第九章_高分子合成材料

1、第九章第九章 高分子合成材料高分子合成材料學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 掌握高分子合成材料的分類、合成工藝、性能特掌握高分子合成材料的分類、合成工藝、性能特點。點。學(xué)習(xí)重點學(xué)習(xí)重點 各類塑料的性能特點。各類塑料的性能特點。9.1 概述概述高分子材料根據(jù)物理化學(xué)性質(zhì)分為橡膠、塑料和高分子材料根據(jù)物理化學(xué)性質(zhì)分為橡膠、塑料和纖維三大類。纖維三大類。橡膠、纖維、塑料的主要差別：橡膠、纖維、塑料的主要差別：分子鏈中是否存分子鏈中是否存在剛性基團、分子鏈上的側(cè)基大小、分子間力的在剛性基團、分子鏈上的側(cè)基大小、分子間力的強度。強度。l橡膠特征：橡膠特征：高分子鏈中無剛性基團，存在大的側(cè)高分子鏈中無剛性基團，存在大的側(cè)

2、基和缺乏強的分子間力。基和缺乏強的分子間力。l纖維的特征：纖維的特征：高分子主鏈中有剛性基團，分子間高分子主鏈中有剛性基團，分子間有氫鍵，無支化或立體不規(guī)則的側(cè)基。有氫鍵，無支化或立體不規(guī)則的側(cè)基。l塑料：塑料：結(jié)構(gòu)和性能介于橡膠和纖維之間。結(jié)構(gòu)和性能介于橡膠和纖維之間。9.2 塑料塑料分類：分類：l根據(jù)加工條件下的流變性能根據(jù)加工條件下的流變性能: :可分為熱塑性塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。和熱固性塑料。熱塑性塑料：熱塑性塑料：是指在特定溫度范圍內(nèi)具有可反復(fù)是指在特定溫度范圍內(nèi)具有可反復(fù)加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料品種；加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料品種；熱固性塑料：熱固性塑料：是指在特

3、定溫度下加熱或通過加入是指在特定溫度下加熱或通過加入固化劑可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)變成不溶不熔塑料制品的塑固化劑可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)變成不溶不熔塑料制品的塑料品種。料品種。l按實用按實用: :分為通用塑料、工程塑料、特種塑料分為通用塑料、工程塑料、特種塑料 1） 通用塑料通用塑料產(chǎn)量大、用途廣、價格便宜，大量用在雜貨、產(chǎn)量大、用途廣、價格便宜，大量用在雜貨、包裝、農(nóng)用和一般零件等方面，包裝、農(nóng)用和一般零件等方面，通用塑料最重要的品種：通用塑料最重要的品種：“四烯、三醛和二酯四烯、三醛和二酯”l四烯：以石油工業(yè)生產(chǎn)的四烯：以石油工業(yè)生產(chǎn)的-烯烴單體為原料生烯烴單體為原料生產(chǎn)的產(chǎn)的PE、PVC、PP、PS，是通用

4、塑料的四大品，是通用塑料的四大品種，其總產(chǎn)量為全部塑料的種，其總產(chǎn)量為全部塑料的80%；l三醛：酚醛、脲醛、密醛（三聚氰酸三醛：酚醛、脲醛、密醛（三聚氰酸-甲醛）熱甲醛）熱固性樹脂；固性樹脂；l二酯：不飽和聚酯和聚氨酯二酯：不飽和聚酯和聚氨酯 2）工程塑料）工程塑料特點：特點：具有相當(dāng)?shù)膹姸群蛣傂?，可用作結(jié)構(gòu)材料、具有相當(dāng)?shù)膹姸群蛣傂?，可用作結(jié)構(gòu)材料、機械零件、高強度絕緣材料等?？杉毞譃闄C械零件、高強度絕緣材料等?？杉毞譃榉诸悾悍诸悾簂單純熱塑性樹脂：單純熱塑性樹脂：如聚甲醛、聚碳酸酯、尼龍、如聚甲醛、聚碳酸酯、尼龍、聚砜以及聚砜以及PPO（聚苯醚）、（聚苯醚）、PPS（聚苯硫醚）、（聚苯硫醚

5、）、ABS等；等；l單純熱固性樹脂：單純熱固性樹脂：如環(huán)氧、酚醛、不飽和聚酯、如環(huán)氧、酚醛、不飽和聚酯、聚酰亞胺等；聚酰亞胺等；l纖維增強樹脂基復(fù)合材料：纖維增強樹脂基復(fù)合材料：即以增強纖維及其織即以增強纖維及其織物為增強材料，以物為增強材料，以類塑料等為基體的復(fù)合材類塑料等為基體的復(fù)合材料，如料，如GF/UP、CF/EP、GF/PP等等 3） 特種塑料特種塑料 特點：特點：大多價格高、具有耐熱、自潤滑等特異性大多價格高、具有耐熱、自潤滑等特異性能，構(gòu)成特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。能，構(gòu)成特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。 品種：品種：如氟塑料、硅塑料、聚酰亞胺等如氟塑料、硅塑料、聚酰亞胺等 9.2.1 聚乙烯聚乙烯l生產(chǎn)

6、規(guī)模：生產(chǎn)規(guī)模：約占世界塑料總產(chǎn)量的約占世界塑料總產(chǎn)量的1/31/3l種類：種類：高壓高壓PEPE、低壓、低壓PEPE、線型低密度、線型低密度PEPE、超低密、超低密度度PEPE、超高分子、超高分子PEPE、改性、改性PEPE。1. 低密度聚乙烯（低密度聚乙烯（LDPE）性能：性能：LDPE的電絕緣性能良好，基本不受溫度和的電絕緣性能良好，基本不受溫度和頻率的影響，力學(xué)性能良好，熱性能、透氣性能、頻率的影響，力學(xué)性能良好，熱性能、透氣性能、耐老化性能也都不差；耐老化性能也都不差；應(yīng)用：應(yīng)用：農(nóng)用薄膜、地膜，少部分用于各種輕重包裝，農(nóng)用薄膜、地膜，少部分用于各種輕重包裝，如食品袋、貨物袋、工業(yè)包

