第2章-塑料原材料

2塑料原材料2.1樹脂

2.1.1熱塑性合成樹脂2.1.1.1聚乙烯聚乙烯（PE）是由乙烯直接聚合所得到的聚合物，聚乙烯是常用樹脂中分子結(jié)構(gòu)最簡單(～CH2－CH2～)、生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的塑料品種，約占全世界塑料總產(chǎn)量的1/3。一、聚乙烯分類一般按密度法將聚乙烯（PE）分為：

（一）低密度聚乙烯

低密度聚乙烯是在高溫高壓條件下，乙烯單體按照自由基機(jī)理進(jìn)行聚合。密度較低，一般在0.91～0.925g/cm3之間，結(jié)晶度為60～70%。

（二）高密度聚乙烯

高密度聚乙烯是在低溫低壓條件下，乙烯單體按照配位聚合機(jī)理進(jìn)行聚合的，低壓聚合所得聚乙烯數(shù)均分子量約在（0.7～3.5）×105之間，密度比LDPE略高，在0.94～0.96g/cm3之間

（三）中密度聚乙烯

中密度聚乙烯聚合采用離子型聚合機(jī)理中壓法所得聚乙烯的數(shù)均分子量約在（4.5～5）×104之間，結(jié)晶度75%左右，密度在0.95～0.97g/cm3之間。

二、聚乙烯性能

耐熱性是塑料材料中較低的，LDPE的連續(xù)使用溫度在60℃以下，HDPE在80℃以下。PE的耐低溫性能很好，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于一般溶劑。分子鏈?zhǔn)翘?、氫?gòu)成，是目前衛(wèi)生性最好的塑性品種。

三、聚乙烯應(yīng)用

聚乙烯主要用途包括以下幾個方面：

LDPE可用于輕質(zhì)包裝膜及農(nóng)用地膜、蔬菜大棚膜、保鮮膜等。HDPE樹脂用于重包裝膜、撕裂膜及背心袋等。PE廣泛用于高壓電纜的絕緣和護(hù)套材料，其中以LDPE為主。管材類制品是以HDPE樹脂為主，主要用于生活給水、煤氣輸送、液體吸收管及圓珠筆芯等。

四、聚乙烯改性

（一）線型低密度聚乙烯

由乙烯單體與少量α–烯烴在Ziegler-Natta催化劑的作用下共聚合所得的聚合物。與低密度聚乙烯相比，線型低密度聚乙烯具有更高的拉伸強(qiáng)度；優(yōu)良的沖擊韌性、抗撕裂強(qiáng)度、抗翹曲性；較高的耐熱性、耐低溫性。

（二）交聯(lián)聚乙烯

通過交聯(lián)的方式使聚乙烯生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使耐熱性、耐蠕變性、耐化學(xué)性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和抗沖擊性能大幅度提高，改善了制品的尺寸穩(wěn)定性。（三）氯化聚乙烯

氯化聚乙烯為高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中仲碳原子上的氫原子被氯原子部分取代所得的一種無規(guī)聚合物，縮寫代號CPE。氯化聚乙烯熱穩(wěn)定性較差，成型過程中需要加入熱穩(wěn)定劑。氯化聚乙烯的性能優(yōu)良，主要用來制作電線電纜護(hù)套、人造革、板材、管材、家具耐熱輸送帶、密封條等。

2.1.1.2聚丙烯

聚丙烯（PP）是以丙烯為單體，經(jīng)多種工藝方法生產(chǎn)的一類通用型熱塑性樹脂。我國聚丙烯的總產(chǎn)量僅次于聚氯乙烯和聚乙烯排在第三位。

二、聚丙烯應(yīng)用

聚丙烯的用途廣泛，可制備機(jī)械零件、家用電器零件、汽車零部件、醫(yī)療器具、包裝、電器絕緣薄膜，不干膠帶等。由于聚丙烯的抗折疊性能突出特點(diǎn)，特別適合于制作反復(fù)折疊的制品，如鉸鏈等。一、聚丙烯性能

聚丙烯樹脂是無臭、無味、無毒的白色蠟狀固體，密度為0.90～0.91g/cm。聚丙烯具有優(yōu)異的彎曲抗疲勞性，常溫下可彎折106次而不損壞，缺點(diǎn)是韌性不夠好，特別是溫度較低時脆性明顯。聚丙烯是非極性結(jié)晶型聚合物，在室溫下不溶解于任何溶劑耐化學(xué)試劑性良好。由于聚丙烯中含有化學(xué)活性較高的叔碳原子，因而聚丙烯都容易發(fā)生老化，因此在聚丙烯生產(chǎn)中必須加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑。

