高分子材料与助剂课件.ppt

1、高分子材料与助剂2本课程的教学目标本课程的教学目标o掌握常用高分子材料（塑料）的种类、结构、掌握常用高分子材料（塑料）的种类、结构、性能及其加工应用。性能及其加工应用。o掌握高分子材料常用助剂的特性及使用掌握高分子材料常用助剂的特性及使用 o理解常用塑料品种的结构加工性能关系理解常用塑料品种的结构加工性能关系3推荐教材或主要参考书推荐教材或主要参考书o高分子材料高分子材料，冯孝中、李亚东主编，哈，冯孝中、李亚东主编，哈尔滨工业大学出版社，尔滨工业大学出版社，20072007年年2 2月；月；o塑料品种与性能手册塑料品种与性能手册，张玉龙主编，化，张玉龙主编，化学工业出版社，学工业出版社，200

2、62006年年7 7月；月；o塑料添加剂手册塑料添加剂手册，R.R.根赫特、根赫特、H.H.米勒主米勒主编，成国祥、姚康德译，化学工业出版社，编，成国祥、姚康德译，化学工业出版社，20002000年年1 1月月 4教学方式教学方式o课堂讲授为主课堂讲授为主o案例分析案例分析o课堂讨论课堂讨论考察方式考察方式o平时出勤情况、课堂表现平时出勤情况、课堂表现o期中小作业期中小作业o期末考试期末考试11结构材料结构材料(Structural Materials)电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件绝缘材料绝缘材料(Insulation Materials)电缆、绝缘版、电器零件建筑材料建筑材料(Bui

3、lding Materials)贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管塑料的应用塑料的应用 12包装材料包装材料(Packaging Materials)塑料袋、薄膜、泡沫塑料日日 用用(Household Appliances)衣架/椅子/盆类/书架/玩具/文具/办公用品/家具交通运输交通运输（Transportation Materials)道路交通设施、车辆部件农用薄膜农用薄膜塑料的应用塑料的应用 13按树脂的 化学成分化学成分 分类：（1）元素聚合物元素聚合物 为基础：氟聚合物、有机硅聚合物（2）无机聚合物无机聚合物 为基础：聚硫酸铁、聚氯化磷腈（3）有机树脂有机树脂 为基础：PE、PP、P

4、VC等1.2 塑料的分类塑料的分类14按塑料的 产量和耐热等级产量和耐热等级 分类：（1）通用塑料：指一般用途的塑料。特点：成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品特点：成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品多样，但机械性能和耐热性不高。耐热温度小于多样，但机械性能和耐热性不高。耐热温度小于100100（2）工程塑料：指适于作工程机构件和化工设备等工业用途的塑料，与通用塑料无严格的区分。特点：强度、刚性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低温特点：强度、刚性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低温性能好，但产量相对小，成本较高。耐热温度大于性能好，但产量相对小，成本较高。耐热温度大于100100（3

5、）特种工程塑料：耐热等级更高，价格更贵，产量更小。主要品种包括聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。15项 目通用塑料工程塑料极极 性性基本无极性基本无极性极性极性强强 度度低低高高模模 量量低低高高耐化学性耐化学性高高低低耐热温度耐热温度通常通常 100 C通常通常 100 C低温韧性低温韧性较高较高通常较低通常较低加加 工工 性性易加工易加工难加工难加工通用塑料与工程塑料的性能比较通用塑料与工程塑料的性能比较16按按化学结构及热行为化学结构及热行为分类：分类：（1）热塑性塑料）热塑性塑料(thermoplastic plastics)以热塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链以热

6、塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的线性结构，多数为碳的线性结构，多数为碳-碳为主链的聚合物。分子链之间主要以次价力或碳为主链的聚合物。分子链之间主要以次价力或氢键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。氢键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物理过在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物理过程，不发生化学变化。即所谓的程，不发生化学变化。即所谓的“可溶、可熔可溶、可熔”的特性。的特性。（2）热固性塑料）热固性塑料(thermosetting plastics)其初始状态一般是分子量不高的预聚物或

7、齐聚物，在适当的溶剂中其初始状态一般是分子量不高的预聚物或齐聚物，在适当的溶剂中可以溶解或溶胀；受热也可以熔化。可以溶解或溶胀；受热也可以熔化。热固性树脂具有一定的反应活性，在熔化和继续受热过程中，反应热固性树脂具有一定的反应活性，在熔化和继续受热过程中，反应性官能团会发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的性官能团会发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的“固化反应固化反应”。同时树脂由线性结构变为三维体型（网状）结构，塑料不能溶于溶同时树脂由线性结构变为三维体型（网状）结构，塑料不能溶于溶剂，受热也不会熔化。即剂，受热也不会熔化。即“不溶、不熔不溶、不熔”。塑料塑料通用塑料通用塑料工程塑料工程

