塑料配方設(shè)計.doc

1 高分子材料總論圖 1 1995年世界主要合成高分子材料的比例圖 2 1995年主要樹脂的產(chǎn)量（單位：萬噸）圖 3 1995年世界各國合成樹脂產(chǎn)量（kt）表 1 世界各國合成樹脂消費比例(%)美國日本德國加拿大意大利比利時英國瑞士建筑20.89.928.62712.423.623.210.7包裝27.63224.82944.124.535.840.1電子4.7128.144.3110.74.6運輸5.495.9115.410.14.67.1家具1.97.265.254.89農(nóng)業(yè)4.42.21.23.91.33.15.2玩具1.920.64.21.5家庭8.23.34.23.31.8衣鞋0.814.9機械4.24.31.82.2醫(yī)療0.122.52其它37.117.820.9924.7222.512.9- 13-12 -2 通用塑料2.1 主要品種 PP（等規(guī)度）：無規(guī)（APP），均聚(IPP)，嵌段共聚（C2,BPP）表 2 不同流動性APP和BPP的性能聚丙烯品種無規(guī)共聚PP嵌段共聚PPMFR0.30.51.04.08.00.30.51.04.08.0脆化溫度，-5-20310-25-25-20-8-3Charpy沖擊強度85433353520107混濁度，%40424555657070708085軟化點，140表 3 均聚PP與共聚PP性能對比PP品種均聚PP嵌段共聚PP密度，g/cm30.9030.90拉伸屈服強度，MPa37.029.0彎曲模量，MPa19001350洛氏硬度，R10240Izod缺口沖擊強度，J/m48500熱變形溫度（1.82MPa），5862脆性溫度，-5-30表 4 意大利Molplen均聚PP的性能D50GQ30GS30GT30GC30GX30GF30SV30GMFR0.30.71.83681216注塑流動螺旋試驗320380450510600670750800FM14001450145015001600160017001750TY3334353637373838EY1413121212121111Izod notched 23C200100655045383538洛氏硬度8490909094949798VST/A/50152152153153154154155155HDT/B9292949596959798150C老化1500360360360360360360360表 5 意大利Molplen共聚PP的性能EP-D60REP-Q30MEP-S30REP-T30REP-C30REP-F30REP-H31RAMFR0.30.81.53.571340注塑流動螺旋試驗330420450550680800800FM1100130012001300140014501450TY27302729292929EY15151312121211Izod notched 500300350150957570洛氏硬度77828081848890VST/A/50150150150150150150150HDT/B90908588889090表 6 QK 004000主要性能指標(biāo)編號1112212231324142彎曲模量ISO 1781000-15001500-20002000-25002500-3000Charpy沖擊強度ISO 179/1eUat 23n.b.n.b.at 305030Charpy缺口沖擊強度ISO 179/1eAat 2340203025208105at 308444363密度ISO 11831.000.11.100.11.150.11.200.1屈服強度ISO 527-215171921VST/A/50ISO 308115120120125125130130135VST/B/504545455050555560HDT/AISO 75-24550485352575560HDT/B70857590809585100球壓痕硬度ISO 2039-13045405050556060表 7 大眾汽車公司TL52283 PP/talc共混物的性能指標(biāo)無尾標(biāo)規(guī)格A規(guī)格B用途儀表板側(cè)護板鑲嵌條填料用量233293263比重1.090.011.130.011.100.01Tm， min158158158布氏硬度，MPa38-4550-5643-48拉伸強度，MPa min13.01815斷裂伸長率，% min202020缺口沖擊韌性不斷裂，允許部分斷裂不斷裂，允許部分斷裂乃至鉸鏈?zhǔn)綌嗔巡粩嗔?