7、裝袋，各種管材、電絕如食品袋、貨物袋、工業(yè)包裝袋，各種管材、電絕緣層緣層改性：改性：l通過輻射交聯(lián)的方法提高：通過輻射交聯(lián)的方法提高：LDPE的耐熱性及蠕變的耐熱性及蠕變性；性；l與與PP等塑料或橡膠進行共混改性，提高熱封性、韌等塑料或橡膠進行共混改性，提高熱封性、韌性、耐穿刺性、耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性、機械強度。性、耐穿刺性、耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性、機械強度。2. 高密度聚乙烯（高密度聚乙烯（HDPE）合成：合成：HDPE也稱低壓聚乙烯，乙烯單體聚合時也稱低壓聚乙烯，乙烯單體聚合時若采用齊格勒若采用齊格勒-納塔催化體系，則在常壓或納塔催化體系，則在常壓或0.30.4MPa；若采用金屬絡(luò)合物、金屬氧化物則

8、；若采用金屬絡(luò)合物、金屬氧化物則常在常在10MPa以下，聚合反應(yīng)按離子聚合反應(yīng)歷程，以下，聚合反應(yīng)按離子聚合反應(yīng)歷程，工業(yè)上用溶液聚合法，調(diào)節(jié)劑采用氫，溶劑用汽工業(yè)上用溶液聚合法，調(diào)節(jié)劑采用氫，溶劑用汽油，反應(yīng)溫度油，反應(yīng)溫度5070。性能：性能：表表9-1 LDPE與與HDPE性能比較性能比較用途：用途：用于包裝、薄膜、中空容器、注塑容器、用于包裝、薄膜、中空容器、注塑容器、漁網(wǎng)絲、管材、機械零件等漁網(wǎng)絲、管材、機械零件等3.3.線型低密度聚乙烯線型低密度聚乙烯(LLDPE)(LLDPE)合成合成：在二氧化硅為載體的鉻化合物高效催化劑：在二氧化硅為載體的鉻化合物高效催化劑或用鈦、釩為載體的鉻

9、化合物的催化體系存在下，或用鈦、釩為載體的鉻化合物的催化體系存在下，使乙烯與少量的使乙烯與少量的烯烴共聚，形成在線型乙烯主烯烴共聚，形成在線型乙烯主鏈上，帶有非常小的共聚單體支鏈的分子結(jié)構(gòu)。鏈上，帶有非常小的共聚單體支鏈的分子結(jié)構(gòu)。性能：性能：抗張強度、抗撕裂強度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂抗張強度、抗撕裂強度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、耐低溫性、耐熱性和耐穿刺性，均優(yōu)于性、耐低溫性、耐熱性和耐穿刺性，均優(yōu)于HDPE和和LDPE。4.4.超高分子聚乙烯超高分子聚乙烯(UHMWPE)(UHMWPE)合成：合成：低壓聚合法、淤漿法、氣相法等低壓聚合法、淤漿法、氣相法等性能：性能：分子量分子量100萬，分子結(jié)構(gòu)與萬，分

10、子結(jié)構(gòu)與HDPE基本相基本相同，也是線型分子結(jié)構(gòu)。具有突出的高模量、高同，也是線型分子結(jié)構(gòu)。具有突出的高模量、高韌性、高耐磨（已知塑料中名列第一）、自潤滑韌性、高耐磨（已知塑料中名列第一）、自潤滑性好、密度低、制造成本低廉等特征。但耐熱性性好、密度低、制造成本低廉等特征。但耐熱性差（使用溫度差（使用溫度25%為為軟質(zhì)軟質(zhì)PVC 加入木粉降低密度，加入銅、鋁提高導(dǎo)電性，加加入木粉降低密度，加入銅、鋁提高導(dǎo)電性，加入碳酸鈣提高硬度、降低成本，赤泥可改善耐熱、入碳酸鈣提高硬度、降低成本，赤泥可改善耐熱、光老化性能；光老化性能；l共混改性：共混改性：加入一種或兩種高聚物共混得到加入一種或兩種高聚物共混

11、得到“高高分子合金分子合金”改善改善PVC的流動性或沖擊性能。的流動性或沖擊性能。 9.2.3 聚丙烯聚丙烯合成：合成：低壓定向配位聚合（溶劑法、溶液法、氣低壓定向配位聚合（溶劑法、溶液法、氣相法和本體法），采用最多的是本體聚合法。相法和本體法），采用最多的是本體聚合法。種類：種類：由于在主鏈上每隔一個碳原子有一個甲基由于在主鏈上每隔一個碳原子有一個甲基側(cè)基，于是存在異構(gòu)現(xiàn)象，其全同側(cè)基，于是存在異構(gòu)現(xiàn)象，其全同PP、間同、間同PP和和無規(guī)無規(guī)PP，其性能有較大差別。常用的的全同，其性能有較大差別。常用的的全同PP，具有較高的結(jié)晶度。無規(guī)具有較高的結(jié)晶度。無規(guī)PP主要作為填充母體材主要作為填充

12、母體材料載體或增韌劑。料載體或增韌劑。表表9-4 三種三種PP性能比較性能比較1）PP的主要性質(zhì)的主要性質(zhì)l密度：密度：約為約為0.9，塑料中最輕；，塑料中最輕；l化學(xué)穩(wěn)定性好化學(xué)穩(wěn)定性好：在室溫溶劑不能溶解：在室溫溶劑不能溶解PP，只有鹵，只有鹵代化合物、芳烴和高沸點的脂肪烴能使之溶脹，代化合物、芳烴和高沸點的脂肪烴能使之溶脹，高溫下才能溶解高溫下才能溶解l易被氧化：易被氧化：因為主鏈上有許多帶甲基的叔碳原子，因為主鏈上有許多帶甲基的叔碳原子，叔碳原子上的氫易受氧攻擊，所以比叔碳原子上的氫易受氧攻擊，所以比PE容易被氧容易被氧化化l耐熱性好：耐熱性好：由于空間位阻效應(yīng)，其由于空間位阻效應(yīng)，其