8、塑料特种工程塑料特种工程塑料低密度聚乙烯（LDPE)高密度聚乙烯（HDPE)聚丙烯（PP）聚氯乙稀（PVC)聚苯乙烯（PS)聚碳酸酯（PC)聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)聚酰胺（尼龙，PA）聚甲醛（POM）苯乙烯-丁二烯-丙稀腈共聚物（ABS)聚酰亚胺（PI）聚苯硫醚（PPS）聚醚醚酮（PEEK）聚砜（PSU）聚苯醚（PPO）聚苯砜（PPSU)热塑性塑料的基本分类和主要品种热塑性塑料的基本分类和主要品种18合成高分子材料年产量：3.0 亿吨/年20032003年塑料产量是年塑料产量是钢铁体积产量的钢铁体积产量的1.71.7倍倍1.3 塑料工业发展现状塑料工业发展现

9、状19第一代高分子材料第一代高分子材料：通用高分子材料通用高分子材料第二代高分子材料第二代高分子材料：工程塑料工程塑料第三代高分子材料第三代高分子材料：特种工程塑料特种工程塑料第四代高分子材料第四代高分子材料：导电高分子材料为代表导电高分子材料为代表第五代高分子材料第五代高分子材料：生物高分子材料为代表生物高分子材料为代表 经过短短七十余年的发展，高分子材料已深入到经过短短七十余年的发展，高分子材料已深入到人类社会活动的每一个领域，现在高分子材料已进入人类社会活动的每一个领域，现在高分子材料已进入更新的阶段：更新的阶段：201.4.1 材料的性质(Properties of the mater

10、ials)内在性质内在性质(Speciality)加工性质加工性质(Processability)产品性质产品性质(Product Properties)1.4 塑料的性能塑料的性能21内在性质内在性质材料的属性 决定于材料的组成及其物理和化学结构 内在性质内在性质是材料性能的内因，对产 品性能有根本性的影响，是设计和生产 制品时选材的主要依据主要依据。22 （1）材料能否成型加工的性质，即可加工性；（2）成型加工过程附加于材料的性质。可否用特定的加工方法成型可否用特定的加工方法成型加工过程会产生何种变化加工过程会产生何种变化加工性质加工性质Polymer Chemical Structure

11、24 只有线形和支链形结构的大分子能通过流动形变实只有线形和支链形结构的大分子能通过流动形变实现大分子链间的位移而取得所需的形状，具备进大变形现大分子链间的位移而取得所需的形状，具备进大变形的加工性能，一旦成为体形结构，其变形能力有限，一的加工性能，一旦成为体形结构，其变形能力有限，一般只有实现机械加工。般只有实现机械加工。Chemical Structure Processing 25 产品性质分为三种：外观性质 使用性质 耐久性质 产品性质是制品的属性产品性质产品性质内在性质加工性质加工性质产品性质产品性质26 一切产品的性质均取决于：一切产品的性质均取决于：材料的选择材料的选择(Sele

12、ction）制品的加工（制品的加工（Processing）应用的条件应用的条件(Environment)CONCLUSION:27塑料的主要性能塑料的主要性能o密度密度o力学性能力学性能o热性能热性能o电性能电性能o光学性能光学性能o燃烧性燃烧性o耐化学溶剂性耐化学溶剂性o耐磨性耐磨性o阻隔性阻隔性281.4.2 塑料的可加工性塑料的可加工性 1、温度、聚合物的力学状态与 成型加工的关系 2、塑料的可加工性Processability of Plastics29温度、聚合物的力学状态与成型加工的关系温度、聚合物的力学状态与成型加工的关系 o物体的流动是其所处状态对外力的一种反映，所以根 据物质

13、的力学特征，物质可有着不同的力学状态。o一般低分子物质有三种力学状态，即气态、液态、固 态。o而高分子材料的力学状态则有：晶态、玻璃态、高弹 态、粘流态等。30Transition temperature of polymer31 玻璃态（晶态）聚合物的力学行为特点是内聚能大，弹性模量高（一般可达10101011 Pa）。在外力作用下，只能通过高分子主链键长、键角的微小改变发生变形，因 此变形量很小，断裂伸长率一般在0.01%0.1%范围内，在极限应力范围内形变具有可逆性。上述力学特点决定了在玻璃态（晶态）下聚合物不能 进行引起大变形的成型，但适于进行机械加工，如车削、锉削、制孔、切螺纹等。如

