通用热塑性塑料.ppt
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1、塑料材料的特性,通用热塑性塑料通用热塑性塑料是指综合性能好、耐热温度在100以下、力学性能一般、产量很大、应用范围很广泛、价格很低的一类树脂。通用热塑性塑料包括:聚乙烯类、聚氯乙烯类、聚丙烯类和聚苯乙烯类4类,其产量可占整个树脂的80以上。,一、聚乙烯塑料简介:聚乙烯是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物,英文名称为Polyethylene,简称PE。PE的合成原料来自石油。聚乙烯的主要品种有:低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高分子量聚乙烯(UHMWPE)、茂金属聚乙烯等。二、聚乙烯关塑料的结构性能:1、PE的结构:PE为线性聚合物,具有同烷烃
2、相似的结构,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。分子量越高,树脂的力学性能如拉伸强度、低温脆化性能、耐环境应力开裂性能等都好,但加工性能变差。随着结晶度的提高,PE制品的密度、刚性、硬度和强度等性能提高,但其冲击性能下降。,第一类 聚乙烯类塑料,2 P E的性能:、一般性能:PE树脂为无味、无毒的白色粉末或颗粒,外观呈乳白色,有似蜡的手感,吸水率低,小于0.01。PE的膜透明,并随结晶度提高面下降。PE膜的透水率低但透气性较大,不适于保鲜包装而适于防潮包装。PE易燃,氧指数仅为17.4,燃烧时低烟,有少量熔融落滴,火焰上黄下蓝,有
3、石蜡气味。PE的耐水性较好。物品表面无极性,难以粘合和印刷,经表面处理才可改善。、力学性能:PE的力学性能一般,其拉伸强度较低,抗蠕变性不好,只有耐冲击性能较好。三种PE比较而言,冲击强度LDPELLDPEHDPE,其他力学性能LDPELLDPEHDPE。PE的力学性能受密度、结晶度和分子量的影响大,随这几种指标提高,其力学性能增大。PE的耐环境应力开裂性不好,但随分子量增大而改善。PE的耐穿刺好,并以LLDPE最好。、热学性能:PE的耐热性不高,随分子量和结晶度的提高而改善。PE的耐低温性好,脆化温度一般可达-50以下;随分子量的增大,最低可达-140。、电学性能:PE无极性,因此电性能十分
4、优异。介电损耗很低,且随温度和频率变化极小,可用于高频绝缘。PE是少数耐电晕性好的塑料品种,介电强度又高,因而可用做高压绝缘材料。、环境性能:PE属烷烃类惰性聚合物,具有良好的化学稳定性。PE在常温下可耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀,具体有稀硫酸、稀硝酸、任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸及乙酸等,但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硫酸和铬酸等.因PE分子中含有少量双键和醚基,其耐候性不好,日晒、雨淋都引起老化,需加入抗氧剂和光稳定剂改善,一、聚乙烯类塑料的成型加工:PE的吸水率低,加工前不需要干燥处理。PE制品在冷却过程中容易结晶,因此在加工过程中应注意模温,以控制制品的结晶度,使之具有不同的性能。P