，允許部分斷裂彎曲強度，MPa-40122-8029-9023-75-232 22 29 23801 9 12 9表 8 大眾汽車公司汽車用保險杠材料（PP/橡膠）無尾標(biāo)規(guī)格A規(guī)格B汽車類型Golf A2 A3T4Golf A4填料用量102比重0.87-0.920.89-0.930.95-1.0布氏硬度，MPa284505284拉伸強度，MPa min12.01812斷裂伸長率，% min10010020缺口沖擊韌性不斷裂不斷裂，允許部分斷裂彎曲強度，MPa-40118-6327-6218-70-232 18 27 18801 6 9 9耐熱老化性（150） 200 200 200表 9 Molplen橡膠增韌PPSP25/ASP150SP1041SP132SP151SP1114SP1120MFR43.5443.54.57.5密度0.9050.8920.8910.90.90.9230.928注塑流動螺旋試驗540540505550540580570收縮率1.3-1.51.0-1.31.0-1.21.3-1.51.0-1.21.0-1.21.0-1.2彎曲模量950700750100075010501200屈服強度21161723191719斷裂伸長率400400400400400400400邵D62565262565762Izod缺口沖擊強度23 5000400500500120500500500-2012030050090350350120VST/A/50140116123142126133141VST/B/5053554365555055HDT/A76646675648083HDT/B46464449464851主要用作汽車保險杠、汽車側(cè)護板及擾流板 PE（密度，分子量）：HDPE，LLDPE，LDPE，MDPE，UHMWHDPE(大于150萬)；表 10 PE的典型性能PE品種LDPEMDPEHDPEUHMWHDPE密度，g/cm30.910-0.9250.926-0.9400.941-0.9650.945邵氏硬度D41-5050-6060-70拉伸強度，MPa6.9-15.98.3-24.121.4-37.937.2彈性模量，MPa117-241172-379414-10341067熱變形溫度(0.45MPa)，38-4949-7460-8273結(jié)晶熔點，108-126126-135126-136135脆性溫度，-80-55-120-140介電常數(shù)2.32.32.32.34體積電阻率，1014 .m1111 PS：通用GPPS，高抗沖HIPS，可發(fā)性EPS ABS（耐熱和沖擊強度），SAN表 11 德國BASF公司ABS牌號996S877M/ME997VE867M978T969T屈服強度，MPa405045475058斷裂伸長率，%302025202015彈性模量，MPa190024002000230024002800彎曲強度，MPa567565707890Izod缺口沖擊強度（23）503548303428Izod缺口沖擊強度（-30）17825139Charpy缺口沖擊強度（23）201318111311Charpy缺口沖擊強度（-40）1029264VST/B/50，92989899104109表 12 上海普利特公司主要產(chǎn)品牌號41102120312043303450特性描述高抗沖耐熱極高抗沖高抗沖高抗沖高耐熱極高耐熱拉伸強度403848.957.546彎曲強度6565646968彎曲模量23002300230025002500Charpy缺口沖擊強度152019169Charpy沖擊強度n.b.n.b.n.b.n.b.50球壓硬度10095105115115VST/B/509498100104114 PVC：軟質(zhì)，硬質(zhì) 其它：PMMA，PTFE.2.2 生產(chǎn)技術(shù)聚烯烴的生產(chǎn)主要取決于催化劑，五十年代齊格勒-納塔（Z-N）催化劑為第一代，1991年工業(yè)化的茂金屬催化劑生產(chǎn)的雙峰、寬分子量分布的LLDPE（乙烯-辛烯）和超己烯LLDPE及Montell的球形聚烯烴技術(shù)稱為第二代聚烯烴技術(shù)；超冷凝態(tài)進料流化床技術(shù)、超臨界漿液法烯烴聚合技術(shù)及新一代具有高溫性能的聚丙烯催化劑技術(shù)稱之為第三代聚烯烴技術(shù)。