2.1.1.3聚氯乙烯

聚氯乙烯（PVC）是以氯乙烯為單體，經(jīng)過多種聚合方式生產(chǎn)的熱塑性樹脂。

一、聚氯乙烯性能

在現(xiàn)有的塑料材料中，聚氯乙烯是熱穩(wěn)定性最差的材料之一，140℃時聚合物已開始分解釋放出氯化氫，對設(shè)備有腐蝕作用。氯元素賦予聚氯乙烯材料良好的阻燃性在強(qiáng)烈火源中如果著火，也可以自熄。二、聚氯乙烯應(yīng)用

聚氯乙烯由于價廉而應(yīng)用廣泛，聚氯乙烯主要用在以下各方面：薄膜和人造革，耐油、耐腐、耐老化的不燃電線電纜包皮，醫(yī)用管件，汽車內(nèi)飾織物涂層，儀表板等。

2.1.1.4聚苯乙烯

聚苯乙烯（PS）是以苯乙烯為單體聚合而制得的熱塑性樹脂，PS是五大通用合成樹脂品種之一。

一、聚苯乙烯性能

聚苯乙烯無臭、無色、無味、透明，無延展性，似玻璃狀材料，具有極好的透明性，聚苯乙烯在熱塑性塑料中是典型的硬而脆塑料，無延伸性，拉伸時無屈服現(xiàn)象。

二、聚苯乙烯應(yīng)用

由于價廉易得、透明加工性能好、絕緣性優(yōu)、易印刷與著色，用途廣泛。主要用于制備裝飾、照明制品、儀器儀表殼罩、電工電筆套，高頻電容器，傳輸器件,建筑用絕熱構(gòu)件，泡沬包裝墊層,一次性餐具等。

2.1.1.5ABS樹脂

ABS樹脂是由丙烯腈（AN）、丁二烯（Bd）、苯乙烯（St）的單體接枝共聚而成的一種熱塑性塑料。

一、ABS性能

ABS具有良好綜合物理力學(xué)性能，耐熱、耐油、耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良。其中丙烯腈賦予ABS良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的耐著色性和電鍍性；丁二烯賦予ABS良好的韌性、耐沖擊和耐寒性；苯乙烯賦予ABS良好的剛性、硬度、光澤性和加工流動性。

二、ABS應(yīng)用

由于具有工程塑料的的一些性能，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，適宜于制造機(jī)械強(qiáng)度較高的制品。應(yīng)用領(lǐng)域在汽車、電子電器及各種設(shè)備器具。

2.1.1.6聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗稱有機(jī)玻璃，透光率可與無機(jī)玻璃媲美，用于光學(xué)透明制品。

一、PMMA性能

PMMA是高度透明、無毒、無味的無定形熱塑性樹脂，透光率達(dá)90～92%。聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的綜合力學(xué)性能，是一種質(zhì)輕而堅(jiān)韌的材料。缺點(diǎn)是表面硬度不足，易于被硬物擦傷、擦毛而失去光澤。PMMA中酯基的存在使其耐溶劑性能一般，并使其易于吸濕，因而物料在成型加工前必須進(jìn)行干燥。

二、PMMA的應(yīng)用

良好的透光率使其大量用于替代無機(jī)玻璃，主要用途如下：常用于各種交通工具上的窗玻璃及擋風(fēng)玻璃，也可用于儀表窗、廣告櫥窗、照明板等

2.1.1.7聚酰胺

聚酰胺（PA）又稱尼龍，是分子主鏈中含有酰胺基的一系列化合物。

一、PA性能

PA的突出特點(diǎn)為優(yōu)良的耐磨性、耐摩擦和滋潤性，較好的力學(xué)性能，耐油性優(yōu)異，氣體阻隔性好，耐疲勞性較好。PA的缺點(diǎn)為吸濕性大，不同聚酰胺吸水性亦有差別，取決于分子鏈上酰胺基含量，含量愈大，吸水性愈強(qiáng)。PA屬于自熄的塑料，燃燒時燒焦有羊毛或指甲味。PA的熔體粘度低，熔體的流動性好，注塑中會有流涎現(xiàn)象