14、果将温度降到材料的脆化温度 Tb以下，材料的韧性会显著降低，在受到外力作用时极易 脆断，因此，Tb是塑料加工使用的最低温度。1)T Tg(TTm)聚合物处于玻璃态聚合物处于玻璃态(晶态晶态)32 高弹态下聚合物力学行为的特点为：弹性 模量与玻 璃态相比显著降低（一般在105107 Pa）；在外力作用 下，分子链运动可发生运动，因此变形能力大提高，断 裂伸长率可达100%1000%，所发生的形变可恢复，即，当外力去除后，高弹形变后会随时间延长而逐渐减 小，直至为零。2)Tg T Tf 力学状态为粘流态力学状态为粘流态TgModulusTemperature1010 1011 Pa107 105

15、PaTfTdGlassy StateRubber StateFlow StateDegradation温度与聚合物状态的关系温度与聚合物状态的关系The state of polymer relates with the temperature玻璃态一般不能熔融加工，只可机械加工高弹态可进行需要大形变的加工粘流态可进行流动性加工薄膜和纤维冷拉伸薄膜和纤维热拉伸真空和压力成型中空吹塑成型压延成型挤出成型薄膜吹塑注射成型熔融纺丝玻璃态高弹态粘流态坚硬固体橡胶状弹性体粘性流体Processing TemperatureTgTfTdDeformation（）（）线型非结晶聚合物的温度、线型非结晶聚合物

16、的温度、力学状态及成型加工的关系力学状态及成型加工的关系371)塑料的可挤压性 2)塑料的可模塑性 3)塑料的可延展性 4)塑料的可纺性 塑料的可加工性塑料的可加工性 38 定 义 塑料通过挤压作用变形时，获得和 保持其形状的能力。利用可挤压性可进行“口模成型”。作用对象 塑料只有在熔体或浓溶液状态下 才具有可挤压性。作 用 力 剪切作用（主要）拉伸作用 1)塑料的可挤压性塑料的可挤压性39影响因素影响因素:(A)内因:分子结构剪切粘度拉伸粘度(B)外因:设备结构成型温度成型压力挤出速度40工业上用熔体流动速率 MFR(Melt Flow Rate,g/10min)值的大小评价。在ASTM和J

17、IS规定的温度和压力下，从规定长度和直径的小孔中10min挤压出热塑性树脂材料的克数。一般MFR值越大，熔体的流动性和加工性越好。可挤压性的表征可挤压性的表征成型方法产品 材料的MFR /g10min-1 挤出成型 管材0.1片材、瓶、薄壁管材0.10.5电线、电缆0.11.0薄片、单丝0.51.0多股丝或纤维1.0瓶（高级玻璃）12胶片915注射成型 模压制件12涂布薄壁制件36涂敷纸915热成型 制件0.20.5成型方法与熔体流动速率的关系成型方法与熔体流动速率的关系220C190C170CFlow Rate(m/min)Pressure(kPa)聚丙烯熔体流动速率与温度、压力的关系毛细管

18、d=1.05mm，直径长径比L/D=4.75432)塑料的可模塑性塑料的可模塑性 定 义 塑料在温度、压力作用下产生 变形并在模具中模制成型的能力。利用可挤压性可进行“模塑成型”。作用对象 聚合物熔体 作 用 力 剪切作用（主要）44 塑料的可模塑性取决于材料的流变性、热性能及其它物理、力学性能等，对于热固性塑料还与聚合物在模塑条件下的化学反应性质有关。同时，因为可模塑性实质上考察的是塑料与模具间的适应关系，因此，模具的结构也影响其在给定条件下的可模塑性。影响因素影响因素:螺旋线流动长度试验螺旋线流动长度试验（入口处在螺旋中央）塑料的螺线流动长度取决于模具结构、注射压力、熔体温度及塑料的热物理

19、性能等。46 定义：可延展性是指塑料在一个或两个方向上受到压延或拉伸力作用时间生变形的能力。利用塑料的可延展性，通过压延或拉伸工艺可生产薄膜和片材。条件和原因：当聚合物处于高弹态时，线型大分子的长链结构和柔顺性，使大分子在较大的应力作用下，通过链段的逐步运动，使材料逐渐延伸，材料的形变逐渐由可逆的弹性形变发展为以大分子链解缠和滑移为主的不可逆的塑性形变。3)塑料在可延展性（可拉伸性）塑料在可延展性（可拉伸性）47影响因素影响因素内因：塑性形变能力 应力硬化能力外因：试验温度 拉伸速度48第二章第二章 通用塑料通用塑料高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and

20、Additives)(Polymer Materials and Additives)49目目 录录2.1 聚乙烯聚乙烯2.2 聚丙烯聚丙烯2.3 聚氯乙烯聚氯乙烯2.4 聚苯乙烯类塑料聚苯乙烯类塑料2.5 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯502.1 聚乙烯聚乙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)(Polymer Materials and Additives)512.1 聚乙烯聚乙烯2.1.1 聚乙烯的合成与分类聚乙烯的合成与分类2.1.2 聚乙烯的结构聚乙烯的结构2.1.3 聚乙烯的性能聚乙烯的性能2.1.4 聚乙烯的加工与应

