1、塑胶材料基本知识塑胶材料基本知识 塑胶材料的简介塑胶材料的简介 l 塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合） 为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂，着色剂等 添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。 l塑料主要有以下特性：大多数塑料质轻，化学 稳定性好，不会锈蚀；耐冲击性好；具有较好的 透明性和耐磨耗性；绝缘性好，导热性低；一般 成型性、着色性好，加工成本低；大部分塑料耐热 性差，热膨胀率大，易燃烧；尺寸稳定性差，容易 变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆；容易 老化；某些塑料易溶于溶剂。 塑胶材料的简介塑胶材料的简介 塑料是高分子材料也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子 量
2、，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上 或概念上是由相应的小分子衍生而来。 CH2-CH CH2-CH CH2-CH ClClCl CH2CH OH 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚乙烯醇聚乙烯醇 H2C CH Cl 实际上 概念上 塑胶材料的简介塑胶材料的简介 构成高分子构成高分子主链骨架主链骨架的单个原子。的单个原子。 链链 单单 元元 Chain Units 由链原子及其取代基组成的原子或原子团。由链原子及其取代基组成的原子或原子团。 聚丙烯聚丙烯 CC H H CH 3 H C H H C CH 3 H C H H C CH 3 H 聚乙二醇聚乙二醇 C H H C H H O
4、 如: 聚甲醛(POM), 聚砜(PSU) 聚碳酸酯 ( PC), 聚酰氨(尼龍 PA) , 聚苯醚(PPO) , 聚酯 (PET，PBT), 塑胶材料的分类塑胶材料的分类 三三,热热塑性塑性弹弹性体性体: TPE, TPU,TPV,EPDM等 通用塑胶通用塑胶 l一,聚丙烯(PP) 聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商 品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义 更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，它在 热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和 长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。 PP因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分 子结构有三种不同类型的立体化学
5、结构，数量也不一样。 这三种结构是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物。 在等规聚丙烯（最常见的商品形式）中，甲基原子团都 处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。 等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能 通用塑胶通用塑胶 l PP均聚物可使用各种加工工艺，生产范围很宽的 产品。挤塑制品是消耗PP的最大市场，而纺织纤维和 单丝又是其中最大的部分。长期以来，PP一直是制造 纤维的主要原料，这是因为它的着色能力、耐磨损、 耐化学品性能以及有利的经济条件。定向和非定向薄 膜占据挤塑制品市场的第二大份额，并且是继续保持 增长的领域。 ，注塑品是PP均聚物的第二大市场，包括容器、密封 器