13、Tg大于大于PE?？?。可在在130下使用，可以煮沸消毒，用作耐溫管道、下使用，可以煮沸消毒，用作耐溫管道、蒸煮食品包裝膜、醫(yī)療器械等；蒸煮食品包裝膜、醫(yī)療器械等；1）PP的主要性質(zhì)的主要性質(zhì)l耐老化性能差耐老化性能差：必須添加抗氧化劑等；：必須添加抗氧化劑等；l電性能：電性能：非極性結(jié)晶高聚物，電性能優(yōu)異，可作非極性結(jié)晶高聚物，電性能優(yōu)異，可作耐溫高頻絕緣材料；耐溫高頻絕緣材料；l耐彎曲疲勞性能好耐彎曲疲勞性能好：可彎曲：可彎曲10萬次，強于一般塑萬次，強于一般塑料；料；l強度：強度：拉伸強度拉伸強度2139MPa，壓縮強度，壓縮強度3956MPa；l低溫脆性：低溫脆性：斷裂延伸率斷裂延伸率2

14、00400%,缺口沖擊強度缺口沖擊強度2.25kJ/m3 ,低溫缺口沖擊強度低溫缺口沖擊強度12kJ/m3。2）PP的加工特點的加工特點加工時應(yīng)注意以下特點加工時應(yīng)注意以下特點lPP對氧很敏感，易被氧化，故加工時，加熱時間對氧很敏感，易被氧化，故加工時，加熱時間盡量短；盡量短；lPP熔體的粘度對剪切速率和溫度均十分敏感，增熔體的粘度對剪切速率和溫度均十分敏感，增大速率和提高溫度均可使熔體的粘度明顯下降；大速率和提高溫度均可使熔體的粘度明顯下降；l吸水率很小，約吸水率很小，約0.02%，加工前不必干燥；，加工前不必干燥；l成型時應(yīng)注意模具的溫度、冷卻時間及熔融溫度、成型時應(yīng)注意模具的溫度、冷卻時

15、間及熔融溫度、保壓時間等。保壓時間等。PP注射成型的一般條件是注射成型的一般條件是260，注，注射壓力射壓力1050kg/cm2 。3）改性）改性PP目的目的：低溫脆性、易老化、成型收縮率大、易燃：低溫脆性、易老化、成型收縮率大、易燃燒、染色困難，為此要改性。燒、染色困難，為此要改性。改性方法改性方法l化學(xué)改性：化學(xué)改性：接枝、嵌段共聚、交聯(lián)接枝、嵌段共聚、交聯(lián)l物理改性：物理改性：填充改性、增強改性、共混改性、功填充改性、增強改性、共混改性、功能改性。能改性。 共聚改性共聚改性方法：方法：乙烯、苯乙烯、丙烯單體進行交替共聚，乙烯、苯乙烯、丙烯單體進行交替共聚，或在主鏈上進行嵌段共聚、無規(guī)共聚

16、，可提高或在主鏈上進行嵌段共聚、無規(guī)共聚，可提高PP性能。性能。n例，在例，在PP主鏈上，嵌段共聚主鏈上，嵌段共聚23%的乙烯單體，的乙烯單體，可得乙丙嵌段共聚物，屬于熱塑性彈性體，同時可得乙丙嵌段共聚物，屬于熱塑性彈性體，同時具有具有PE和和PP兩者的優(yōu)點，可耐兩者的優(yōu)點，可耐-30的低溫沖擊。的低溫沖擊。 交聯(lián)改性交聯(lián)改性目的：目的：提高耐蠕變、耐候性、耐腐蝕性、耐應(yīng)力提高耐蠕變、耐候性、耐腐蝕性、耐應(yīng)力開裂性；開裂性；方法：方法：有機過氧化物交聯(lián)、氮化物交聯(lián)、輻射交有機過氧化物交聯(lián)、氮化物交聯(lián)、輻射交聯(lián)、熱交聯(lián)。聯(lián)、熱交聯(lián)。 接枝改性接枝改性方法：方法：PP樹脂中加入接枝單體，在引發(fā)劑作

17、用下，樹脂中加入接枝單體，在引發(fā)劑作用下，加熱熔融混煉而進行接枝反應(yīng)。加熱熔融混煉而進行接枝反應(yīng)。例如例如，PP樹脂選用熔融指數(shù)樹脂選用熔融指數(shù)13.27g/10min，接枝，接枝單體選用不飽和羧酸或酸酐，引發(fā)劑選用過氧化單體選用不飽和羧酸或酸酐，引發(fā)劑選用過氧化物。物。 填充改性填充改性方法：方法：PP樹脂中加入一定量的無機填料、有機填樹脂中加入一定量的無機填料、有機填料提高制品的某些性能，并降低成本。料提高制品的某些性能，并降低成本。常用填料：常用填料：無機填料無機填料碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇；有機填炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸鋇；

18、有機填料料木粉、稻殼粉、花生殼粉等。木粉、稻殼粉、花生殼粉等。發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢：填料的超細化、完善填料的表面改性填料的超細化、完善填料的表面改性技術(shù)。技術(shù)。 增強改性增強改性l目的：目的：通過增強改性的通過增強改性的PP可取代一些工程塑料?？扇〈恍┕こ趟芰稀方法：方法：纖維增強、顆粒增強。纖維增強、顆粒增強。 共混改性共混改性方法：方法：用其它塑料、橡膠或熱塑性彈性體與用其它塑料、橡膠或熱塑性彈性體與PP共共混，填入混，填入PP中較大的晶球內(nèi)，以此改善中較大的晶球內(nèi)，以此改善PP的韌性的韌性和低溫脆性。和低溫脆性。n例如，例如，PP/HDPE共混物的塑性和低溫脆性均好于共混物的塑性和低溫

