huán)氧樹脂的成型方法很多，如壓制、澆注、注塑、層壓、浸漬、傳遞模塑成型等成型方法，也可進行涂裝（溶液、水性、粉末）、黏結等二次加工。環(huán)氧樹脂主要可應用于增強塑料、澆注塑料、泡沫塑料、黏合劑、涂料等。玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂又稱為環(huán)氧玻璃鋼，是環(huán)氧樹脂的最大用途之一，它具有與基材黏結力強、形狀穩(wěn)定性好等特點，可用于大型殼體。2.9.5 環(huán)氧樹脂的加工性能高分子材料高分子材料2.10 不飽和聚酯12不飽和聚酯的合成原料不飽和聚酯的合成原料不飽和聚酯樹脂的固化不飽和聚酯樹脂的固化3