第二章塑料知識(shí)與應(yīng)用.ppt

第二章塑料知識(shí)與應(yīng)用,歐陽(yáng)星深圳大學(xué)材料學(xué)院,塑料定義,塑料,是一種以高分子量有機(jī)物質(zhì)為主要成分的材料，它在加工完成時(shí)呈現(xiàn)固態(tài)形狀，在制造以及加工過(guò)程中，可以借流動(dòng)來(lái)造型。,按受熱以后性能變化分,熱塑性塑料：成型后再加熱重新軟化加工而化學(xué)組成不變的一類(lèi)塑料，即具有可溶可熔性。,熱固性塑料：成型后不能再加熱重新軟化加工的一類(lèi)塑料，即具有不溶不熔性。,塑料分類(lèi),塑料分類(lèi),最早的人造塑料,賽璐珞：celluloid的譯音，將纖維素硝化得到。,1869年發(fā)明賽璐珞,塑料發(fā)展簡(jiǎn)史,最早的合成塑料,1909年貝克蘭發(fā)明酚醛樹(shù)脂,塑料發(fā)展簡(jiǎn)史,塑料發(fā)展簡(jiǎn)史,最早的塑料以熱固性塑料為主，品種很少。二戰(zhàn)以后熱塑性塑料逐漸發(fā)展，在20世紀(jì)70年代以后成為占絕對(duì)主要地位的塑料材料，熱固件塑料的比例則一直呈下降趨勢(shì)。20世紀(jì)初到70年代，樹(shù)脂品種的增長(zhǎng)速度很快。到20世紀(jì)70年代以后，樹(shù)脂新品種的開(kāi)發(fā)速度較慢，幾年才有一個(gè)新品種誕生。20世紀(jì)90年代以后，人們的著重點(diǎn)己從著力開(kāi)發(fā)樹(shù)脂新品種轉(zhuǎn)向?qū)υ袠?shù)脂進(jìn)行改性。,生活中的塑料制品：電器外殼（手機(jī)、冰箱、電視）、涼鞋、化妝品容器、建筑板材、建筑管道、包裝薄膜、光盤(pán)、印刷電路板、儀表外殼、鏡片等。,生活中的塑料,9,PE手提袋,PE飲料瓶,生活中的塑料,10,生活中的塑料,11,生活中的塑料,12,生活中的塑料,生活中的塑料,中國(guó)是世界第七大生產(chǎn)國(guó)，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)占86%的合成樹(shù)脂產(chǎn)量。很多塑料原料需要進(jìn)口。在中國(guó)，塑料制品的年人均消費(fèi)量為9kg,世界平均水平為24kg，德國(guó)為120kg，加拿大和美國(guó)大約為80kg。在中國(guó)大約有2萬(wàn)多家企業(yè)生產(chǎn)塑料制品,中國(guó)是世界上主要的塑料制品生產(chǎn)廠家基地，其中農(nóng)用薄膜、塑料袋以及制鞋為全球之最。,塑料產(chǎn)量與應(yīng)用,包裝,交通運(yùn)輸,電器,建筑,其它,工業(yè),醫(yī)藥,塑料產(chǎn)量與應(yīng)用,高分子結(jié)構(gòu)與性能的研究經(jīng)過(guò)四個(gè)階段蒙昧萌芽爭(zhēng)鳴發(fā)展,塑料結(jié)構(gòu),蒙昧期,19世紀(jì)的中葉以前，木材、棉、麻、絲、毛、漆、橡膠、皮革和各種樹(shù)脂等天然高分子材料都已經(jīng)在人們的生活和生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而人們只知道使用和加工，不知道化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。,塑料結(jié)構(gòu),萌芽期,通常是粘稠的液體或無(wú)定形粉末，無(wú)法純化和分析。膠體化學(xué)認(rèn)為由小分子通過(guò)“次價(jià)”力結(jié)合而成的聚集體。,塑料結(jié)構(gòu),爭(zhēng)鳴期,1920年，H.Staudinger(德)發(fā)表了他的劃時(shí)代的文獻(xiàn)論聚合，提出鏈結(jié)構(gòu)模型。,塑料結(jié)構(gòu),爭(zhēng)鳴期,1932年，Staudinger提出了溶液粘度與分子量的關(guān)系式。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，雄辯地證明了大分子的存在。30年代末期，高分子學(xué)說(shuō)終于戰(zhàn)勝了膠體締合論。從此，高分子科學(xué)進(jìn)入了發(fā)展。,塑料結(jié)構(gòu),發(fā)展期,高分子理論促進(jìn)了合成高分子工業(yè)的發(fā)展，高分子工業(yè)又促進(jìn)了高分子理論的迅速發(fā)展。