19、脆性均好于PP。 阻燃改性阻燃改性目的：目的：PP為可燃材料為可燃材料方法：方法：添加阻燃填料或阻燃劑添加阻燃填料或阻燃劑l阻燃填料：阻燃填料：氫氧化鋁、氫氧化鎂，用量氫氧化鋁、氫氧化鎂，用量7080%；l阻燃劑：阻燃劑：含有磷、鹵、銻等的化合物，用量含有磷、鹵、銻等的化合物，用量10%左右；左右；l膨脹型阻燃體系：膨脹型阻燃體系：由炭化劑、炭化促進劑、發(fā)泡由炭化劑、炭化促進劑、發(fā)泡劑三部分組成，其阻燃效果優(yōu)于上兩種。劑三部分組成，其阻燃效果優(yōu)于上兩種。 抗靜電改性抗靜電改性n在在PP中添加炭黑等導(dǎo)電填料或抗靜電劑，可使制中添加炭黑等導(dǎo)電填料或抗靜電劑，可使制品的表面電阻降到品的表面電阻降到1

20、06歐姆以下歐姆以下 8.2.4 聚苯乙烯聚苯乙烯規(guī)模：規(guī)模：僅次于僅次于PE、PVC、PP；性能特征性能特征：無定形、非極性高聚物，由于苯環(huán)取代基，：無定形、非極性高聚物，由于苯環(huán)取代基，分子的不對稱性增加，內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到限制，為此呈現(xiàn)剛性、分子的不對稱性增加，內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到限制，為此呈現(xiàn)剛性、脆性。脆性。Tg=80100，分子量，分子量520萬，密度萬，密度1.054為無色為無色透明材料。透明材料。主要性能：主要性能：l熱性能：熱性能：與分子量、單體低聚物及雜質(zhì)含量有關(guān)。脆化與分子量、單體低聚物及雜質(zhì)含量有關(guān)。脆化溫度溫度-30，軟化點，軟化點90，制品最高使用溫度，制品最高使用溫度6080。l化

21、學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性：能耐一般酸、堿、鹽的腐蝕，溶于苯、甲能耐一般酸、堿、鹽的腐蝕，溶于苯、甲苯、氯仿、除丙酮以外的酮類、酯類。苯、氯仿、除丙酮以外的酮類、酯類。l透光性：透光性：透光率達透光率達8892%,與與PC相當(dāng)，小于相當(dāng)，小于PMMA。l電絕緣性：電絕緣性：體積電阻和表面電阻高，是優(yōu)良的高頻絕緣體積電阻和表面電阻高，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。材料。l力學(xué)性能：力學(xué)性能：沖擊強度低、拉伸強度和彎曲強度較好。沖擊強度低、拉伸強度和彎曲強度較好。 8.2.4 聚苯乙烯聚苯乙烯用途用途：廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝飾、照明燈罩、電絕緣：廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝飾、照明燈罩、電絕緣材料以及光學(xué)儀器零件、透明模型、玩具

22、、日用材料以及光學(xué)儀器零件、透明模型、玩具、日用品；品；PS泡沫塑料是重要的絕熱和包裝材料。泡沫塑料是重要的絕熱和包裝材料。重要缺點：重要缺點：脆性大、耐熱性差，改性脆性大、耐熱性差，改性PS。 改性聚苯乙烯改性聚苯乙烯目的：目的：為克服為克服PS脆性大、耐熱性差的缺點脆性大、耐熱性差的缺點類型：類型：lABS：丙烯腈（丙烯腈（2530%）、丁二烯（）、丁二烯（2530%）、）、苯乙烯（苯乙烯（4050%）共聚物。）共聚物。lAAS：苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯共聚物苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯共聚物lAS：苯乙烯和丙烯腈共聚物苯乙烯和丙烯腈共聚物lMBS：苯乙烯、苯乙烯、MMA、丁二烯共聚物、丁二烯

23、共聚物 9.2.5 聚酰胺（聚酰胺（PA）結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：主鏈上含有酰胺基團（主鏈上含有酰胺基團（-NHCO-）的）的聚合物，它是通過二元酸和二元胺通過縮聚制得，聚合物，它是通過二元酸和二元胺通過縮聚制得，也可以由內(nèi)酰胺自聚制得。結(jié)晶度為也可以由內(nèi)酰胺自聚制得。結(jié)晶度為4060%的線的線型高分子；分子量型高分子；分子量27萬；萬；性狀：性狀：半透明白色粉末或顆粒；半透明白色粉末或顆粒；品種和規(guī)模：品種和規(guī)模：尼龍尼龍6、66，11，610，1010，尼龍，尼龍6產(chǎn)量居工程塑料的首位，約占工程塑料總產(chǎn)量的產(chǎn)量居工程塑料的首位，約占工程塑料總產(chǎn)量的1/3；1）PA的性能特點的性能特點物理性能：

24、物理性能：l密度：密度：1.01.01；l因有酰胺基團，易吸水，因有酰胺基團，易吸水，吸水率吸水率12.5%；l耐溫性：耐溫性：熔點熔點215260、使用溫度、使用溫度-40105；l耐磨性和自潤滑性能耐磨性和自潤滑性能好，其無油潤滑的摩擦系數(shù)好，其無油潤滑的摩擦系數(shù)0.10.3，約為巴氏合金的，約為巴氏合金的1/3，為酚醛樹脂的，為酚醛樹脂的1/4；l電絕緣性能：電絕緣性能：PA含有極性基團，有不同程度的吸含有極性基團，有不同程度的吸水性，不太適合作電氣絕緣材料；水性，不太適合作電氣絕緣材料；l化學(xué)性能：化學(xué)性能：對酸堿鹽穩(wěn)定，耐溶劑性能好，但溶對酸堿鹽穩(wěn)定，耐溶劑性能好，但溶于強極性溶劑如