6、、汽车方面的应用、家庭用品、玩具及许多消 费品和工业方面的最终用途。许多吹塑容器选用聚丙 烯，是因为它的良好的隔潮性能和足够的清沏度。 通用塑胶通用塑胶 l二,聚乙烯(PE) l 聚乙烯(PE)树脂是以乙烯单体聚合而成的聚合物. 聚乙烯分子是长链线形结构或支链结构,为典型的结 晶性材料.一般条件下,结晶度越高,材料的密度越高.因 为,聚乙烯分子链的支链越少,其排列越紧密,分子链的 有序性越高,密度也相对应越高. 如:LDPE的结晶度通 常为55%-65%,HDPE的结晶度通常为80%-90%. lPE的结构式如下: l CH2CH CH2 CH2CH Ph 柔柔顺顺性性：聚聚乙乙烯烯 聚聚
7、丙丙烯烯 聚聚苯苯乙乙烯烯 H CH CH3 通用塑胶通用塑胶 lLDPE应用于聚乙烯所有的传统市场。增强了抗伸、 抗穿透、抗冲击和 抗撕裂的性能使LDPE适于作薄膜。 它的优异的抗环境应力开裂性，抗低温冲击性和抗翘 曲性使 LDPE对管材、板材挤塑和所有模塑应用都有 吸引力。 LDPE最新的应用是作为地膜用于废 渣填埋 和废液池的衬层。 LDPE的机械强度比LDPE高,一般应用于吹塑成型做 各种容器. 通用塑胶通用塑胶 l三,聚苯乙烯(PS) l 通用级聚苯乙烯是苯乙烯系塑料家族的基本成员，它是一种由 2 0003000苯乙烯单元构成的高分子量线型聚合物。通用级聚苯乙 烯常常被称为透明PS性
8、能优点 透明PS的成型加工非常简单容易，只要稍加修整即可得到最终 产品。它为轻的通用性树脂，热性能和电性能优异。它是无定形聚 合物，因此具有透明性和易加工性，并具有许多优于热塑性塑 料的性能。由于没有结晶熔点PS是具有高熔体强度的粘性流体，很 容易用挤塑和注塑成型方法进行加工，没有或几乎没有降解。 聚苯乙烯的结构式如下: CH2CH CH3 Tg (oC)-18 聚丙烯 CH2CH C CH3 CH3 H3C CH2CHCH2CH N 聚(3,3-二甲基-1-丁烯）聚苯乙烯聚乙烯基咔唑 64 100208 通用塑胶通用塑胶 l透明PS很适于做各种用途的制品，特别是对透明性有要求的制品。 代
9、表性的有：包装制品（容器、罩盖、瓶类）、一次性医药用品 l玩具、杯、刀具、磁带轴、防风窗、电器以及许多发泡制品鸡蛋 箱。肉类和家禽包装盘、瓶子标签以及发泡PS缓冲材料。 易流动品级PS的应用包括一次性医药用品和餐具、玩具，以及包装 箱等。还可用于制造共挤塑包装用品。 中等流动性品级PS的主要应用包括：注塑杯、医用制品、玩具和包 装箱；注坯吹塑的瓶子；以及挤塑或共挤塑食品包装用品。 高耐热品级PS的一般用途是：挤塑包装食品的泡沫材料；挤塑热成 型片材用于照明、建筑和装饰品；挤塑薄膜用于经拉伸定向的食品包 装袋、注塑成型制CD盒以及注坯吹塑生产包装容器。 通用塑胶通用塑胶 l四,丙烯睛 苯乙烯-丁
10、二烯共聚物(ABS) l ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元丙烯睛、丁 二烯和苯乙烯。每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用 的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了 初度和冲击强度；苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。 ABS结构式如下： 聚丁二烯 CH2CH CH3 Tg (oC)-18 CH2CH Cl CH2CH OH CH2CH CN 聚丙烯聚氯乙烯 聚乙烯醇聚丙烯腈 818590 CH2CH CH3 Tg (oC)-18 聚丙烯 CH2CH CCH3 CH3 H3C CH2CHCH2CH N 聚(3,3-二甲基-1-丁烯）聚苯乙烯聚乙烯基咔唑 64
11、100 208 CH2CH CH3 Tg (oC)-18 CH2-CH= CH-CH 2 -73 CH3 通用塑胶通用塑胶 lABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸 稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和 机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分 醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 lABS树脂的一个基本长处就是加工性能。ABS材料的加工操 作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。很多加工形式都 可选用，包括注塑、挤塑、热成型、结构泡沫和吹塑。 用途 ABS基产品的性能范围宽广，加工宽裕度大，价格与性能较 均衡，这