5、E的成型收缩率大,在设计模具时一定要考虑。PE可用注塑、挤出、吹塑、压制等方法成型。二、聚乙烯类塑料的应用范围:薄膜类制品;注塑制品;中空制品;管材制品;丝类制品;电缆制品;打包带及型材。,第二类 聚氯乙烯塑料,一、聚氯乙烯塑料简介:聚氯乙烯为由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物,英文名称Polyviny Chloride,简称PVC。按分子量的大小分可将PVC分成通用型和高聚合度型两类。通用型PVC的平均聚合度为5001500,高聚合度型的平均聚合度大于1700以上。树脂按形态不同可分为粉状和糊状两种,粉状常用于生产压延、注塑和挤出制品,乳液常用于生产人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套等。按结
6、构不同可分为紧密型和疏松型两种,其中疏松型号棉花团状,可大量吸收增塑剂,常用于软制品的生产人造革密型呈乒乓球状,吸收增塑剂能力低,主要用于硬制品的生产。,二、聚氯乙烯塑料的结构性能:1、PVC的结构:PVC分子链中含有强极性的氯原子,分子间力大,这使PVC制品的刚性、硬度、力学提高,并赋予优异的难燃性能,但其介电常数和介电损耗角正切值比PE大。PVC树脂含有聚合反应中残留的少量双键、支链及引发剂残基,加上邻碳原子之间含有氯原子和氢原子,易脱氯化氢,使PVC在光、热作用下易发生降解反应。PVC分子链上的氯、氢原子空间排练基本无序,所以其制品的结晶度低,一秀只有5%15%。2、PVC的性能:一般性
7、能:PVC树脂为一种白色或淡黄色的粉末,相对密度为1.351.45;其制品的软硬程度可通过加入增塑剂的份数多少调整,制成软硬相差悬殊的制品。纯PVC的吸水率和透气性都很小。力学性能:PVC具有较高的硬度和力学性能,并随分子量的增大而提高,但随温度的升高而下降。PVC中加入增塑剂份数不同,对力学性能影响很大,一般随增塑剂含量增大,力学性能下降;硬质PVC的力学性能好,其弹性模量可达1500300MPa;而软质PVC的弹性模量仅为1.515 MPa,但断裂伸长率高达200%450%。PVC的耐磨性一般,硬质PVC的静磨擦因数为0.40.5,动磨擦因数为0.23。,热学性能:PVC的热稳定性十分差,
8、纯PVC树脂在140即开始分解,到180迅速加快,而PVC的熔融温度为160,因此纯PVC树脂难以用热塑性方法加工。PVC的线膨胀系数较小,具有难燃性,其氧化指数高达45以上。电学性能。是一种电性能较好的聚合物,但由于其本身极性较大,其电绝缘性不如PE和PP,介电常数、介电损耗角正切值和体积电阻率较大;PVC的电性能受温度和频率的影响较大,本身的耐电晕性又不好,一般只适用于中低压和低频绝缘材料。PVC的电性能与聚合方法有关,悬浮法较乳液法好,还受添加剂的种类影响较大。环境性能。PVC可耐大多数无机酸(发烟硫酸和浓硝酸除外)、碱、多数有机溶剂(乙醇、汽油和矿物油)和无机盐,适合作化工防腐材料。P
9、VC在酯、酮、芳烃及卤烃中熔胀或溶解,其中最好的溶剂为四氢呋喃和环巳酮。PVC对光氧、热都不好,很容易发生降解,引起PVC制品颜色的变化,变化顺序为:白色粉红色淡黃色褐色红棕色红黑色黑色。,三、聚氯乙烯塑料的成型加工:PVC可用挤出、注塑、压延、吹塑、搪塑、滚塑等方法成型。PVC的加工特性:、PVC的粉未树脂以颗粒状态存在,其中悬浮法树脂的颗粒大小为50250m,乳液法树脂的颗粒大小为3070m。、PVC在160以前以颗粒状态存在,在160以后颗粒破碎成初级粒子,在190时初级粒子熔融。、PVC的加工稳定性不好,熔融温度(160)高于分解温度(140),不进行改性难以用熔融塑化的方法加工。改性
