高分子材料的品种与基本性能.ppt
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1、第二章 高分子材料概论,2.1 概述,一.塑料的特点质轻、机械性能好;,适宜的阻隔性和渗透性;,化学稳定性好;,光学性能优良;,良好的加工性能和装饰性能,卫生性良好;,塑料是一种新兴的高分子合成材料,自公园1895年诞生以来,发展非常迅猛,以体积计算已超过钢的产量。21世纪是信息、生物技术和新材料的时代,而新材料中主要一部分就是新型高分子材料。据不完全统计,到目前为止已见报道的塑料品种已超过10000种,实现工业化的300余种,而市面上可见到的也有70余种,我们常用的一般有30余种。对于某一塑料制品而言,选择哪一种塑料作为原料,是生产合格产品的关键。怎样从众多的塑料品种中选择最合适的一种了?这
2、正是塑料配方设计中最首要的内容。,热塑性高分子材料,一.高分子材料的分类,热固性高分子材料,热塑性高分子材料和热固性高分子材料的对比,热塑性高分子材料 热固性高分子材料,分子结构 线型及支链型大分子 线型大分子,固化 后成为三维体型大分子,热行为 受热可熔化,冷却又 制成制品后即成为 变硬,可反复此过程 不溶不熔的材料,溶解性 可溶于特定的溶剂 仅在某些溶剂中溶胀,成型方法 可用注射、挤出、可用模压、层压成型 压延、热成型等方法 及机械加工等方法 加工,也可用机械 加工的方法,透明性 多数材料能制成 制品几乎全不透明 透明制品,可回收性 多数可回收再用 不能回收再用,塑料,通用热塑性塑料,通用
3、工程塑料,通用热固性塑料,其他各类塑料,功能性塑料,通用热塑性塑料,聚苯乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯,聚乙烯,聚甲基丙烯酸甲酯,工程塑料又分为通用工程塑料和特种工程塑料。通用工程塑料使用温度一般在150以下;特种工程塑料的使用温度一般在150以上。,通用工程塑料,热塑性聚酯,聚碳酸酯,聚甲醛,聚酰胺,ABS,通用工程塑料,通用热固性塑料,环氧树脂,不饱和聚酯,氨基树脂,酚醛树脂,其他各类塑料,特种工程塑料,氟树脂,聚氨酯树脂,功能性塑料,形状记忆树脂,压电树脂,高吸水树脂,导电性树脂,阻隔性树脂,2.2 高分子材料常用树脂和助剂,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂
4、,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,2.聚乙烯的品种及性能,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,2.聚乙烯的品种及性能,第一节 常用树脂,(1)低密度聚乙烯(LDPE)自由基聚合a.高压法:150200Mpa,180-220C 催化剂:O2(微量),2.聚乙烯的品种及性能,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,2.聚乙烯的品种及性能,第一节 常用树脂,聚乙烯Pol
5、yethylenePE,2.聚乙烯的品种及性能,c用途,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,(2)高密度聚乙烯(HDPE)阴离子配位聚合 a.低压法:,70100 C 催化剂:齐格勒纳塔型,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,b.HDPE 性能:不易链转移,直链型,结晶度高,密度大,性脆。坚韧的刚性材料,具较高的硬度、机械强度和耐热性。耐80 C以下的大多数溶剂,且具有耐油性。透明性、弹性以及成型加工性能较差。,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,c.HDPE用途:适于制成瓶、罐、桶、箱等多种包装容器,以
6、及对强度和耐热性要求较高的包装薄膜,袋子、捆扎绳、编织丝,电线、电缆。,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,(3)中密度聚乙烯(MDPE)a.制法:低压法:乙烯丙烯、丁烯等;高、低密度PE两种材料混合而成;高压法:乙烯醋酸乙烯、丙烯酸酯等。,聚乙烯PolyethylenePE,b.MDPE性能:支链数较LDPE少,结晶度居LDPE与HDPE之间,是一种坚硬的材料。制品刚硬,强度较高,具有较好的抗应力开裂性。c.MDPE用途:适于制成瓶、桶等包装容器。,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚
7、乙烯的品种及性能,(4)线性低密度聚乙烯(LLDPE)阴离子聚合 a.低压法:0.8-2.0Mpa,100 C 催化剂:离子型 乙烯烯烃(丙烯,1丁烯,1戊烯),聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,线性直链型分子结构,接近于HDPE,但密度又与LDPE相近。故兼具二者性能,也有其特性。结晶度近于LDPE,熔点比LDPE稍高,脆化温度比LDPE低3040 C,故使用温度范围比LDPE要宽。抗冲击强度、耐应力开裂性与HDPE相近,而透明度、硬度和加工性能则在HDPE和LDPE之间。伸长率和耐穿刺性是PE中最好的。良好的热封合性。,b.LLDPE 性能:,聚
8、乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,c.LLDPE用途:特别适宜制作超薄包装薄膜、容器、液体包装。,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,LDPE:HDPE:LLDPE:,三种PE链结构比较,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的品种及性能,(5)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)a.合成方法:与HDPE类似。b.性能:线型分子结构,结晶度8085。机械强度HDPE,优异的抗环境应力开裂性、抗高温蠕变性、耐磨性和抗疲劳强度,低吸湿。塑料中吸收能量最好的一种。熔体粘度很大,加工困难。c.用途