12、使它的应用市场很广。 汽车方面的应用很多，包括车内和车外。为了内部注塑使用，已 开发出高耐热、普通用途和光滑性低的材料，用作仪表面板、控制 板和汽车内部装演部件。电镀级ABS可用于把手、灯框、镜座、 格栅和装饰带。 通用塑胶通用塑胶 l器具市场的用途有厨房用具、动力工具、真空扫除机、 缝纫机和电动头发吹风机上用的注塑外壳。ABS受人偏爱是由于它 的强度、韧度、光滑度。着色力、加工性能和价格等之间的良好平 衡。 l 消费品和工业品市场中有许多部分应用ABS。这包括玩具、医疗 器具、草坪和花园用具、家具、化妆品包装、船舶、排灌、箱包和 淋浴间。非常美观。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本
13、性 能之间的平衡等方面的要求，决定了ABS对于这个广阔市场部分的 适合性。 通用塑胶通用塑胶 l五,聚氯乙烯(PVC) l 偏氯乙烯的均聚物和共聚物习惯上称为莎纶树脂，其商业聚合 物是偏氯乙烯（VDC）与氯乙烯、丙烯酸酯或丙烯睛的共聚物 l 聚氯乙烯对于加工设备应特别考虑与热聚合物相接触的部位应 采用耐腐蚀的合金，特别是镍合金或高镍钢；设备流线型化以便 缩短聚合物在设备内的滞溜时间，并应避免聚合物挂料。重金属， 如铁、铜、锌会引起树脂催化分解，应避免采用。 l由于PVC的耐候性,耐酸碱,和耐药品性很好.因此,硬质PVC材料 一般用于生产排水管材和门窗等.硬质PVC添加增塑剂后硬度下 降,成为软
14、质PVC.软质PVC用于生产密封件和医学器材. 工程塑胶工程塑胶 l工程塑胶就是被用做工业零件或 外壳材料的工业用塑胶，其強度、 耐冲击性、耐熱性、硬度及抗老化性 均优的塑胶。 l可以做为制造用及机械零件用之高性能塑胶，耐熱性在100以上， 主要運用在工业上。 l热性质： l 玻璃化转变溫度(Tg)及熔点(Tm)高、 l热变形溫度(HDT)高、 l 长期使用溫度高(UL-746B)、 l 使用溫度范围大、 l热膨胀系数小。 工程塑胶工程塑胶 l2. 机械性质： l 高強度、高机械模數、潜变性低、耐磨损、 耐疲劳。 l3. 其他： l 耐化学药品性、优良的抗电性、耐燃性、 l 耐候性、尺寸安定性
15、佳. 工程塑胶工程塑胶 l一,聚甲醛(POM) n 聚甲醛(POM)是一种综合性能较好的工程塑料.他的强度、刚 度高，减磨耐磨性好，吸水小，尺寸稳定性好，耐油性,耐化学 药品性,但热稳定性差，易燃烧，在大气中暴晒易老化。 聚甲醛学名聚氧亚甲基,是分子链中含有-(CH2-O-)-链节的线 形高分子化合物.按合成方法和分子结构的不同可分为均聚甲醛 (均POM)和共聚甲醛(共POM),由于两者结构存在差异,使他们的 结晶性,耐化学药品性,力学性能和热性能等都有一定的异. n POM材料是一种弱极性线型无分枝结构的结晶性高分子聚合 物,其的结晶度较高(可达到70%-85%).材料成型后收缩率很大.缺
16、口冲击强度较差. 工程塑胶工程塑胶 l 适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件 l 结晶料,熔融范围窄，熔融和凝固快，料温稍低于熔融温度即 发生结晶。流动性中等。吸湿小，可不经干燥处理。摩擦系数低， 弹性好，塑件表面易产生皱纹花样的表面缺陷。 极易分解，分解温度为240度。分解时有刺激性和腐蚀性气 体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。 工程塑胶工程塑胶 l二,聚酰胺(尼龙, PA) l 聚酰胺(PA)又称尼龙,品种繁多.凡是分子链上含有交替出现 的酰氨基 -NH-CO-的聚合物都称为聚酰胺.聚酰胺可由二元羧酸 和二元胺两种单体缩聚,或由同时含有氨基与羧基的氨基酸自缩 聚.