21、用聚乙烯的加工与应用52聚乙烯，聚乙烯，PolyethylenePolyethylene，简称，简称PEPE。分子式为分子式为平均相对分子质量范围为平均相对分子质量范围为1 1万至数百万万至数百万合成方法主要分：高压法和低压法合成方法主要分：高压法和低压法催化体系主要分：催化体系主要分：Z-NZ-N催化剂和茂金属催化剂催化剂和茂金属催化剂CH2CH2n概述概述53o聚乙烯的基本特点聚乙烯的基本特点：原料来源丰富原料来源丰富 价格较低价格较低 电绝缘性和化学稳定性优异电绝缘性和化学稳定性优异 易于成型加工易于成型加工 品种多，性能范围宽品种多，性能范围宽 目前产量最大的树脂品种之一目前产量最大的

22、树脂品种之一概述概述54o高压法高压法 英国帝国化学，英国帝国化学，19331933年年 典型自由基聚合典型自由基聚合 高温（高温（150150330330）高压（高压（9898343MPa343MPa）合成产物为低密度聚乙烯（合成产物为低密度聚乙烯（LDPELDPE）2.1.1 聚乙烯的合成与分类聚乙烯的合成与分类聚乙烯的合成聚乙烯的合成55聚乙烯的合成聚乙烯的合成o低压法低压法 ZieglerZiegler，19531953年年 离子型聚合反应离子型聚合反应 低压（低压（10MPa10MPa以下）以下）以金属络合物或金属氧化物为催化剂以金属络合物或金属氧化物为催化剂根据催化剂不同，合成产物

23、可分为：高密度聚乙根据催化剂不同，合成产物可分为：高密度聚乙烯（烯（HDPEHDPE）和线性低密度聚乙烯（）和线性低密度聚乙烯（LLDPELLDPE）56聚乙烯的合成聚乙烯的合成o催化体系催化体系 Ziegler-NattaZiegler-Natta Cr-Ti型，型，Ti-Al型型 茂金属催化剂茂金属催化剂主要区别主要区别Z-N为多活性点催化剂为多活性点催化剂茂金属催化剂为单活性点催化剂茂金属催化剂为单活性点催化剂可精确控制分子量及其分布可精确控制分子量及其分布57聚乙烯的分类聚乙烯的分类o按合成方法分类：按合成方法分类：高压聚乙烯高压聚乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯o按结构分类：按结构分类：线

24、性聚乙烯线性聚乙烯 支化聚乙烯支化聚乙烯 58聚乙烯的分类聚乙烯的分类o按密度分类：按密度分类：超低低密度聚乙烯超低低密度聚乙烯 0.900 g/cm3 极低密度聚乙烯极低密度聚乙烯 0.900 0.910 g/cm3 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 0.910 0.925 g/cm3 中密度聚乙烯中密度聚乙烯 0.925 0.941 g/cm3 高密度聚乙烯高密度聚乙烯 0.941 0.965 g/cm3 线性低密度聚乙烯线性低密度聚乙烯（LLDPE）59聚乙烯的分类聚乙烯的分类o按分子量分类：按分子量分类：低相对分子质量聚乙烯低相对分子质量聚乙烯 中相对分子质量聚乙烯中相对分子质量聚乙烯 小于小

25、于25万万 高相对分子质量聚乙烯高相对分子质量聚乙烯 25万万100万万 超高相对分子质量聚乙烯超高相对分子质量聚乙烯 大于大于100万万60（1）化学结构）化学结构 C-CC-C单键是碳链高分子中单键是碳链高分子中极性最小极性最小的，分子内的，分子内原子间相互作原子间相互作用很小用很小，内旋转受阻程度低，位垒小，可能的构象数多。，内旋转受阻程度低，位垒小，可能的构象数多。大分子间相互作用的范德华力和氢键力也最小大分子间相互作用的范德华力和氢键力也最小，内聚能为，内聚能为260J/cm260J/cm3 3，分子链柔软分子链柔软，易变形，其他低于，易变形，其他低于 293J/cm293J/cm3

26、 3的大的大分子通常都作为橡胶用，只有分子通常都作为橡胶用，只有PEPE用作塑料。用作塑料。2.1.2 聚乙烯的结构聚乙烯的结构61（2）链结构）链结构 直链型（线性）结构直链型（线性）结构 62支链型结构支链型结构链结构链结构 63不同品种不同品种PEPE上支链数目的大小依次为上支链数目的大小依次为LDPELDPE线性低密度聚乙烯（线性低密度聚乙烯（LLDPELLDPE）HDPEHDPE。链结构链结构 LLDPEHDPELDPE64 PE PE的结构规整度高，易于结晶，的结构规整度高，易于结晶，其晶型属斜方晶系。不同种类的其晶型属斜方晶系。不同种类的PEPE结结晶度不同，晶度不同，LDPEL