10、方法一为在其中加入热稳定剂,以提高其分解温度,使其在熔融温度之上;二为在其中加入增塑剂,以降低其熔融温度,使其在分解温度之下。、PVC的热稳定剂有四类即铅盐类、有机锡类、金属皂类和稀土类。、PVC最常用的主增塑剂为邻苯二甲酸酯类如DOP、DBP及DIDP等,辅增塑剂为DOA、DOS、氯化石蜡,环氧大豆油、石油酯及磷酸酯等。PVC增塑剂主要用于软制品,大硬制品只加入5份以下,在软制品中加入25份以上。、PVC加工温度控制要精确、加工时间要尽可能短。、PVC熔体的流动特性不好,熔体强度低,易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象;尤其使PVC硬制品,此现象更突出,必须加入加工助剂,最常用的为ACR。、P
11、VC熔体粘附金属倾向大,熔体之间以及熔体与加工设备之间磨擦力大,需加入润滑剂以克服磨擦阻力。、PVC的熔体属非牛顿流体,熔体粘度对剪切速率敏感,所以对热敏性PVC树脂,在加工中要降低粘度,可通过提高螺杆转速来达到目的,尽可能少调温度。、PVC在加工前需要干燥处理,具体条件为:温度:110,时间1-1.5H。、PVC配方中的组分十分多,要充分混合均匀。一定要注意加料顺序,吸油性大的填料要后加,以防吸油,润滑剂最后加,以防影响其他组分的分散;二要控制好混合温度,一般在110左右。、PVC遇金属离子会加速降解,加工前要进行磁选,设备不应有铁锈。,四、聚氯乙烯塑料的改性品种:1、高聚合度PVC高聚合度
12、PVC与普通PVC结构基本相同,不同点在于其分子量大(平均聚合度大于2000)、分子链长、链的规整性及结晶度增加,分子链间的缠绕点增多,具有类似交联的结构。在常温下,高分子量PVC的大分子链间滑移困难,可防止一定的塑性变形,呈现类似橡胶的弹性。2 氯化聚氯乙烯为PVC氯化的产物,英文简称CPVC。CPVC比PVC的售氯量增大,PVC的含氯量为56。8%,而CPVC的含氯量高达61%-68%。CPVC可用普通PVC的设备加工,但由于其熔体粘度高,热分解倾向比PVC大,使其加工工艺稍复杂,与物料接触的设备光洁度要高,并要进行镀铬处理。CPVC可单独加工,也可与CPE、EVA、ABS等共混加工,以改
13、进加工性和制品的脆性能。CPVC目前主要用于阻燃和耐热管材。3 PVC合金PVC合金主要是共混弹性体类冲击改性树脂,具体有ACR、CPE、MBS、EVA、ABS、氯丁胶及丁腈胶等,加入量一般为6-10份;其中以ACR、CPE的效果最好,最为常用,而MBS只用于透明制品中。,五、聚乙烯塑料的应用范围:硬质PVC制品的应用:管材、型材、板材、片材、丝类、瓶类、注塑制品;软持PVC制品的应用:薄膜、电缆、鞋类、革类、其他(软透明管、唱片及垫片等);PVC糊制品的应用:用于各种革类如人造革、地板及壁纸等,乳胶制品如手套、玩具及密封垫等。,第三类 聚丙烯塑料,一、聚丙烯塑料的简介:聚丙烯是由丙烯单体经自
14、由基聚合而成的聚合物,英文名Polypropylene,简称PP。按结构不同,PP可分为等规、间规(双称茂金属PP)及无规三类。无规PP不能用于塑料,常用于改性载体。间规PP为低结晶聚合物,用茂金属催化剂生产,最早开发于1988年,属于高弹性热塑料;间规PP具有透明、韧性和柔性,但刚性和硬度只为等规PP的一半;间规PP可像乙丙橡胶那样硫化,得到弹性体的力学性能超过普通橡胶。PP的优点为电绝缘性和耐化学腐蚀优良、力学性能和耐热性在通用热塑性塑料中最高、耐疲劳性好、价格在所有树脂中最低;经过玻璃纤维增强的PP,具有很高的强度,性能接近工程塑料,常用作工程塑料。PP的缺点为低温脆性大和耐老化性不好。