,塑料結(jié)構(gòu),高分子的結(jié)構(gòu)包括單個(gè)分子的結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)是對(duì)材料的性能有著決定性影響的因素。結(jié)構(gòu)通過(guò)分子的運(yùn)動(dòng)來(lái)決定性能?,塑料結(jié)構(gòu),分子量具有多分散性。,高分子不是由單一分子量的化合物所組成。即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學(xué)組成相同、分子量不等、結(jié)構(gòu)不同的同系聚合物的混合物所組成。,塑料結(jié)構(gòu),分子量與分子量分布,塑料結(jié)構(gòu),結(jié)晶態(tài),分子結(jié)構(gòu)三維有序堆積結(jié)構(gòu)。結(jié)晶性增強(qiáng)了塑料的性能，機(jī)械性能、耐熱性能等。一般是部分結(jié)晶，超過(guò)40%結(jié)晶相稱(chēng)為結(jié)晶高分子。結(jié)晶高分子可能會(huì)導(dǎo)致塑料不透明。,塑料結(jié)構(gòu),取向態(tài),分子鏈一維或者二維有序，呈取向狀態(tài)。取向讓高分子各項(xiàng)性能異性，目的是增強(qiáng)某一個(gè)方向性能。雙向拉伸塑料薄膜。,塑料配合,合成樹(shù)脂塑料助劑,合成樹(shù)脂,合成樹(shù)脂是指以煤、電石、石油、天然氣以及一些農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料，先制得具有一定合成條件的低分子化合物(單體)，進(jìn)而通過(guò)化學(xué)、物理等方法合成的高分子化合物。聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等,塑料配合,塑料助劑,（1）增塑劑（2）阻燃劑（3）穩(wěn)定劑（4）抗靜電劑（5）發(fā)泡劑（6）著色劑（7）潤(rùn)滑劑（8）增強(qiáng)材料和填料,塑料配合,增強(qiáng)材料和填料在許多塑料中，增強(qiáng)材料和填料占有相當(dāng)?shù)谋戎?，尤其是增?qiáng)塑料和鈣塑材料。主要目的是：為了提高塑料制品的強(qiáng)度和剛性，一般加入各種纖維材料或無(wú)機(jī)物。最常用的增強(qiáng)材料有：玻璃纖維、石棉、石英、炭黑、硅酸鹽、碳酸鈣、金屬氧化物等。,塑料配合,潤(rùn)滑劑是為了改善塑料加熱成型時(shí)的脫模性和提高制品的表面光潔度而加入的物質(zhì)。常用的潤(rùn)滑劑有：硬脂酸及其鹽類(lèi)、石蠟、合成蠟等。,塑料配合,塑料發(fā)泡劑是一種在一定溫度下可以氣化的低分子有機(jī)物，如二氯二氟甲烷；或者受熱時(shí)會(huì)分解出氣體的有機(jī)化合物。這些氣體留在塑料基體中便形成有許多細(xì)微泡沫結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。常用的有偶氮化合物、亞硝基化合物等。,塑料配合,阻燃劑賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑。常用的阻燃劑有氧化銻、鹵化物、磷酸酯和四氯苯二甲酸酐等。,塑料配合,氧化銻,增塑劑能增加塑料的柔軟性、延伸性、可塑性，降低塑料流動(dòng)溫度和硬度，有利于塑料制品的成型。我們最常見(jiàn)的是樟腦如圖：,塑料配合,擠出機(jī)擠出共混技術(shù),樹(shù)脂與助劑混合,造粒,擠出共混,塑料粒子,擠出機(jī)擠出共混技術(shù),有良好的成型、成膜性絕緣性耐酸堿耐腐蝕性低透氣、透水性易著色、外觀鮮艷,塑料性能,1質(zhì)輕、機(jī)械性能好鋼的1/81/4，鋁的1/32/3，玻璃的1/32/32適宜的阻隔性與滲透性阻氣包裝、防潮包裝、防水包裝、保香包裝保鮮包裝3化學(xué)穩(wěn)定性好耐酸、堿、鹽4光學(xué)性能優(yōu)良透明5衛(wèi)生性良好純的聚合物樹(shù)脂沒(méi)有毒性6良好的加工性能和裝飾性擠出、注射、吸塑,塑料性能,塑料性能,容易加工、節(jié)能、來(lái)源便宜廣泛。,塑料性能,幾種塑料的密度,塑料科研單位與企業(yè),各個(gè)大學(xué)高分子材料科學(xué)與工程系全世界各大石化公司（杜邦、GE、LG、三菱等）,塑料研究發(fā)