27、DPE的结晶度为的结晶度为65%65%，LLDPELLDPE为为65-75%65-75%，HDPE80%-90%HDPE80%-90%。随结。随结晶度的增加，晶度的增加，PEPE制品的密度、刚性、制品的密度、刚性、硬度和强度均有所提高，但冲击性能硬度和强度均有所提高，但冲击性能会下降。会下降。（3）聚集态结构）聚集态结构聚乙烯球晶聚乙烯球晶65（1）基本性能）基本性能无味、无毒，乳白色蜡状粉末或颗粒，吸水性低，易燃，燃烧时无味、无毒，乳白色蜡状粉末或颗粒，吸水性低，易燃，燃烧时低烟和熔融滴落。透气性较大。无极性。低烟和熔融滴落。透气性较大。无极性。项目项目密度密度/g.cm-30.9100.9

28、250.9260.9400.9410.965平均相对分子质量平均相对分子质量/1042.51520730CH3基数每基数每1000个碳原子个碳原子2072结晶度（结晶度（%）657575858595熔融温度熔融温度/108126126135125136熔体流动速率熔体流动速率/g.(10min)-10.2300.10.40.14.0折射率折射率1.511.521.54透明度透明度半透明半透明-不透明不透明最高使用温度最高使用温度/809590105110130抗环境应力开裂性抗环境应力开裂性ESCR好好高高低好低好2.1.3 聚乙烯的性能聚乙烯的性能66（2）力学性能）力学性能(mechani

29、cal properties)韧性和冲击强度较好，而硬度、刚性、弹性模量和强度较其韧性和冲击强度较好，而硬度、刚性、弹性模量和强度较其它常用塑料都低。力学性能随密度、结晶度和分子量的提高而增它常用塑料都低。力学性能随密度、结晶度和分子量的提高而增大。耐穿刺性不好。大。耐穿刺性不好。项目项目LDPELLDPEHDPE拉伸强度拉伸强度/MPa6.913.820.727.624.131断裂伸长率断裂伸长率/3006006007001001000肖氏硬度肖氏硬度41454448607067（3）热性能）热性能(thermal properties)耐热性不高，随分子量和结晶度的提高有所改善。加热直至分

30、耐热性不高，随分子量和结晶度的提高有所改善。加热直至分解到燃烧的着火温度为解到燃烧的着火温度为350350左右。左右。但耐低温性能好。热导率较高。但耐低温性能好。热导率较高。热性能热性能LDPEHDPE熔点熔点/105110125130热变形温度（热变形温度（0.46MPa）/40506082长期使用最高温度长期使用最高温度/6060脆化温度脆化温度/-50-100-50导热系数导热系数/（W/mK）125.6125.668（4）电学性能）电学性能(electric properties)无极性，绝缘性能优异。介电损耗很低，可用于高频绝缘。耐无极性，绝缘性能优异。介电损耗很低，可用于高频绝缘。

31、耐电晕性能好，介电强度高，可以用作高压绝缘材料。电晕性能好，介电强度高，可以用作高压绝缘材料。（5）化学性能）化学性能(chemical properties)惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。常温下可耐酸、碱、盐惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。常温下可耐酸、碱、盐类水溶液，在类水溶液，在6060下不溶于一般溶剂。下不溶于一般溶剂。环境应力开裂极为敏感的塑料。在较低应力作用下，常态时并环境应力开裂极为敏感的塑料。在较低应力作用下，常态时并不发生开裂，但在环境试剂和应力同时作用的条件下容易产生脆性不发生开裂，但在环境试剂和应力同时作用的条件下容易产生脆性开裂。开裂。69（6）阻隔性能）阻隔性能

32、(chemical properties)对水气的透过率较低。对水气的透过率较低。对氧、二氧化碳的透过率很高。对氧、二氧化碳的透过率很高。聚乙烯的透气性也与其密度有关，密度高，透气率低。聚乙烯的透气性也与其密度有关，密度高，透气率低。70（7）加工性能）加工性能(processability)PE PE熔体为的非牛顿流体。不同种类的熔体为的非牛顿流体。不同种类的PEPE，其表观粘度对剪切速率的敏，其表观粘度对剪切速率的敏感程度不同，加工性也不同。感程度不同，加工性也不同。LDPELDPE、HDPEHDPE的流动性好，粘度适中，加工性的流动性好，粘度适中，加工性能很好。能很好。LLDPELLDP