15、,二、聚丙烯塑料的结构性能:1、PP的结构PP为线性结构,其大分子链上的甲基空间位置有三种不同的排列方式,即等规、间规各无规,甲基的排列方式不同,其性能不同;等规PP的结构规整性好,具有高度的结晶性,熔点高,硬度和刚性大,力学性能好;无规PP为无定性,强度很低,难以用作塑料;间规PP的性能介于两者之间,硬度和刚性小,但冲击性能好。PP中甲基的存在,使分子链上交替出现叔碳原子,而叔碳原子极易发生氧化反应,导致PP的耐氧化性和耐辐射性差,难以用于户外 PP制品球晶的种类对性能影响大,球晶尺寸的大小对制品性能的影响更大,大球晶制品的冲击强度低、透明性差,而小球晶则正相反。PP制品的结晶度的大小对其性
16、能的影响很大。结晶度越高制品的透明性越差但力学性能越高。,1、PP的性能、一般性能:PP树脂为白色蜡状固体,外观视PE,但比PE更透明、更轻,仅次于TPX的最轻品种。PP易燃,离火继续燃烧,火焰上端黄、下端蓝,有少量黑烟,熔融落滴,有石油气味。PP的吸水性低,气体透过率低,PP的成纤性较好,可用于丙纶的生产。、力学性能:PP的力学性能与分子量和结晶度有关,分子量低、结晶度高、球晶尺寸大时,制品的刚性大而韧性低。PP具有较好的力学性能,其拉伸屈服强度和拉伸强度都超过PE,其伸强度还超过PS和ABS,而且经增强和拉伸处理后还可大幅提高。PP的力学性能受温度的影响比较小,在温度为100时,拉伸强度仍
17、能保持一半。PP的冲击强度依赖与温度的大小,在室温以上PP的冲击性能较好;但在低温时,其冲击性能迅速变差。PP的冲击强度还与分子量、结晶度、结晶尺寸等因素有关。PP制品的表面硬度和刚性较高,并有良好的表面光泽,但不如PS和ABS高。PP的干磨擦因数为0.12,与PA接近,但在润滑状态下下降不明显,只适于低PV值和无冲击的齿轮和轴承使用。PP的耐磨性一般,小于HPVC和PMMA,略高于HDPE。PP有突出的抗弯曲疲劳性能,用它铰链经7000万次折叠弯曲不损坏。PP的耐蠕变性较好,比HDPE要好,因此经过适当的增强改性处理可用作工程塑料。,、热学性能:PP的耐热性能良好,制品可耐100热水煮沸,可
18、在100200下长期使用,用于热水管道;不受外力作用时,可在150作用不变形。但PP的耐低温性不好,在-5-20即脆化,不能用于低温。PP的线膨胀系数为(5.810.2)10-5K-1,属较大者;热导率为0.120.24W/(mK),属中等。、电学性能:PP为非极性类聚合物,电绝缘性优良;电性能受湿度、稳定温度和频率的影响小,耐电弧性好,但不耐电晕。因低温脆性影响,PP在绝缘领域应用远不如PE和PVC广泛,主要用于电信电缆的绝缘和电器外壳。、环境性能:PP属烷烃类聚合物,具有很高的耐化学腐蚀性。PP可耐除氧化剂、浓硫酸及浓硝酸等以外的酸、碱、盐及大多数有机溶剂(如醇、酚、醛、酮及大多数羧酸等)
19、,但低分子量的脂肪烃、卤烃及芳烃等可使其溶胀,在高温下可溶于芳烃和卤代烃中如十氢化萘、四氢化萘及1、2、4三氯代苯等。PP的耐候性不好,叔碳原子上的氢易氧化,对紫外线很敏感,不改性难以用于户外,需加入抗氧剂和光稳定剂。PP的耐应力开裂性较好,好于HDPE和PS。除应用在腐蚀性介质中如浓硫酸、浓铬酸及天那水例外。,三、聚丙烯塑料的成型加工:PP可用注塑、挤出及吹塑等方法成型加工1、PP的加工特性 PP的吸水率低,在水中浸泡一天吸水率低于0.01,因此加工前不用干燥处理。PP的熔体接近非牛顿流体,粘度对温度敏感性小,而取决于剪切速率的大小。PP属结晶类聚合物,成型收缩率大,一般可达1.62,对制品
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