2.2.1 茂金屬催化技術(shù)與Z-N催化技術(shù)相比，茂金屬催化技術(shù)控制結(jié)構(gòu)的能力更強，用途廣泛，如生產(chǎn)PE，PP，EPDM，POE等；2.2.2 Montell公司的改進Z-N技術(shù)Montell公司開發(fā)的雜化催化劑（又稱為第四代Z-N催化劑）替代Shell用于本體聚合的高活性催化劑，產(chǎn)量可提高30%；同時聚丙烯的等規(guī)度可達到99%；BASF公司用改進的技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯樹脂剛性、韌性、耐溫性比普通聚丙烯提高了40%，而且不損失加工性能。2.2.3 高溫聚丙烯工藝普通Z-N催化劑使用的極限溫度為80左右，高于這個溫度，催化劑或者失去活性，或者損失其立構(gòu)選擇性。如果基本催化劑的活性足夠高，那么聚合反應(yīng)器效率的最大限制是該系統(tǒng)單位反應(yīng)器體積的撤熱能力，雖然目前大部分聚丙烯生產(chǎn)裝置尚未達到極限條件，但隨著PP的需求量的增加，隨裝置不斷地進行脫瓶頸技術(shù)改造，幾年之后不少裝置的操作將達到極限值。新一代Z-N催化劑，使用甲基鋁氧烷助催化劑替代三乙基鋁，活性大幅度提高，極限操作溫度增加到170以上，并且生產(chǎn)的PP等規(guī)度高。操作溫度從70提高到170，可以使活性提高2-4個數(shù)量級，如果將這些催化劑用于現(xiàn)有的超臨界環(huán)管漿液法反應(yīng)器，并在120-130下操作，最大傳熱能力可增加近三倍，反應(yīng)時間大大縮短。高溫聚丙烯催化劑的發(fā)展，提供了利用高度柔性、短接觸時間的工藝生產(chǎn)專用聚丙烯產(chǎn)品的可能性。2.2.4 超冷凝態(tài)氣相流化床工藝表 13 氣相流化床冷凝進料技術(shù)僅氣體5-10%液體15-20%液體30-50%液體開發(fā)者UCCUCCUCC+BPEXXON能力（萬噸）101520-3035-50能力增加，%50200-300350-500時空產(chǎn)率（kg/h-m3）55124193323氣相流化床技術(shù)是生產(chǎn)聚乙烯和聚丙烯的主要技術(shù)。在60和70長代普遍認為，循環(huán)到反應(yīng)器的冷卻氣體的溫度應(yīng)有保持在露點以上，以避免形成液體，當(dāng)時認為，進入到反應(yīng)器的任何液體都會使粒子結(jié)團開形成塊，影響生產(chǎn)；80年代初UCC公司液體并不影響生產(chǎn)，這一發(fā)現(xiàn)使生產(chǎn)能力提高60%，從此引發(fā)了大量的研究。3 工程塑料的種類與分類尼龍（PA），改性聚苯醚，PBT，PC和POM統(tǒng)稱五大工程塑料。表 14 1996年世界主要工程塑料產(chǎn)量（萬噸）樹脂品種產(chǎn)量（萬噸）樹脂品種產(chǎn)量（萬噸）ABS477PA119PC110POM53改性PPO33PBT263.1 尼龍樹脂尼龍是主鏈上含有酰胺基團的一類樹脂。其命名規(guī)則為二元胺和二元酸的碳原子數(shù)來決定。使用溫度范圍：-40+100；主要品種有：PA6，PA66，PA46，PA610，PA1010，PA11，PA12，Kevlar 29/49（對），Nomex(間)；其中PA6和PA66約占90%；美國PA66；日本和西歐PA6。結(jié)構(gòu)上的最大特點是易形成氫鍵，分子間作用力大，強韌性優(yōu)良，具有抗沖擊和柔軟性，易共混改性；耐磨性優(yōu)良，玻璃纖維增強效果明顯。尼龍樹脂最大缺口是易吸水和成型收縮率大，因而尺寸穩(wěn)定性差。3.2 POM前者為均聚甲醛，后者為共聚甲醛。均聚物的密度、結(jié)晶性、機械強度高；而熱穩(wěn)定性比共聚物差。聚甲醛是一種沒有側(cè)鏈的高密度（1.41）、高結(jié)晶性(73%)的線性聚合物，具有優(yōu)良的物理機械性能，是塑料中機械性能最接近金屬材料的品種之一，具有硬度和剛性大，不易蠕變和吸水，耐磨耗性優(yōu)異，摩擦系數(shù)小，成型周期短，成型問題少；較少纖維增強，難于增韌及阻燃改性。最大缺點是成型收縮率大，加工溫度范圍較窄。