33、E的粘度稍高，易发生熔体破碎。加工前不必干燥处理。的粘度稍高，易发生熔体破碎。加工前不必干燥处理。项目项目LDPELDPELLDPELLDPEHDPEHDPE薄膜薄膜最容易最容易一般一般最难最难注射成型注射成型软质软质有刚性，翘曲少有刚性，翘曲少刚性好刚性好管材管材软质软质耐圆周应力好耐圆周应力好刚性好刚性好电线电缆电线电缆挤出速度快挤出速度快耐热、环境应力开裂好耐热、环境应力开裂好耐热性好，可交联耐热性好，可交联吹塑成型吹塑成型形坯强度好形坯强度好型坯强度差型坯强度差刚性好刚性好旋转成型旋转成型流动性好流动性好流动性最高流动性最高难以流动难以流动粉体涂覆粉体涂覆低温软化低温软化需较高温度需较

34、高温度适宜条件窄适宜条件窄挤出被覆挤出被覆缩颈现象小缩颈现象小缩颈现象最大缩颈现象最大适宜条件窄适宜条件窄交联发泡交联发泡性能易控制性能易控制难以控制难以控制性能易控制性能易控制712.1.4 聚乙烯的加工与应用聚乙烯的加工与应用 聚乙烯的加工特性聚乙烯的加工特性:吸水性低，加工前可不进行干燥。吸水性低，加工前可不进行干燥。熔体流动性较好，熔体强度较高。熔体流动性较好，熔体强度较高。加工温度范围宽。加工温度范围宽。成型收缩较大，成型收缩较大，HDPEHDPE高于高于LDPELDPE。易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触。易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触。72 聚乙烯的成型加工方法聚乙烯

35、的成型加工方法:注塑注塑挤出挤出压延压延发泡发泡吹膜成型吹膜成型管材成型管材成型片材成型片材成型电缆成型电缆成型中空成型中空成型纤维成型纤维成型 （1 1）薄膜类制品）薄膜类制品 薄膜类制品是薄膜类制品是PEPE的最主要的用途。主要用于食品包装、重包装袋、撕裂的最主要的用途。主要用于食品包装、重包装袋、撕裂膜、背心袋、保鲜膜、农膜地膜、垃圾袋等。膜、背心袋、保鲜膜、农膜地膜、垃圾袋等。聚乙烯的应用聚乙烯的应用:（6 6）电缆制品）电缆制品 电缆的绝缘料、护套料等。电缆的绝缘料、护套料等。（2 2）注塑制品）注塑制品 主要用于日常用品（盆、筒、盒、杯等）、周转箱、台灯罩、玩具等。主要用于日常用品

36、（盆、筒、盒、杯等）、周转箱、台灯罩、玩具等。（3 3）中空制品）中空制品 HDPEHDPE为主，用于食品油、酒类、汽油及化学试剂等的包装，及中空玩具。为主，用于食品油、酒类、汽油及化学试剂等的包装，及中空玩具。（4 4）管材类制品）管材类制品 以以HDPEHDPE为主，主要用于生活给水、煤气输送、农业灌溉、液体吸管、圆为主，主要用于生活给水、煤气输送、农业灌溉、液体吸管、圆珠笔芯等。珠笔芯等。LDPELDPE管还可以作为化妆品、药品、牙膏等的包装。管还可以作为化妆品、药品、牙膏等的包装。（5 5）丝类制品）丝类制品 HDPEHDPE通常作为圆丝用，主要用于编织鱼网、缆绳、工业滤网等。通常作为

37、圆丝用，主要用于编织鱼网、缆绳、工业滤网等。LDPELDPE和和LLDPELLDPE一般作扁丝，主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。一般作扁丝，主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。742.2 聚丙烯聚丙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)(Polymer Materials and Additives)75目目 录录2.2.1 聚丙烯的合成与分类聚丙烯的合成与分类2.2.2 聚丙烯的结构聚丙烯的结构2.2.3 聚丙烯的性能聚丙烯的性能2.2.4 聚丙烯的加工与应用聚丙烯的加工与应用76聚丙烯，聚丙烯，PolypropylenePoly

38、propylene，简称，简称PPPP。分子结构为：分子结构为：PPPP是目前通用聚合物中发展速度最快的一种。是目前通用聚合物中发展速度最快的一种。CH2CHCH3n概概 述述77o聚丙烯的基本特点聚丙烯的基本特点：原料来源丰富原料来源丰富 价格较低价格较低 性能优良，改性后强度可达到工程领域的要求性能优良，改性后强度可达到工程领域的要求 粘度低，易于成型加工，但熔体强度差粘度低，易于成型加工，但熔体强度差 热稳定性较聚乙烯明显下降热稳定性较聚乙烯明显下降 概概 述述78o聚丙烯的合成聚丙烯的合成o均聚聚丙烯以丙烯为单体，采用均聚聚丙烯以丙烯为单体，采用Z-NZ-N催化剂，按催化剂，按离子聚合