25、苯酚、甲酚；于強極性溶劑如苯酚、甲酚；1）PA的性能特點的性能特點力學(xué)性能：力學(xué)性能：PA是結(jié)晶性高聚物，酰胺基團之間存是結(jié)晶性高聚物，酰胺基團之間存在牢固的氫鍵，因而具有良好的力學(xué)性能。在牢固的氫鍵，因而具有良好的力學(xué)性能。l比強度：比強度：比抗拉強度高于金屬、比抗壓強度與金比抗拉強度高于金屬、比抗壓強度與金屬接近；屬接近；l抗沖擊強度抗沖擊強度比一般塑料高得多，尤其尼龍比一般塑料高得多，尤其尼龍-6最好；最好；l疲勞強度和抗蠕變性能疲勞強度和抗蠕變性能較差，不適合于作精密零較差，不適合于作精密零件。件。2）PA的加工與應(yīng)用的加工與應(yīng)用加工方法及性質(zhì)：加工方法及性質(zhì)：PA可用多種方法成型，如

26、注射可用多種方法成型，如注射(2/3)、擠出、擠出(1/3)、模壓、澆鑄等，主要加工性質(zhì)、模壓、澆鑄等，主要加工性質(zhì)如下：如下：l容易吸潮：容易吸潮：成型加工前必須干燥處理，使含水量成型加工前必須干燥處理，使含水量0.1%；l均聚物熔融粘度，易產(chǎn)生均聚物熔融粘度，易產(chǎn)生“流涎現(xiàn)象流涎現(xiàn)象”，注射成注射成形時應(yīng)采用自鎖式噴嘴；形時應(yīng)采用自鎖式噴嘴；l熔體熔體冷卻速度快冷卻速度快時，制品的韌性好，沖擊強度高，時，制品的韌性好，沖擊強度高，緩慢冷卻時緩慢冷卻時，制品不透明、剛性大、耐磨、強度，制品不透明、剛性大、耐磨、強度高；高；l收縮率大一般收縮率大一般1.52.5%，設(shè)計模具時應(yīng)注意。，設(shè)計模具

27、時應(yīng)注意。2）PA的加工與應(yīng)用的加工與應(yīng)用應(yīng)用：應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于軸承、齒輪、風(fēng)扇葉片、高壓廣泛應(yīng)用于軸承、齒輪、風(fēng)扇葉片、高壓密封扣卷、墊片、容器接頭等密封扣卷、墊片、容器接頭等改性：改性：為改善透光性、耐沖擊性、耐燃性和成型為改善透光性、耐沖擊性、耐燃性和成型加工性。如透明加工性。如透明PA、抗沖、抗沖PA、電鍍、電鍍PA、芳香、芳香PA等等 9.2.6 聚酯樹脂聚酯樹脂分子結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)：分子主鏈上含有酯基的聚合物。分為分子主鏈上含有酯基的聚合物。分為不飽和聚酯（不飽和聚酯（UP）和飽和聚酯。）和飽和聚酯。飽和聚酯（線型聚酯）：飽和聚酯（線型聚酯）：l聚對苯二甲酸乙二醇（聚對苯二甲酸乙二醇

28、（PET）；）；l聚對苯二甲酸丁二醇（聚對苯二甲酸丁二醇（PBT）。）。1 1）不飽和聚酯）不飽和聚酯合成：合成：先由二元酸與二元醇發(fā)生酯化反應(yīng)制成含先由二元酸與二元醇發(fā)生酯化反應(yīng)制成含有碳碳雙鍵的線型聚酯，然后再與一定量的苯乙有碳碳雙鍵的線型聚酯，然后再與一定量的苯乙烯等混合得到烯等混合得到UP。使用方法：使用方法：使用時加入一定量的促進劑，在一定使用時加入一定量的促進劑，在一定溫度下使苯乙烯與線型聚酯進行交聯(lián)。溫度下使苯乙烯與線型聚酯進行交聯(lián)。應(yīng)用：應(yīng)用：FRP、人造瑪瑙、人造大理石、樹脂混凝、人造瑪瑙、人造大理石、樹脂混凝土、鈕扣。土、鈕扣。加工方法：加工方法：接觸成型、模壓成型、纏繞成

29、型、噴接觸成型、模壓成型、纏繞成型、噴射成型。射成型。2）聚對苯二甲酸乙二醇酯（）聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）合成：合成：對苯二甲順或?qū)Ρ蕉姿峒柞ヅc過量的乙二對苯二甲順或?qū)Ρ蕉姿峒柞ヅc過量的乙二醇在醇在250或或180-190及催化劑存在下，通過直接及催化劑存在下，通過直接酯化或酯化交換法（熔融縮聚）制得中間產(chǎn)物，然酯化或酯化交換法（熔融縮聚）制得中間產(chǎn)物，然后升溫至后升溫至260280，加壓縮聚而得。，加壓縮聚而得。性質(zhì)：性質(zhì)：密度密度1.35，分子量，分子量23萬。萬。l熱性能熱性能：Tg=69，熔點，熔點260，增強，增強PET可在可在120150下長期使用；下長期使用；l力學(xué)性能