3.3 PC具有透明性、抗沖擊性和耐熱性(-100+140)；非晶性，成型收縮率小，尺寸精度高；但耐溶劑性差和易龜裂。發(fā)展趨勢：CD和DVD；汽車玻璃（GE和Bayer）3.4 改性聚苯醚（PPO/PS）由于兩個甲基封閉了酚基中的兩個反應(yīng)點，所以此種高分子聚合物的內(nèi)聚力和穩(wěn)定性很大，使制件具有較高的耐熱性能和耐化學(xué)腐蝕性。PPO的性能特點：（1） 高溫蠕變在熱塑性塑料中是最好的（2） 在長時間負荷作用下，其尺寸沒有明顯的變化，可以作為承受長時間負荷的機械結(jié)構(gòu)件使用，HDT 190，使用溫度范圍為-127+121，無負荷下間斷工作溫度可達204，與熱固性材料相當(dāng)。（3） 具有阻燃性（4） 耐水性在工程塑料中最?。?） 電性能優(yōu)異（6） 成型收縮率小，尺寸穩(wěn)定性好，不會翹曲變形。（7） 流動性差：用PS改性（8） 制品易應(yīng)力開裂，耐疲勞強度低，在紫外線下易老化交聯(lián)。3.5 PBT和PET聚（對苯二甲酸乙（?。┒减ィ?；一般用羥基封端。與PET相比，結(jié)晶速度大，容易成型；機械性能、電性能、耐熱性和耐化學(xué)藥品性優(yōu)異，耐水性也良好，易進行阻燃處理；最大優(yōu)點是長期耐熱性好（在工程塑料中最高），可在150下長期使用；纖維增強效果好。PET的結(jié)晶速度太低，目前主要通過增強、加入成核劑來使用。表 15 五大工程塑料性能對比塑料品種PA6PBTPOMPC改性PPO玻璃纖維含量030030025030030Tm，220224180Tg，5022-56150密度1.141.361.311.521.421.611.201.431.091.27吸水率，%1.81.20.080.070.220.290.240.200.070.06拉伸強度，MPa7416056140611286312565120伸長率，%200530046031004605彎曲強度，MPa12524087200912009519080140彎曲模量，MPa2600750025009000260077002300780025007700Izod 缺口沖擊5611040706586130150270120洛氏硬度R114R120R118R121M80M79M80M90R118R108磨耗6121025144013332735HDT6319058210123163135145130140長期使用溫度10511512014080100110130100110阻燃性能UL94V-2HBHBHBHBHBV-2V-2V-0V-14 熱固性樹脂產(chǎn)量：聚氨酯；酚醛樹脂（電木）；不飽和聚酯（玻璃鋼）；環(huán)氧樹脂；脲醛樹脂；4.1 聚氨酯約占世界塑料總產(chǎn)量的5%。主要品種：軟泡（農(nóng)具、車輛和床的墊材）；硬泡（建筑和冰箱的絕緣材料）；熱塑性聚氨酯；澆注型聚氨酯4.2 環(huán)氧樹脂主要生產(chǎn)公司：Shell、Dow和Ciba-Geigy用途：高性能涂料；電子電氣用層壓板；粘合劑；復(fù)合材料；5 塑料材料的使用性能5.1 塑料的力學(xué)性能5.1.1 基本力學(xué)性能: 應(yīng)力/應(yīng)變行為材料在外力作用下的變形、流動和破壞行為的性能，通常用剛性（模量，反映材料變形的量）和強度（破壞時的力和能量），應(yīng)力-應(yīng)變曲線是最常用的表示方法（可以計算強度和模量，同時曲線下的面積代表韌性）。主要的試驗方法有： 拉伸：屈服/斷裂強度，楊氏模量，斷裂/屈服伸長率 壓縮：硬度，壓縮強度 彎曲：彎曲模量，彎曲強度 剪切：剪切強度5.1.2 沖擊韌性Izod和Charpy方法：通用方法。包括材料破壞時消耗的能量，樣品投出去的動能，材料內(nèi)發(fā)生的永久變形的能量，擺錘克服空氣阻尼和機械摩擦所消耗的能量等，因此不太準(zhǔn)確；落球沖擊試驗方法：產(chǎn)品極高速率下的應(yīng)力-應(yīng)變行為（拉伸沖擊）表 16 常用塑料的力學(xué)性能塑料名稱拉伸強度伸長率彎曲強度彈性模量沖擊強度缺口無缺口HDPE22-3960-1525-40840-9507-8 182PP30-3920042-501100-16002.2-5.0n.b.