39、机理反应得到。离子聚合机理反应得到。o工艺方法：浆液法、本体法、溶液法、气相法。工艺方法：浆液法、本体法、溶液法、气相法。o共聚聚丙烯通常以丙烯和小于共聚聚丙烯通常以丙烯和小于5 5的乙烯为单体的乙烯为单体聚合得到。聚合得到。o茂金属催化剂已得到应用。茂金属催化剂已得到应用。2.2.1 聚丙烯的合成与分类聚丙烯的合成与分类79聚丙烯的分类聚丙烯的分类oPP分为分为等规等规PP(isotactic)、间规间规PP(syndiotactic)及及无规无规PP(atactic)三种。三种。o目前，主要以等规目前，主要以等规PP为主，占为主，占PP总量的总量的90%以上。以上。80 PP PP主链碳原

40、子上交替存在着甲基，使其与聚乙烯有存在主链碳原子上交替存在着甲基，使其与聚乙烯有存在一些差别：一些差别：v 甲基使主链柔顺性降低，导致其结晶温度和熔融温度甲基使主链柔顺性降低，导致其结晶温度和熔融温度增高；同时分子链对称性下降，又将导致其熔融温度降低。增高；同时分子链对称性下降，又将导致其熔融温度降低。就最规整的就最规整的PPPP而言，其净效应是熔融温度比最规整的而言，其净效应是熔融温度比最规整的PEPE提提高近高近5050。v 甲基还使叔甲基还使叔C C原子活化，也影响了化学特性，如原子活化，也影响了化学特性，如PPPP对氧对氧更敏感，更不稳定，热和高能射线辐照导致聚丙烯发生断更敏感，更不稳

41、定，热和高能射线辐照导致聚丙烯发生断链而不是交联。链而不是交联。（1）链结构）链结构2.2.2 聚丙烯的结构聚丙烯的结构81（2）聚集态结构（）聚集态结构（aggregated structure)有规有规PPPP结构规整，是结晶能力很强的聚合物。晶体形态结构规整，是结晶能力很强的聚合物。晶体形态较复杂，在不同条件下会出现较复杂，在不同条件下会出现、等多种晶型。不同等多种晶型。不同晶型的晶型的PPPP制品在性能上有很大差异。制品在性能上有很大差异。晶晶：单斜晶系，：单斜晶系，约在约在138138结晶产生。结晶产生。特点：稳定性，力学性能特点：稳定性，力学性能 晶晶：六方晶系，在：六方晶系，在1

42、28128下等温结晶或成核剂诱导下产生。下等温结晶或成核剂诱导下产生。特点：稳定性，力学性能特点：稳定性，力学性能晶晶：三斜晶系，熔融温度比：三斜晶系，熔融温度比晶低晶低1010，一般由较低相对，一般由较低相对 分子量的聚丙烯结晶或在高压或缓慢冷却下结晶得到。分子量的聚丙烯结晶或在高压或缓慢冷却下结晶得到。特点：稳定性，力学性能特点：稳定性，力学性能82（1）使用性能）使用性能(Performance)无毒、无味和无臭，乳白色，是通用塑料中无毒、无味和无臭，乳白色，是通用塑料中密度最小密度最小的品种之一。的品种之一。力学性能均衡而较高、耐化学腐蚀、易成型加工、热变形温度高。但力学性能均衡而较高

43、、耐化学腐蚀、易成型加工、热变形温度高。但韧性较差韧性较差，特别是低温韧性很差。，特别是低温韧性很差。对缺口敏感对缺口敏感、不耐磨，、不耐磨，成型收缩率大成型收缩率大。2.2.3 聚丙烯的性能聚丙烯的性能83 耐热性较高耐热性较高，短期使用温度可达到，短期使用温度可达到150150，长期使用温度可为，长期使用温度可为100100120120。热膨胀系数很大，易燃，燃烧特性与。热膨胀系数很大，易燃，燃烧特性与PEPE很相似，离火后不能自很相似，离火后不能自熄，火馅上黄下兰有少量黑烟，燃烧时易熔融滴落。熄，火馅上黄下兰有少量黑烟，燃烧时易熔融滴落。使用性能使用性能(Performance)透明性透