30、：力學(xué)性能：拉伸強度拉伸強度190MPa，伸長率，伸長率2%，拉伸模，拉伸模量量14.8GPa，抗蠕變性、耐疲勞性、耐磨性好；，抗蠕變性、耐疲勞性、耐磨性好；l化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性：不耐高溫水蒸氣及濃酸、堿，耐光、不耐高溫水蒸氣及濃酸、堿，耐光、熱、氣候老化學(xué)能好。熱、氣候老化學(xué)能好。2）聚對苯二甲酸乙二醇酯（）聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）應(yīng)用：應(yīng)用：l除大量用于滌綸纖維外，還用于汽車、機械設(shè)備除大量用于滌綸纖維外，還用于汽車、機械設(shè)備的零部件，如閥門、儀表罩、車燈支架、齒輪等；的零部件，如閥門、儀表罩、車燈支架、齒輪等；l音響磁帶膜、復(fù)合包裝膜；音響磁帶膜、復(fù)合包裝膜；l飲料、藥品、化妝

31、品等液體、油狀、膏狀物品容飲料、藥品、化妝品等液體、油狀、膏狀物品容器。器。 9.2.7 其他塑料其他塑料l聚甲醛（聚甲醛（POM）：）：使用溫度使用溫度-50115,自潤滑性和抗疲自潤滑性和抗疲勞性能。用于齒輪、拉桿、軸承勞性能。用于齒輪、拉桿、軸承l(wèi)聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）：）：優(yōu)異的抗沖擊性、良好的透明性。優(yōu)異的抗沖擊性、良好的透明性。l酚醛樹脂（酚醛樹脂（PF）：）：耐高溫性、耐燒蝕性。耐高溫性、耐燒蝕性。l環(huán)氧樹脂（環(huán)氧樹脂（PE）：）：高強度、高硬度和好的工藝性。高強度、高硬度和好的工藝性。l聚酰亞胺樹脂（聚酰亞胺樹脂（PI）：）：長期長期使用溫度使用溫度300、瞬間耐、瞬間耐4

32、80 。l聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE）：）：長期使用溫度長期使用溫度250、耐腐蝕、耐腐蝕、耐磨。耐磨。l有機玻璃（有機玻璃（PMMA）：）：透光率最高。透光率最高。l有機硅：有機硅：使用溫度使用溫度-50315、潤滑性和脫模性好。、潤滑性和脫模性好。自學(xué)要點：自學(xué)要點：掌握合成方法、塑料的各自性能特點掌握合成方法、塑料的各自性能特點9.3 橡膠橡膠橡膠是一種彈性體，它在外力作用下能發(fā)生較大橡膠是一種彈性體，它在外力作用下能發(fā)生較大的變形，當(dāng)外力解除后能迅速恢復(fù)其原有形狀。的變形，當(dāng)外力解除后能迅速恢復(fù)其原有形狀。橡膠與塑料的最大區(qū)別是橡膠在室溫上下很寬的橡膠與塑料的最大區(qū)別是橡膠在室溫

33、上下很寬的范圍內(nèi)（范圍內(nèi)（-50150 ）處于高彈態(tài)。）處于高彈態(tài)。 橡膠結(jié)構(gòu)滿足的要求橡膠結(jié)構(gòu)滿足的要求高分子鏈應(yīng)有足夠的柔性；高分子鏈應(yīng)有足夠的柔性；在使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度小。在使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度小。大分子鏈上應(yīng)存在可供交聯(lián)的位置，以進行交聯(lián)大分子鏈上應(yīng)存在可供交聯(lián)的位置，以進行交聯(lián)而提供可恢復(fù)的彈性。而提供可恢復(fù)的彈性。9.3.1 分類分類 按其來源可分為：按其來源可分為：通用橡膠：通用橡膠：與天然橡膠接近，廣泛用于制造輪胎與天然橡膠接近，廣泛用于制造輪胎及其他制品的橡膠；及其他制品的橡膠；特種合成橡膠：特種合成橡膠：具有耐候性、耐熱性、耐油性、具有耐候性、耐熱性、耐油性、耐臭

34、氧性等特殊性能的橡膠。耐臭氧性等特殊性能的橡膠。9.3.2 天然橡膠（天然橡膠（NR）優(yōu)點：優(yōu)點：lNR的綜合性能優(yōu)良，各種性能相當(dāng)均等，有些性的綜合性能優(yōu)良，各種性能相當(dāng)均等，有些性能如強度和彈性等優(yōu)于合成橡膠；能如強度和彈性等優(yōu)于合成橡膠；l加工性、粘合性、混合性良好；加工性、粘合性、混合性良好；l價格便宜。價格便宜。缺點缺點：耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐溶劑性、：耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐溶劑性、耐燃燒性比較差。耐燃燒性比較差。應(yīng)用：應(yīng)用：輪胎、鞋底、軟管、膠布等輪胎、鞋底、軟管、膠布等9.3.3 合成異戊二烯橡膠（合成異戊二烯橡膠（IR）由于天然橡膠的主要成分是聚異戊二烯，因此合由于

35、天然橡膠的主要成分是聚異戊二烯，因此合成成IR也被稱為合成天然橡膠。也被稱為合成天然橡膠。優(yōu)點：優(yōu)點：l物性與物性與NR基本相同，但純度高，質(zhì)量均一，灰分基本相同，但純度高，質(zhì)量均一，灰分和凝膠成分少，容易素?zé)?，充模流動性好，過早和凝膠成分少，容易素?zé)?，充模流動性好，過早硫化的危險性小。硫化的危險性小。l耐彎曲開裂性、電性能、吸水性、耐老化性均優(yōu)耐彎曲開裂性、電性能、吸水性、耐老化性均優(yōu)于于NR。缺點：缺點：強度、剛性、硬度比強度、剛性、硬度比NR差，冷流和延伸量差，冷流和延伸量大于大于NR，價格也高于，價格也高于NR。9.3.4 丁苯橡膠（丁苯橡膠（SBR）n由于能夠得到均衡的綜合性能，因而