9、:可制成大型包装容器如:桶、集装箱以及特种薄膜等。,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,2.聚乙烯的改性,玻璃纤维:抗张强度、抗冲击强度提高;伸长率显著下降。化学或辐射方法使之交联:网状结构,其抗张强度、耐热性、耐环境应力开裂性以及化学稳定性和耐老化性等均提高。,(1)增强或交联:,聚乙烯PolyethylenePE,第一节 常用树脂,聚乙烯PolyethylenePE,2.聚乙烯的改性,乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)结晶性低,弹性、韧性提高,透明性提高,具较好的介电封焊性。,(2)共聚改性:,乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)(Ethylene Vinylacetate Copo
10、lymer),识别特征:半透明或略带乳白色的固体,无毒。制法:类似于LDPE。,第一节 常用树脂,(CH2 CH2)x(CH2 CH)yn O CH3 CO,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,第一节 常用树脂,(1)性能:,乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)(Ethylene Vinylacetate Copolymer),乙烯共聚物Ethylene Copolymer,第一节 常用树脂,乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)(Ethylene Vinylacetate Copolymer),弹性突出,很高的伸长率。耐应力开裂性、耐寒性及低温热封性PE。耐强碱、弱酸的侵蚀。防潮性LDPE,气密性
11、不良,透明性不好。耐热性差。易受强酸等有机溶剂的侵蚀,能溶于芳烃或氯代烃,耐油性不良。,(1)性能:,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,复合材料的热封层(低温热封性)。吹塑容器也用于药品和食品的包装。,主要用作包装薄膜(因弹性好,做托盘的缠绕包装)。,第一节 常用树脂,乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)(Ethylene Vinylacetate Copolymer),(2)用途:,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,第一节 常用树脂,2.乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)(Ethylene/ethylAcrylate Copolymer),(CH2 CH2)x(CH2 CH)
12、yn COO C2 H5,柔韧似橡胶的半透明固体。,高压游离基聚合 原料:乙烯丙烯酸乙酯 催化剂:氧、过氧化物 接枝共聚 游离基引发剂,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,第一节 常用树脂,2.乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)(Ethylene/ethylAcrylate Copolymer),结晶度比PE低,弹性大。耐低温性突出。优良的抗冲击性能和耐环境应力开裂性。耐老化性PE。良好的热粘合性,加工中热稳定性好,可做热熔粘合剂。耐热性、阻汽性PE。(交联、辐射)气密性不良,但PE 包装薄膜及中空容器。,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,第一节 常用树脂,2.乙烯乙烯醇
13、共聚物(EVOH)(Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer),(CH2 CH2)x(CH2 CH)yn OH,有极性羟基,分子间作用力大,结晶度高,刚性、强度好。极佳隔氧、保香、耐酸及耐油性能,高阻隔性包材。吸湿、吸水性强,吸湿后使其阻隔性降低。,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,第一节 常用树脂,乙烯共聚物Ethylene Copolymer,2.乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)(Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer),主要以薄膜形式用在包装上,常用作复合薄膜的阻隔层。,第一节 常用树脂,CH2 CHn CH3,单体生成方法:与
14、LDPE相似,重油热变,自由基聚合。聚合:泥浆法,本体法,气相法。,聚丙烯Polypropylene,PP,第一节 常用树脂,品种:,等规PP:可作为塑料、纤维、橡胶。间规PP:不单独作塑料使用,是一种很好的改性剂。广泛用在制作热熔胶、压敏胶、溶剂胶等包装用粘合剂上。,聚丙烯Polypropylene,PP,第一节 常用树脂,聚丙烯Polypropylene,PP,第一节 常用树脂,优良防潮性和抗水性,防止异味透过性较PE好,可以热封合。抗张强度、硬度、耐磨性均优于PE。尤其是具优良耐热性,在高温时抗张强度保留率高。极好的耐弯曲疲劳强度。能耐80C以下的酸、碱、盐溶液及大多数有机溶剂。,(1)
15、优点,2.性能:,聚丙烯Polypropylene,PP,第一节 常用树脂,耐老化性差(抗氧剂,UV吸收剂)。对Cu敏感(Cu抑制剂)。耐寒性差,低温抗冲性PE。气密性不良。某些氯代化合物、芳烃、高沸点脂肪酸能使PP发生溶胀并轻微侵蚀其表面。非极性材料,印刷性差。,(2)缺点,2.性能:,聚丙烯Polypropylene,PP,第一节 常用树脂,聚丙烯Polypropylene,PP,3.用途:,高温蒸煮袋内层以及家庭用品和消毒医疗器械的包材。PP连体包装盒。化妆品、药品、洗涤剂物品的包装。广泛用于食品、饮料、等塑料周转箱、瓶子、编织袋、包装薄膜、打包带、捆扎绳以及泡沫塑料缓冲材料等。,第一节
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