17、或由内酰胺开环聚合而得到.聚酰胺按主链组成可以是脂肪族 聚酰胺,芳香族聚酰胺,脂环族聚酰胺或含杂环的聚酰胺. l PA的品种较多,经常用的有PA66,PA6,PA1010,PA12,PA11等. 它的通式为:PAmn,其中m为二元胺的碳原子数,n为二元酸的碳原 子数.结构式为; - NH-(CH2)m-NH-CO-(CH2)n-2-CO - 工程塑胶工程塑胶 l PA最早于1939年实现工业化生产,最初用于制造纤维的材料 (就是尼龙纤维).后来由于其优良的耐磨性,耐摩察性,自润滑性和 突出的力学性能.作为工程塑料的用途日益增多,成为使用范围最 广,发展最早的工程塑料. l PA的分子链中含有亲
18、水基团酰氨基.因此,PA的吸水率很高.吸 水后材料出现膨胀.而且酰氨基的含量越高,材料的吸水率越强.PA 燃烧具有烧焦羽毛的味道. l PA可采用一般的热塑性材料的加工方法来成型.如,注塑成型, 吹塑成型,模压成型.其中以注塑成型应用最广泛. 工程塑胶工程塑胶 lPA的应用 l1 汽车工业,汽车为PA的第一大市场.主要用于发动机部件,电子配 件,车体部件和输油件. l2 机械工业,利用PA的高力学性能,耐磨性和自润滑性,可广泛用于 制造齿轮,涡轮,垫片,螺母,轴承等. l3电子电气工业,主要用于开关器,电阻器等. l4 体育用品,PA主要用于滑雪板,球拍,冲浪板,健身器材,钓鱼杆等. 工程塑胶
19、工程塑胶 l三,聚碳酸酯( PC) l 聚碳酸酯( PC)是指分子链中含有碳酸脂基(-O-R-O-CO-)的聚合 物.式中的R代表生成碳酸酯的二羟基化合物的主体部分,R可以属于 脂肪族,脂环族,芳香族或脂肪-芳香族.根据R的不同,聚碳酸酯可以 分为很多品种.但最有使用价值的是芳香族聚碳酸酯.其中又以双酚 A型聚碳酸酯最重要,应用最广. l PC是20世纪50年代发展起来的重要热塑性工程塑料,最早由德 国的Bayer公司开始工业化生产.PC易于成型加工,可以用注塑,挤出 等方法制成各种产品.双酚A型聚碳酸酯的结构式如下: OC CH 3 CH 3 COOO H3C H3C 聚碳酸酯 聚苯醚 Tg
20、 (oC) 150 220 工程塑胶工程塑胶 l PC材料是一种集刚,硬,韧于一体的塑胶材料.它的突出性能表 现为冲击性和透明性优异,力学性能和电绝缘性优良,使用温度范 围广(-130130),尺寸稳定性高.但吸湿性大,加工易产生气泡和 银丝.制品易产生内应力耐疲劳和耐磨性差. l PC可以作为绝缘材料用于制备接插件,线圈骨架,电器外壳和 电容器 同时由于PC的透光率高和耐温性好,硬度高等特性,PC被 广泛应用于光学仪器,高级容器,和CD光盘,代替玻璃和PMMA等. 工程塑胶工程塑胶 四,聚酯(PET，PBT), l聚对苯二甲酸二乙酯（PBT），系以对苯二甲酸二甲酯（DMT）与1,4-丁 二醇
21、（1,4-Butanediol）聚合而成的一种结晶性热可塑性工程塑料。由于 PBT树脂的CH2链增长，使得分子链易于挠曲，所以玻璃转移温度比 PET低，而结晶速度增快，其化学结构式如下： H3CO C O C OCH3 O + 2 x HOCH2CH2OH x catalyst 150-200 0C HOH2CH2COC O C O OCH2CH2OH() x + 2x CH3OH A 工程塑胶工程塑胶 l PBT又可称为热塑性聚酯塑料，为适用于不同加工业者使用， 一般多少会加入添加剂，或与塑料掺混，随着添加物比例不 同，可制造不同规格的产品 l 由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电
22、气特性佳、吸 水性小、光泽良好，广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家 用品等，而PBT产品又与PPE、PC、POM、PA等共称为五大泛 用工程塑料 工程塑胶工程塑胶 l五,聚苯醚(PPO) 聚苯醚（PPO）是世界五大通用工程塑料之一。它具有优异的物理与力学、 耐热、绝缘等性能，但由于PPO流动性较差，通常与塑料共混改性形成 工程塑料合金使用（简称MPPO），是目前工程塑料领域最典型与用量最大 的工程塑料合金。MPPO具有优良的综合性能和成型加工性能，因而在电子 电气及家用电器、办公自动化机械、汽车等输送机械、建材、航空及军事等 领域具有广泛的用途，成为开发国家的核心材料之一 . 聚苯醚的