36、在通用合成橡膠中占由于能夠得到均衡的綜合性能，因而在通用合成橡膠中占據(jù)首位。據(jù)首位。組成：組成：苯乙烯丁二烯橡膠（苯乙烯丁二烯橡膠（SBR），它是含），它是含3/4的丁二烯、的丁二烯、1/4的苯乙烯的共聚物，屬雙烯類非結(jié)晶性橡膠，但溶液的苯乙烯的共聚物，屬雙烯類非結(jié)晶性橡膠，但溶液聚合法得到的產(chǎn)物是立構(gòu)規(guī)整性的。聚合法得到的產(chǎn)物是立構(gòu)規(guī)整性的。聚合法聚合法：乳液聚合、溶液聚合：乳液聚合、溶液聚合優(yōu)點：優(yōu)點：l質(zhì)量均一，無異物混入；質(zhì)量均一，無異物混入；l硫化速度與硫化速度與NR一樣快，而且生產(chǎn)工藝容易控制；一樣快，而且生產(chǎn)工藝容易控制；l耐候性、耐臭氧性、耐熱性、耐油性等好于耐候性、耐臭氧性、

37、耐熱性、耐油性等好于NR；l通過調(diào)節(jié)苯乙烯含量等，可以控制物理性能。通過調(diào)節(jié)苯乙烯含量等，可以控制物理性能。缺點：缺點：硫化速度比較慢、粘附性差、收縮大、加工困難，硫化速度比較慢、粘附性差、收縮大、加工困難，回彈性、耐寒性、動態(tài)性能、電性能不如回彈性、耐寒性、動態(tài)性能、電性能不如NR。9.3.5 丁二烯橡膠（丁二烯橡膠（BR）n以以1，3丁二烯為單體聚合而成的合成橡膠。產(chǎn)量僅次丁二烯為單體聚合而成的合成橡膠。產(chǎn)量僅次于丁苯橡膠居第二位。于丁苯橡膠居第二位。種類：種類：按分子結(jié)構(gòu)分為順式按分子結(jié)構(gòu)分為順式BR和反式和反式BR。順式又依。順式又依順式含量的不同分為高順式（順式含量的不同分為高順式（

38、9698%）、中順式）、中順式（8695%）和低順式（）和低順式（3540%）。）。性能：性能：BR中最重要的品種是溶聚高順式中最重要的品種是溶聚高順式BR，其特點，其特點是是l彈性高，是當(dāng)前通用橡膠中彈性最高的一種；彈性高，是當(dāng)前通用橡膠中彈性最高的一種；l耐低溫性能好，其耐低溫性能好，其Tg=-105，是通用橡膠中耐低溫，是通用橡膠中耐低溫性能最好的一種；性能最好的一種；l耐磨性優(yōu)異，生熱性低，耐屈撓性好；耐磨性優(yōu)異，生熱性低，耐屈撓性好；l與其它橡膠的相容性好。與其它橡膠的相容性好。9.3.5 丁二烯橡膠（丁二烯橡膠（BR）缺點：缺點：抗張強度和抗撕裂強度均低于抗張強度和抗撕裂強度均低于

39、NR和丁苯和丁苯橡膠；用于輪胎抗?jié)窕阅懿涣迹还に嚰庸ば阅芟鹉z；用于輪胎抗?jié)窕阅懿涣迹还に嚰庸ば阅芎驼持阅茌^差。和粘著性能較差。應(yīng)用：應(yīng)用：BR單獨使用的場合不多，大多是與單獨使用的場合不多，大多是與SBR或者或者NR摻合使用。大約摻合使用。大約60%以上用于小汽車輪以上用于小汽車輪胎。胎。9.3.6 丁腈橡膠（丁腈橡膠（NBR）組成：組成：以丁二烯和丙烯腈為單體經(jīng)乳液共聚而得。以丁二烯和丙烯腈為單體經(jīng)乳液共聚而得。分類：分類：按丙烯腈含量分為極高丙烯腈型、高丙烯按丙烯腈含量分為極高丙烯腈型、高丙烯腈型、中高丙烯腈型、中丙烯腈型和低丙烯腈型。腈型、中高丙烯腈型、中丙烯腈型和低丙烯腈型。優(yōu)點

40、：優(yōu)點：l耐油性耐油性著稱，能耐汽油、輕油；著稱，能耐汽油、輕油；l耐磨耗性、耐老化性、耐水性優(yōu)良；耐磨耗性、耐老化性、耐水性優(yōu)良；l強度和強度和耐熱性耐熱性（最高使用溫度為（最高使用溫度為139）比）比SBR略略好。好。9.3.6 丁腈橡膠（丁腈橡膠（NBR）缺點缺點：容易彎曲開裂、動態(tài)性能差、對臭氧無抵：容易彎曲開裂、動態(tài)性能差、對臭氧無抵御能力；燃燒時會產(chǎn)生有毒氣體；御能力；燃燒時會產(chǎn)生有毒氣體；l低溫易脆化，耐寒溫度為低溫易脆化，耐寒溫度為-10-20；l對水蒸氣、氯氣不穩(wěn)定，電絕緣性也不好對水蒸氣、氯氣不穩(wěn)定，電絕緣性也不好l價格高。價格高。應(yīng)用：應(yīng)用：主要制作油封、墊圈、蜜蜂填料、

41、耐油橡主要制作油封、墊圈、蜜蜂填料、耐油橡皮管、傳送帶，其溶液形式作為粘合劑用。皮管、傳送帶，其溶液形式作為粘合劑用。9.3.7 氯丁橡膠（氯丁橡膠（CR）組成：組成：由由2-氯氯-1，3-丁二烯乳液聚合法合成。它是丁二烯乳液聚合法合成。它是合成橡膠的主要品種之一。合成橡膠的主要品種之一。優(yōu)點：優(yōu)點：l耐熱性：耐熱性：通用橡膠中耐熱性最好的，難燃且自熄通用橡膠中耐熱性最好的，難燃且自熄性橡膠；性橡膠；l優(yōu)良的耐油性、耐溶劑性、耐老化性，耐油性僅優(yōu)良的耐油性、耐溶劑性、耐老化性，耐油性僅次于丁腈橡膠；次于丁腈橡膠；l作為粘合劑時粘合力強，富于回彈性；作為粘合劑時粘合力強，富于回彈性；l耐磨性、抗