氯化聚醚41.560-16070-7711002.1 50PTFE14-25250-35011-1440016.4ABS42-635-2569-972300-29006-22均聚POM7015-259829006.5108共聚POM6560-7591-9228007.690-100PC6760-10098-1062200-240064-75n.b.PET8020011721904.0PBT56-6750-30084-1052000聚砜7220-1001082500-28007-8.1172-370PPO70-7250-80982600-28008.3-10.253-64改性PPO67209525007.0PA654-78150-25070-100830-26003.1HPVC40-625-35100-1102800-4000150PI1206-10200330012n.b.5.2 塑料的耐久強度和力學(xué)穩(wěn)定性5.2.1 塑料的蠕變?nèi)渥兪侵冈谕饬ψ饔孟虏牧习l(fā)生的松馳形變行為。，E1和Et為一個單位時間和t時間的彈性模量，為材料的蠕變速率常數(shù)。表 17 一些塑料的蠕變性能塑料20下承載1h后的模量，MPaPOM27300.0644POM+40%GF105000.0385ABS16100.0292ABS+40%GF126000.0171DAP+GF147000.0223環(huán)氧+GF101500.0400PF+礦物填料308000.0138PC241500.0155PC+20%GF550000.0111PBT+40%GF1309000.0155PE3360.1004PP4060.0773PTFE3500.11245.2.2 疲勞與疲勞極限疲勞是指材料在多次重復(fù)經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變后所表現(xiàn)出的力學(xué)性能的衰減或材料損壞的現(xiàn)象。一般用動態(tài)疲勞壽命表示（一定應(yīng)力和交變速率）。主要特點：（1）遠遠低于靜態(tài)拉伸強度；（2）溫度敏感性；（3）受動態(tài)阻尼和應(yīng)力集中的影響較大；（4）經(jīng)纖維填充增強后疲勞性能大幅度提高。表 18 某些塑料在常溫下的拉壓疲勞極限（MPa）PA620PA6621增強尼龍30POM35共聚甲醛25-27MC尼龍20PC70增強PC38-45聚酰亞胺26聚砜9.5改性PPO21PPO8.5-14HDPE11PP11-22PVC11PET23環(huán)氧樹脂205.2.3 應(yīng)力開裂 溶劑開裂：ABS、POM、PC、PPO、PMMA、PS等幾乎所有的塑料，當(dāng)它們受到張應(yīng)力時，因受溶劑或其蒸汽的影響而發(fā)生應(yīng)力開裂 環(huán)境應(yīng)力開裂：PE，ABS，PC和PPO等塑料，雖無溶劑，但有應(yīng)力存在時，在達到某個臨界值之后發(fā)生的應(yīng)力開裂5.2.4 熔接縫5.3 高聚物的熱性能5.3.1 分解溫度表 19 高聚物的分解溫度PE335-450PP328-410PVC200-300聚異丁烯288-425PS300-400EVA213-325聚乙烯醇250聚氟乙烯372-480PMMA170-300聚偏二氯乙烯225-275聚三氟氯乙烯347-418PTFE508-538POM222聚丙烯腈250-280PA6310-380PA66310-380滌綸（PET）283-306NR400-900IR400-1000CR400-875BR400-875CSM400-875PU400-900EPDM507-900IIR500-1050SBR400-8755.3.2 塑料的最高使用溫度表 20 熱塑性塑料的最高使用溫度塑料品種使用溫度塑料品種使用溫度PP105PP(玻纖增強)110PE50交聯(lián)PE90AS55PVC60PS50ABS(玻纖增強)80POM100POM(玻纖增強)120PPO75PPO(玻纖增強)100PA90PA(玻纖增強)120PC110PC(玻纖增強)120PET120PET(玻纖增強)130PBT120PBT(玻纖增強)135PTFE250PES150聚丙烯酸酯120聚丙烯酸酯(玻纖增強)130表 21 熱固性塑料的最高使用溫度密胺樹脂(三聚氰胺)層壓100無機材料140酚醛樹脂層壓成型棉布115紙120無機材料140玻璃纖維150脲醛樹脂(電玉)成型纖維素90不飽和聚酯澆注成型120無機材料140層壓成型無機材料140玻纖增強150環(huán)氧樹脂澆注120層壓成型各種無機材料130聚鄰苯二甲酸二烯丙酯層壓成型無機材料140玻纖/有機材料150聚酰亞胺薄膜210硅樹脂層壓成型180-220各種無機材料180-2405.3.3 維卡軟化溫度在等速升溫下，1mm2的平頂針壓入試樣1mm時的溫度。