23、结构式如下： OC CH3 CH3 COOO H3C H3C 聚碳酸酯 聚苯醚 Tg (oC) 150 220 热塑性弹性体 l热塑性弹性体是指熔融和凝固是可逆的弹性体，他具有 橡胶的常温弹性和塑料的可塑性。这是由于其独特的分 子链结构造成的。热塑性弹性体可以按照化学结构和形 态的基础上分类。化学结构是指弹性体在分子水平上的 组成，形态和超分子水平上的组成有关。 l 每个热塑性弹性体都由两个或多个聚合物相组成。其 中一个相是硬的和热塑性的，另一个相是橡胶性的。塑 性相（硬微区）在整个弹性体系中是连续相，升温后塑 性相区内链段间的键被破坏，材料可以流动加工。降温 后塑性相凝固恢复成原来的形态。这
24、是热塑性弹性体与 热固性弹性体的最大区别。 热塑性弹性体 l塑性相（硬微区）一般是刚性很强的塑料。热塑性弹性 体都会有一个相应的熔点（Tm），Tm 主要由塑性相 （硬微区）的材料的Tm决定。塑性相（硬微区）的材料 的Tm越高，则弹性体的最高使用温度越高，我们所生产 的产品都会有高温要求，为了延长产品的使用寿命。必 须提高材料的熔融温度。例如：苯乙烯类热塑性弹性体 的塑性相是聚苯乙烯。而聚酯类热塑性弹性体的塑性相 是聚酯（PET）。由于聚酯的Tm比聚苯乙烯的Tm 高， 因此 ，相应的弹性体的最高使用温度也就更高。最低使 用温度则和橡胶相的玻璃化温度有关。橡胶相的玻璃化 温度越低，则弹性体的最低使
25、用温度越低。因此，在选 择TPE类材料时必须考虑他的使用温度范围。 热塑性弹性体 l（1），苯乙烯（TPES）类热塑性弹性体由苯乙烯和聚二 稀或聚氢化二稀聚合物组成。由于弹性体主链上只含有碳- 碳单键或碳-碳双键。因此此类弹性体的耐氧化性和热性能 都不是很高。但双键被氢化后其耐氧化性和耐热性能会有 所提高。不适合在长期的高温条件下使用，同时链上没有 亲水基团，因此含水率较小。其结构如图所示： CH2CH CH2CH=CHCH2CHCH2 a b c 热塑性弹性体 l苯乙烯类热塑性弹性体由于侧基上有个本环，因此能 和含有苯乙烯成分的材料很好的相溶，因此它和ABS， PS等材料有很强的黏结力。但是
26、由于侧基上的苯环显 非极性，因此和别的极性材料相溶性不好Beat365正版唯一官网。 热塑性弹性体 l 热塑性弹性体一般具有6种型号。它们是（按照价格和性能 水平排列）：苯乙烯系嵌段共聚物（TPES）、聚烯烃共混物 （TPOS）、弹性体型合金（如：EPDM）、热塑性聚氨酯 （TPUS）Beat365正版唯一官网、热塑性共聚酯以及热塑性聚酰胺。 商品热塑性弹性体的硬度从邵氏A30至邵氏 75 D。商品牌号 的数字随着硬度增加而增大。并区随着硬度的升高，热塑性弹性 体的类橡胶性能逐渐减弱，而塑料性能逐渐增强。热塑性弹性体 的使用温度范围是-95F340F，并且可以在许多不同的环境 下使用。因此热塑性弹性体可以代替热固性橡胶，用于过去只用 热固性橡胶
27、的特殊用途中。 热塑性弹性体 l 热塑性弹性体（TPE）这种材料既具有热塑性塑料的易加工性 能，又具有热固性橡胶的性质。因此，热塑性弹性体可像热塑性 塑料那样快速、有效的、经济性地加工橡胶制品。这种材料目前 在世界上对橡胶和热塑性树脂工业有很大影响。 l热塑性弹性体这种树脂是聚酯结晶硬段与无定形二元醇软段的无 规嵌段共聚物。变化硬段和软段的比例可制成一系列的树脂，它 橡胶，又是塑料。就加工而言，它是一种塑料，而按照性质，它 又是一种橡胶。 热塑性弹性体具有许多优于热固性橡胶的特点。其中包括： 1很少需要甚至不需要混炼；2加工过程简单；3加工时间 短；4能耗低；5可加工回用料；6.热塑性弹性体制品可回用； 7可以更经济、更精细地控制产品质量；8密度低；9.可以使 用塑料的加工方法，例如吹塑、热成型，进行加工。 l l END
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