42、疲勞性強。耐磨性、抗疲勞性強。9.3.7 氯丁橡膠（氯丁橡膠（CR）缺點：缺點：l電絕緣性比通用橡膠差，但好于電絕緣性比通用橡膠差，但好于NBR；l儲藏穩(wěn)定性、顏色穩(wěn)定性差。儲藏穩(wěn)定性、顏色穩(wěn)定性差。l用途：主要在有油的環(huán)境里或室外使用。其中用用途：主要在有油的環(huán)境里或室外使用。其中用于汽車零件（于汽車零件（50%），其余用作工業(yè)用品、粘合），其余用作工業(yè)用品、粘合劑、電線包皮等劑、電線包皮等9.3.8 其它橡膠其它橡膠丙烯酸類橡膠：丙烯酸類橡膠：耐熱性、耐油性好，耐寒性差；耐熱性、耐油性好，耐寒性差；聚氨酯橡膠：強度和剛度高、磨耗性在橡膠聚氨酯橡膠：強度和剛度高、磨耗性在橡膠塑料塑料中最高，

43、易水解；中最高，易水解；硅橡膠：硅橡膠：耐熱性和耐寒性特別突出，在耐熱性和耐寒性特別突出，在-60250溫度范圍內(nèi)使用，用作人造心臟、人造血管；溫度范圍內(nèi)使用，用作人造心臟、人造血管；聚硫橡膠：聚硫橡膠：耐油性突出，好于耐油性突出，好于NBR和和CR；乙丙橡膠（飽和橡膠）乙丙橡膠（飽和橡膠）：對光、熱、臭氧穩(wěn)定性好，：對光、熱、臭氧穩(wěn)定性好，抗老化?？估匣７鹉z氟橡膠：耐溫性能與硅橡膠媲美，耐油、耐化學(xué)腐：耐溫性能與硅橡膠媲美，耐油、耐化學(xué)腐蝕，用作各種耐高溫、耐特種介質(zhì)腐蝕的制品。蝕，用作各種耐高溫、耐特種介質(zhì)腐蝕的制品。9.4 纖維纖維具有高抗拉強度和高模量，這些性質(zhì)是由具有高抗拉強度和

44、高模量，這些性質(zhì)是由分子的分子的高對稱性和高的鏈間內(nèi)聚能高對稱性和高的鏈間內(nèi)聚能而產(chǎn)生的。這兩條都而產(chǎn)生的。這兩條都決定著聚合物有極高的結(jié)晶度。纖維通常是線性決定著聚合物有極高的結(jié)晶度。纖維通常是線性的，是在一個方向上牽伸而成，因此該方向上具的，是在一個方向上牽伸而成，因此該方向上具有高的力學(xué)性能。有高的力學(xué)性能。纖維不希望有支化和交聯(lián)，因為支化和交聯(lián)破壞纖維不希望有支化和交聯(lián)，因為支化和交聯(lián)破壞結(jié)晶的生成結(jié)晶的生成9.4.1 分類分類 PEPPPVCPVAPANCFGF天天然然纖纖維維：如如麻麻、棉棉花花、羊羊毛毛等等人人造造纖纖維維：黏黏膠膠纖纖維維、醋醋酸酸纖纖維維、硝硝化化纖纖維維等等

45、纖纖維維 化化學(xué)學(xué)纖纖維維 合合成成纖纖維維：聚聚酰酰胺胺系系列列、聚聚酯酯系系列列、聚聚氨氨酯酯系系列列、等等無無機機人人造造纖纖維維：、金金屬屬纖纖維維、硼硼纖纖維維、氧氧化化硅硅纖纖維維等等9.4.2 人造纖維人造纖維是由天然的纖維素經(jīng)過化學(xué)處理后再加工制成。是由天然的纖維素經(jīng)過化學(xué)處理后再加工制成。按制造方法分為：按制造方法分為：硝酸纖維素法、銅氨法、粘膠法。硝酸纖維素法、銅氨法、粘膠法。粘膠人造絲：粘膠人造絲：用紙漿或棉絨（殘留在棉籽上的短纖維）用紙漿或棉絨（殘留在棉籽上的短纖維）作為原料，用燒堿和二氧化硫處理，再進行紡絲得到作為原料，用燒堿和二氧化硫處理，再進行紡絲得到的。的。性能

46、：性能：l干燥時的強度勝過羊毛，但潤濕時的強度低，不到棉干燥時的強度勝過羊毛，但潤濕時的強度低，不到棉的的1/3，蠶絲的，蠶絲的1/2。l良好的吸濕性、透氣性和染色性，良好的吸濕性、透氣性和染色性，l手感柔軟、富有光澤。手感柔軟、富有光澤。用途：用途：大多用于室內(nèi)裝飾、服裝制作。大多用于室內(nèi)裝飾、服裝制作。 9.4.3 合成纖維合成纖維 是由小分子物通過聚合反應(yīng)合成的。是由小分子物通過聚合反應(yīng)合成的。聚酰胺類纖維聚酰胺類纖維尼龍、錦綸、耐綸，產(chǎn)量第二；尼龍、錦綸、耐綸，產(chǎn)量第二；聚酯（聚對苯二甲酸乙二酯，聚酯（聚對苯二甲酸乙二酯，PET）纖維）纖維滌綸，滌綸，目前產(chǎn)量居第一；目前產(chǎn)量居第一；聚丙烯腈纖維聚丙烯腈纖維腈綸，產(chǎn)量居第三；腈綸，產(chǎn)量居第三；聚丙烯纖維聚丙烯纖維丙綸，產(chǎn)量居