VST/A/B/50；A/B：10N/50N（負荷對結(jié)晶塑料影響最大，但POM除外）5.3.4 熱變形溫度彎曲變形達到規(guī)定時的溫度。HDT：A方法1.82MPa；B方法0.45MPa6 塑料著色6.1 塑料成色原理6.1.1 顏色的產(chǎn)生及分類（1） 可見光：400-800nm。紫色 450nm；藍色450-480；青色 480-500；綠色 500-580；黃色 580-595；橙色 595-605；紅色605-780。（2） 塑料的顏色：可見光部分被塑料吸收，其余部分反射到人的眼睛中，投射到人的視網(wǎng)膜上，從而使人們感受到了塑料的顏色。如反射500-580nm的可見光時，其相應(yīng)的色調(diào)為綠色；（3） 非彩色：黑（反射80%)和灰色；（4） 彩色：對光的反射率在40-90%之間的物體發(fā)出的顏色；（5） 透明色：物體對可見光既不吸收也不反射，而是完全或大部分透過的顏色，還可附帶彩色，如紅色透明、黃色透明等（6） 互補色：合并起來可以得到白色，其實是當(dāng)一束光線照射到物理表面時，一部分被反射，另一部分被吸收；如紫色/黃綠；藍色/黃色；綠藍/橙色；藍綠/紅（7） 色光：物體并不反射單一色彩波長的光帶，而常常夾帶反射一些其他色彩波長的光帶，這種次要色調(diào)為色光，物體顏色中含有色光成分越大，其飽和度越低，則顏色不純；通?？捎没パa色進行消除6.1.2 塑料的配色-計算機配色基礎(chǔ)色：紅、黃、藍、黑、白。紅、黃、藍以等比例混合，得到二次色分別為橙、綠、紫；三次色分別為橄欖、灰及棕褐色；四次色為灰綠、深茶褐；五次色為黑色黑、白主要用于調(diào)整顏色深淺。但影響量度和飽和度。6.1.3 著色劑的屬性6.1.3.1 著色力著色力是指某一特定顏色制品所需加入著色劑的用量，一般用標(biāo)準(zhǔn)樣品的百分數(shù)表示。如ZnO 100, 則鉛白 200，硫酸鉛235.3，金紅石型鈦白12.5著色力除與其性質(zhì)有關(guān)外，還與其粒度和分散狀態(tài)有關(guān)。6.1.3.2 遮蓋力遮蓋力是指遮蓋物體表面底色的能力，單位面積所需著色劑的克數(shù)。如鈦白粉為45-50g/m2，鋅白為100，鉛白為137。有機染料遮蓋力很低，常與鈦白相混。遮蓋力與下列因素有關(guān)：（1）吸光特性：吸光能力越強，遮蓋力越大；（2）折射率差異越大，遮蓋力越強；（3）粒度越細，遮蓋力越強；（4）結(jié)晶度越高，遮蓋力越強，片狀晶型比棒狀晶型遮蓋力大；6.1.3.3 分散度6.1.3.4 耐熱性著色劑的耐熱性是指在塑料加工方面的抗分解性和高溫下色澤不要發(fā)生變化。無機著色劑耐熱性好。6.1.3.5 耐光性，抗遷移性和毒性7 高分子材料的燃燒性能及阻燃7.1 塑料的燃燒機理塑料的燃燒過程是一個極其復(fù)雜的熱氧化反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒的基本要素為熱、氧和可燃氣體。一般分為三個階段：（1） 熱引發(fā)過程：熱導(dǎo)致塑料發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變和化學(xué)變化；（2） 熱降解過程：吸熱反應(yīng)，主要為在氧存在下的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其結(jié)果是產(chǎn)生各種可燃氣體；（3） 引燃過程：一種是可燃物的濃度達到著火極限后，與大氣中的氧氣相遇；一種是在火焰的熱量使環(huán)境溫度升高至足以使可燃性氣體自燃時；從以上分析可以看出，除與外界熱源和氧兩個因素外，塑料的燃燒性與其本身下列因素有關(guān)：（1）熱降解反應(yīng)的難易程度；（2）熱降解產(chǎn)生氣體的組成；（3）熱降解產(chǎn)生氣體與氧氣混合速度；（4）熱量在塑料上的傳遞速度。