二、PA的應(yīng)用

其中以注射成型應(yīng)用最廣，約占其制品總量的65～70%。產(chǎn)品有齒輪、渦輪、墊片、螺栓、螺母、軸承等。

擠出成型制品占PA塑料制品總量的25%左右，產(chǎn)品有薄膜、管材、單絲、棒材、片材等，應(yīng)用于包裝和化工諸方面。

涂覆聚酰胺的成品表面光滑美觀，具有PA的許多優(yōu)點(diǎn)，可用作耐磨、密封、絕緣、吸音、減震、防蝕、裝飾等材料。2.1.1.8聚碳酸酯

聚碳酸酯是含有碳酸酯基的一系列化合物，其中以雙酚A型聚碳酸酯（PC）最重要，應(yīng)用最普遍。

一、PC性能

PC的突出性能是優(yōu)異的沖擊性和透明性，優(yōu)良的力學(xué)性能和電絕緣性，PC的主要缺點(diǎn)為加工易產(chǎn)生氣泡及銀絲，制品易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力、并對缺口敏感性大，耐疲勞性低、摩擦性及耐磨性不好。

二、PC的應(yīng)用

PC用于電子電器占38%、建筑采光占20%，近幾年P(guān)C用于光盤的增長速度極快。

聚碳酸酯可以作為E級絕緣材料（最高工作溫度120℃）。也廣泛應(yīng)用于制造承載的機(jī)械零件，如齒輪齒條，凸輪，軸套，軸承保持架，便攜工具箱等。聚碳酸酯由于透光率高，也經(jīng)常應(yīng)用于裝配光學(xué)零件和裝置，例如大型燈罩，防護(hù)玻璃，制備飛機(jī)坐艙玻璃代替PMMA。2.1.1.9聚甲醛

聚甲醛（POM）可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩大類。聚甲酸的外觀為白色粉末狀固體或粒狀固體，表面光滑且有光澤和滑膩感，硬而致密，呈現(xiàn)出半透明或不透明的特點(diǎn)，與象牙相似。

一、POM性能

突出性能為：力學(xué)性能和剛性好并接近金屬材料；耐疲勞性和耐蠕變性極好；耐磨損、自潤性和摩擦性好，與UHMWPE、PA、F4一起稱為四大耐磨塑料材料。POM的缺點(diǎn)為密度大，耐酸及耐燃性不好，后收縮大且不穩(wěn)定，尺寸穩(wěn)定性差，制品易產(chǎn)生表面缺陷如褶皺、斑紋及熔接痕等，耐候性不高。

POM的熱穩(wěn)定性差，溫度過高或時間過長，均會引起分解特別是溫度超過250℃，分解速度會加快，并溢出強(qiáng)烈刺激眼睛的甲醛氣體

。二、POM的應(yīng)用

均聚甲醛廣泛應(yīng)用于代替各種有色金屬和合金制造汽車、機(jī)械、儀表、農(nóng)機(jī)、化工等行業(yè)的各種零部件。

共聚甲醛在農(nóng)業(yè)機(jī)械、電器工業(yè)、建筑運(yùn)輸和精密儀器等領(lǐng)域內(nèi)用作軸承、齒輪、凸輪、管材、導(dǎo)軌等產(chǎn)品以代替銅、鋅等有色金屬。

2.1.1.10聚苯醚

聚苯醚（PPO或PPE）的學(xué)名為聚2，6—二甲基—1，4—苯醚。

一、聚苯醚的性能

聚苯醚樹脂外觀為白色無毒的粉末狀固體，比重為1.06～1.07g/cm3，難燃，離火即滅，吸水率低，具有優(yōu)良的力學(xué)性能（如抗蠕變性、尺寸穩(wěn)定性、耐水性）、耐熱性和電絕緣性，

二、聚苯醚的應(yīng)用

聚苯醚的最適宜于應(yīng)用在潮濕、有負(fù)荷、電絕緣、力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性要求高的場合，聚苯醚的制品以MPPO為主。2.1.1.11聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯

熱塑性聚酯可有兩種，聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。

一、性能

力學(xué)性能：較大的剛性，有較突出的強(qiáng)韌性；PET缺點(diǎn)是結(jié)晶速率低，成型加工困難，具有酯基，不耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿。PBT具有高耐熱性、韌性、耐疲勞性，耐候性、，在潮濕環(huán)境中仍保持較好的電絕緣性但易受鹵化烴侵蝕，耐水解性差，成型收縮率大。二、應(yīng)用

（1）汽車工業(yè):汽車中的分配器、點(diǎn)火器線圈骨架、絕緣蓋、摩托車點(diǎn)火器。

（2）電器元件：電子電器工業(yè)中如電視機(jī)的偏轉(zhuǎn)線圈，顯象管和電位器支架，伴音輸出變壓器骨架，電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)電機(jī)端蓋、軸套。

（3）工業(yè)應(yīng)用（泵殼體、手工器械等）。

（4）運(yùn)輸機(jī)械零件，縫紉機(jī)和紡織機(jī)械零件、鐘表外殼、鏡筒、電熨斗罩、電動工具零件、屏蔽套等。2.1.1.12聚四氟乙烯

聚四氟乙烯縮寫代號為PTFE,簡稱F4,在氟塑料中生產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣，約占氟塑料總量的60％～90％。

一、聚四氟乙烯性能

（1）耐高溫--使用溫度達(dá)250℃。（2）耐低溫--溫度下降到-196℃也可保持5%伸長率。（3）耐腐蝕--能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、王水和各種有機(jī)溶液。（4）有塑料最佳的耐候性。5）高絕緣（6）高潤滑（7）無毒害--具有生理惰性，植入人體內(nèi)無不良反應(yīng)。缺點(diǎn)是力學(xué)性能不佳，容易出現(xiàn)冷流現(xiàn)象；2.1.2熱固性樹脂

熱固性塑料分子結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是：在末交聯(lián)前，分子鏈上有兩個以上可以參加化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)；交聯(lián)以后分子間相互交叉聯(lián)接起來，成為網(wǎng)狀的或立體三維結(jié)構(gòu)。這類塑料一旦成型，它再也不能被一般溶劑溶解，只能被強(qiáng)氧化劑腐蝕或被溶劑泡漲，改變形狀只能靠切削等二次加工。熱固性塑料與熱塑性塑料比，有很多優(yōu)點(diǎn)，例如形狀穩(wěn)定、絕緣性能、機(jī)械物理性能和老化性能均較好。2.1.2.1聚氨酯

聚氨酯（PU）全稱為聚氨基甲酸酯，是分子結(jié)構(gòu)中含有—NHCOO—單元的高分子化合物。軟質(zhì)聚醚型聚氨酯泡沫塑料是一種非常理想的墊材材料，同時也是非常好的吸音材料，可用作室內(nèi)隔音材料。

2.1.2.2酚醛樹脂

酚醛樹脂(簡稱PF)是酚類和醛類聚合而得的一種熱固型樹脂

酚醛塑料耐磨性好，絕緣性、耐熱性、耐蝕性也都很好。缺點(diǎn)是脆，不耐堿。

2.1.2.3不飽和聚酯

不飽和聚酯（UP）是不飽和二元羧酸（或酸酐）或其與飽和二元羧酸（或酸酐）組成的混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。

2.1.2.4環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂（EP）是指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團(tuán)，在適當(dāng)?shù)脑噭┑淖饔孟履軌蚪宦?lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一類樹脂。

2.2塑料助劑

2.2.1增塑劑

現(xiàn)代的增塑劑工業(yè)以鄰苯二甲酸酯（PAE）類為中心，其品種多達(dá)1000種以上。

增塑劑主要用于聚氯乙烯中，它的主要作用是削弱聚合物分子間的范德華力，增加樹脂分子鏈的移動性，能使塑料制品具有柔韌性。增塑劑分類方法很多，按增塑劑與樹脂的相容性不同可分為主增塑劑和輔助增塑劑：按增塑劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為鄰苯二甲酸酯類、磷酸酯類、脂肪族二元酸酯類、環(huán)氧化物類等。

一、鄰苯二甲酸酯類

鄰苯二甲酸酯類增塑劑是目前使用最廣泛、品種最多、產(chǎn)量最大的一類主增塑劑。其產(chǎn)量約占增塑劑總產(chǎn)量的80%左右。

二、磷酸酯類

磷酸酯類增塑劑為鄰苯二甲酸酯類之外的另一主增塑劑，磷酸酯除具有增塑作用外，還有阻燃作用，是重要的阻燃性增塑劑。磷酸酯類增塑劑有磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三辛酯（TOP）、磷酸二苯酯一辛酯（DPOP）等。