7.2 高聚物材料的燃燒熱表 22 高聚物的燃燒熱（kJ/g）PE46.61PTFE4.2PP43.96聚異丁烯16.0PS40.18ABS35.25PA30.84縮醛樹脂16.9FRP18.8PMMA26.21PC30.52CR23.4-32.6PVC18-28煤23.0木材14.6酚醛樹脂13.57.3 高聚物的燃燒速度表 23 高聚物的燃燒速度(mm/min)PE7.6-39.5PP17.8-40.6聚丁烯27.9AS10.2-40.6PS12.7-63.5ABS25.4-50.8PMMA15.2-40.6縮醛12.7-27.9乙基纖維素27.9硝酸纖維素迅速燃燒醋酸纖維素12.7-50.8PC,PPO,聚砜,氯化聚醚,三醋酸纖維素,氯化聚乙烯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,PA6 66 610 11, 脲醛樹脂,蜜胺樹脂,硅橡膠自熄聚四氟乙烯,聚三氟氯乙烯,氟化乙烯-丙烯共聚物不燃7.4 高聚物的氧指數(shù)表 24 高聚物的氧指數(shù)PE17.4PP17.4硬質(zhì)PVC47軟質(zhì)PVC23-40聚氟乙烯22.6聚偏二氟乙烯43.7聚四氟乙烯95聚偏二氯乙烯60氟化乙烯-丙烯共聚物95聚酰亞胺36.5線性尼龍22.5芳香尼龍26.7PS18.1縮醛共聚物14.8聚乙烯醇22.5PMMA17.3PC27PPO28氯化聚醚23.2環(huán)氧樹脂19.8硅橡膠26-39CPE21.1EPDM21.9CR26.3CSM25.1棉, 麻20.5羊毛28.1丙綸20.2腈綸21.4氯乙烯-丙烯酸酯共聚物28.9滌綸26.3人造纖維22.8滌棉混紡(65/35)21.9尼龍28.1醋酸纖維素21.9卡普綸(聚己內(nèi)酰胺)21.9氯綸40.3維尼綸21.07.5 高聚物的發(fā)煙性發(fā)煙機理：最具代表性的有碳雙鍵縮聚機理，即可燃性氣體因聚合而生成芳香族或多環(huán)高分子化合物，進而縮聚石墨化生成炭粒子。如PVC降解時生成多環(huán)化合物，最終形成石墨化；PS的發(fā)煙量高；不完全燃燒時，易生成碳原子數(shù)較多的大分子，如PP。發(fā)煙性一種用煙密度表示（美國），一種用最大消光系數(shù)表示（日本）。表 25 高聚物材料的發(fā)煙性（最大消光系數(shù)法）發(fā)煙程度消光系數(shù)范圍光強度范圍聚合物品種極少0.00-0.10100-90.5PTFE, PMMA, PVDF, 聚縮醛少0.10-0.5090.5-60.7R-PVC,CR/PU(泡沫), FRP, PE, CPE, 有機硅較多0.50-1.0060.7-36.3CR/PU(片材),酚醛樹脂, BR, SPVC, PA, SBR, PC, 不飽和聚酯多 1.00BrClF7.6.2 阻燃配方 含鹵素阻燃：含氯、溴化合物（DBDPO），配以三氧化二銻（硼酸鋅，氧化鐵等） 無鹵阻燃：含磷化合物（如紅磷，聚磷酸銨），含硅化合物，氫氧化物（氫氧化鋁/鎂） 低煙低鹵：加入的物質(zhì)吸收釋放出來的鹵素8 塑料的摩擦特性8.1 摩擦磨損和潤滑摩擦：兩個物體在共同的界面上相對運動時產(chǎn)生。主要參數(shù)為摩擦系數(shù)；制動件-大摩擦系數(shù)；塑料軸承低摩擦系數(shù)。磨損：是摩擦的重要結(jié)果。它反映摩擦件的消耗和摩擦件運動的壽命。8.2 塑料的摩擦學(xué)特性在塑料-金屬摩擦副中，滑動界面的塑料一邊的不平點發(fā)生了屈服和粘著，所產(chǎn)生的摩擦力與撕裂粘著點所需的剪切力相等。由于塑料與金屬的硬度相差較大，金屬是硬材料，其凸峰在壓力下壓入較軟的塑料表面中，因此在相對運動時，金屬凸峰在塑料面上發(fā)生類似刨削的作用。式中，f為摩擦系數(shù)；F為摩擦力；N為正壓力；A為真實接觸面積；S為塑料的抗剪強度；Sm為塑料的屈服強度；A為塑料受至刨削的面積。顯然，金屬表面越粗糙，兩物體表面粘接性越好，f越大；因此，f金屬/塑料小于f塑料/塑料；f非極性材料小于f極性材料。另外，由于塑料具有低的抗剪強度和高的屈服強度，所以通常具有小的摩擦系數(shù)。如，F(xiàn)4 0.05; POM 0.15, PC 0.39; PI(石墨) 0.24;PU(動) 0.32; PU(靜) 0.37; 酚醛塑料(動) 0.16; 酚醛塑料(靜) 0.26；PA66 0.15-0.40。