三、脂肪族二元酸酯類

脂肪族二元酸酯類增塑劑是一種輔助增塑劑。特點(diǎn)是：低溫性能優(yōu)良，耐沖擊性能好，無毒，揮發(fā)性?。坏cPVC樹脂的相容性較差。主要品種：癸二酸二辛酯（DOS），特點(diǎn)是耐寒性很好，揮發(fā)性很低。

癸二酸二丁酯（DBS）

已二酸二辛酯（DOA），是一種性能良好的低溫增塑劑，外觀呈無色透明油狀液體。

壬二酸二辛酯（DOZ），為優(yōu)良耐寒增塑劑，能賦予制品很好的耐熱、耐光和電絕緣性。四、環(huán)氧類

環(huán)氧類增塑劑為常用的輔助增塑劑，除塑作用外，還使聚氯乙稀鏈上的活潑氯原子穩(wěn)定，改善制品對熱和光的穩(wěn)定性，與金屬皂并用時，能長期發(fā)揮熱穩(wěn)定性的協(xié)同效果。環(huán)氧增塑劑主要包括環(huán)氧大豆油（ESO）、環(huán)氧大豆油酸辛酯（EOSO）、環(huán)氧硬脂酸丁酯（EBSt）與環(huán)氧硬脂酸辛酯（EOSt）等。五、含氯增塑劑

含氯增塑劑主要品種一是氯化石蠟，簡稱氯蠟，常用42型（CP42）、52型（CP52）氯化石蠟；二是含氯脂肪酸酯，代表品種為五氯硬脂酸甲酯（MPCS）。含氯增塑劑突出優(yōu)點(diǎn)是阻燃性能和電絕緣性好，價格低廉，常用于電線電纜配方中作輔助增塑劑。

單一的增塑劑使用效果一般不如幾種增塑劑綜合使用，增塑劑混合使用的優(yōu)點(diǎn)是平衡增塑劑對塑料的綜合性能和降低成本。2.2.2抗氧劑

所謂抗氧劑，是指對高聚物受氧化并出現(xiàn)老化現(xiàn)象能起到延緩作用的一類化學(xué)物質(zhì)。

抗氧劑分為兩大類型：一類是與自由基反應(yīng)，中斷鏈的傳遞，稱為鏈終止型抗氧劑，又稱主抗氧劑，主要有仲芳胺、受阻酚、醌、多核芳烴、叔胺、變價金屬離子；另一類是能抑制或減緩引發(fā)過程中自由基的生成，稱為預(yù)防型抗氧劑，又稱輔助抗氧劑，主要有長鏈脂肪族含硫酯、亞磷酸酯、金屬離子螯合劑。

2.2.2光穩(wěn)定劑

在光氧老化的諸多影響因素中，日光中紫外線輻射是主要因素,紫外線的能量約為412.5～299.1kJ/mol,足以引發(fā)氧化反應(yīng)、熱分解反應(yīng)和弱鍵的斷裂反應(yīng)。添加光穩(wěn)定劑是塑料光穩(wěn)定性比較簡便而行之有效的方法。

按光穩(wěn)定劑作用機(jī)理大致將其分為四類：光屏蔽劑、紫外線吸收劑、光猝滅劑、自由基捕獲劑。塑料工業(yè)上最常用的光屏蔽劑有炭黑、二氧化鈦和氧化鋅。2.2.3熱穩(wěn)定劑

PVC屬熱敏性塑料，一般在加工溫度以下分解放出大量的氯化氫，熱穩(wěn)定劑就是為了解決PVC的熱分解而問世的，并隨PVC樹脂的發(fā)展同步發(fā)展，PVC熱穩(wěn)定劑可分為主熱穩(wěn)定劑（如鹽基性鉛鹽、金屬皂和有機(jī)錫）和輔助熱穩(wěn)定劑（如環(huán)氧類、亞磷酸酯類與多元醇類）。熱穩(wěn)定劑的作用防止是具有熱不穩(wěn)定聚合物在成型加工過程中由于受到強(qiáng)熱與強(qiáng)力作用引起的降解，并在制品使用過程中防止熱、光、氧破壞的一類助劑。

2.2.4填料