一般說來，多數(shù)塑料的摩擦系數(shù)隨載荷的增大而降低，隨滑動速度的增高而增高，這決定于摩擦?xí)r對溫度的控制情況，有油潤滑的摩擦系數(shù)比無油潤滑時低得多，添加固體潤滑劑F4的塑料，摩擦系數(shù)也顯著降低；由于塑料的溫度依賴性很強，對潤滑速度V的敏感性大于對載荷的敏感性，如對金屬/金屬，PV = 常數(shù)，而多數(shù)塑料 PVa=K，其中尼龍a = 1.47；POM a = 1.20；F4 a 18.3 磨損衡量指標(biāo)：磨損量，磨損寬度，磨損速度主要的破壞形式：磨蝕，腐蝕，疲勞剝蝕，熱裂解，老化，沖蝕等主要影響因素：凡影響摩擦的因素必影響作為摩擦結(jié)果的磨損。（1）刨劃：材料越堅韌，刨劃越小，硬度適中；（2）材料的軟化點：摩擦造成溫度升高，會使塑料軟化，隨即發(fā)生撕去粘著點的磨損，因此軟化點越高，磨損越??；（3）材料的表面粗糙度；（4）潤滑情況8.4 各種塑料的摩擦性能表 26 各種塑料的摩擦性能材料配方載荷，MPa時間，分摩擦系數(shù)磨痕寬度，mm磨損量，mgPOM31800.445.53.8POM+3%MoS231800.465.85.2POM+5%F431800.213.11.1POM+3%MoS2+30%GF31800.4313.4104.5PA10103150.615.0PA631200.578.5PA6631200.459.733.1PA66+5%CF31200.386.67.5ABS31200.417.012.2UHMWHDPE31800.287.5氯化聚醚31800.325.43.0PC31200.4716.5PPO31200.3820.0PSU2.33016.0121.0PSU+20%F42.31800.214.5F42.5600.1318.4445F4+20%GF2.51800.235.32.8錫基巴氏合金3600.5518.01531高鉛錫磷青銅31200.1916.61231注：干摩擦對磨材料為45號鋼，硬度為Rb=50-59，表面粗糙度大于0.8-1.6微米8.5 高分子流體減阻劑目的：減少流體的摩擦阻力。歷史：1942年，湯姆斯發(fā)現(xiàn)在氯苯中加入0.25%的PMMA可使氯苯在管道中的流動阻力減小一半；1962年法希拉發(fā)現(xiàn)在水中加入聚氧化乙烯（POE），流體阻力明顯減小；水中最有效的高分子減阻劑：POE，聚丙烯酰胺和皂角粉。其中POE最好，只要在水中加入百萬分之幾，就有明顯的節(jié)能效果。聚異丁烯是石油和環(huán)己烷的減阻劑；PMMA是甲苯等有機溶劑的減阻劑。高分子減阻劑的設(shè)計要求：線型長鏈分子，分子量越高越好（POE高達數(shù)百萬）；易溶解于流體中，溶解的濃度越大，效果越好；管中的流速高于一定值時，流體出現(xiàn)湍流時，才會有明顯效果；關(guān)于混合減阻效應(yīng)；選用高分子減阻劑：減阻效果好，貯存期長，對環(huán)境特別是對流體無污染，速溶，以及抗力學(xué)降解。比較而言，POE溶解時間長，易力學(xué)降解，但減阻效果最好；聚丙烯酰胺減阻效果不如POE，但在水中溶解性好；皂角粉抗力學(xué)降解，減阻效果中等。8.6 減摩劑在潤滑膜尚未形成時，易處理邊界潤滑狀態(tài)，摩擦和磨損均較大。為此，常加入潤滑油添加劑摩擦改進劑。分類：化學(xué)摩擦改進劑，其中大部分為極性或含活性元素的油溶性大分子；機械摩擦改進劑，石墨，二硫化鉬，F(xiàn)4粉末。機理：隨著潤滑油的流散和循環(huán)，通過摩擦作用逐漸在缸壁、活塞、活塞環(huán)和軸承的摩擦面上，沉積下來和填補凹陷不平之處，形成一層要臺補充和更新的固體潤滑膜，由于其具有固體自潤滑特性，因此減少了機件的磨損，并延長了摩擦件的壽命，節(jié)約了能源。實驗結(jié)果表明，可節(jié)油2-5%9 保溫材料9.1 常用塑料的導(dǎo)熱率塑料比金屬材料導(dǎo)熱率小2-3個數(shù)量級，但高于空氣。表 27 部分塑料的導(dǎo)熱率（W/K.m）RPVC0.12-0.13HDPE0.35-0.40PP0.40-0.45ABS0.22PS0.13PPO0.23CPVC0.23F40.27PC0.18PU0.21酚醛樹脂0.23環(huán)氧樹脂0.15-0.36PET0.16POM0.23PA60.31不飽和聚酯0.18-0.369.2 導(dǎo)熱機理經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)認為：物質(zhì)微小運動質(zhì)點互相碰撞、擴散