44、明性：透明程度比：透明程度比PEPE好，且透明度随结晶度下降而增加，随晶粒好，且透明度随结晶度下降而增加，随晶粒细化而增大。细化而增大。聚丙烯的聚丙烯的耐环境应力开裂性耐环境应力开裂性优于聚乙烯。优于聚乙烯。84耐溶剂性耐溶剂性：近乎无极性，抗溶剂和耐腐蚀能力优良。能耐：近乎无极性，抗溶剂和耐腐蚀能力优良。能耐8080下的酸、下的酸、碱、盐液及很多有机溶剂，不易发生溶致应力开裂。仅在某些氯代化碱、盐液及很多有机溶剂，不易发生溶致应力开裂。仅在某些氯代化合物、芳烃和高沸点脂肪烃中可能发生轻微的侵蚀。合物、芳烃和高沸点脂肪烃中可能发生轻微的侵蚀。耐气候性耐气候性：是塑料中耐气候性最差的品种之一。：

45、是塑料中耐气候性最差的品种之一。表现：制品发黄、变脆甚至粉化。表现：制品发黄、变脆甚至粉化。原因：大分子主链上交替存在着侧甲基。在有铜、锰、锌等金属元原因：大分子主链上交替存在着侧甲基。在有铜、锰、锌等金属元素存在的情况下，氧化降解会成倍地增加。素存在的情况下，氧化降解会成倍地增加。使用性能使用性能(Performance)85（2）加工性能）加工性能(processability)吸水性性低，加工前不必进行干燥处理。吸水性性低，加工前不必进行干燥处理。熔体粘度较低，流动性好，熔体的假塑性比熔体粘度较低，流动性好，熔体的假塑性比PEPE更强，熔体粘度对温更强，熔体粘度对温度和剪切应力的变化都很

46、敏感。但加工过程中，要降低粘度提高流度和剪切应力的变化都很敏感。但加工过程中，要降低粘度提高流动性，主要以调节剪切应力为主。其加工温度一般在动性，主要以调节剪切应力为主。其加工温度一般在200200280280范范围内。围内。熔融温度或粘流温度高，热稳定性较差。为避免热、氧降解倾向，加熔融温度或粘流温度高，热稳定性较差。为避免热、氧降解倾向，加热温度和时间都应予以控制。为缩短成型过程中的受热时间，提高成热温度和时间都应予以控制。为缩短成型过程中的受热时间，提高成型效率，可对型效率，可对PPPP进行适当的预热。若在进行适当的预热。若在7070120120条件下预热后再成条件下预热后再成型，其生产

47、效率可望提高型，其生产效率可望提高30%30%。为防止加工中发生高温氧化降解，一般要加入抗氧剂。为防止加工中发生高温氧化降解，一般要加入抗氧剂。862.2.4 聚丙烯的加工与应用聚丙烯的加工与应用聚丙烯的加工特性聚丙烯的加工特性吸水性低，加工前可不进行干燥。吸水性低，加工前可不进行干燥。熔体流动性好。熔体强度差，不利于吹胀和中空成型。熔体流动性好。熔体强度差，不利于吹胀和中空成型。加工温度范围较宽。加工温度范围较宽。成型收缩较大，但小于聚乙烯。成型收缩较大，但小于聚乙烯。特别容易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触，并特别容易热氧化，加工中避免熔体与空气直接接触，并加入抗氧剂。加入抗氧剂。87

48、聚丙烯的成型加工方法聚丙烯的成型加工方法注塑注塑挤出挤出中空成型中空成型聚丙烯的主要加工方法之一。要求流动性好，根据制品聚丙烯的主要加工方法之一。要求流动性好，根据制品尺寸和结构不同，尺寸和结构不同，MFR范围为范围为0.840 g/10 min。聚丙烯的主要加工方法之一。可分为纤维挤出成型、薄聚丙烯的主要加工方法之一。可分为纤维挤出成型、薄膜挤出成型和管材挤出成型。要求流动性较好且稳定。膜挤出成型和管材挤出成型。要求流动性较好且稳定。聚丙烯熔体强度低，不利于中空成型。在生产小型中空聚丙烯熔体强度低，不利于中空成型。在生产小型中空制品时，制品时，MFR范围为范围为0.41.5 g/10 min

49、。88聚丙烯的应用聚丙烯的应用(applications)注塑制品（注塑制品（injection molded）占占50%50%左右，用于日用品、汽车配件、其它用途。左右，用于日用品、汽车配件、其它用途。薄膜制品（薄膜制品（Films）衣物、药品、香烟包装，电容器、电机、变压器绝缘材料。衣物、药品、香烟包装，电容器、电机、变压器绝缘材料。纤维产品（纤维产品（Fibers）单丝（绳索、鱼网）、扁丝（包装化肥、水泥、粮食、糖、盐等。单丝（绳索、鱼网）、扁丝（包装化肥、水泥、粮食、糖、盐等。挤出制品挤出制品（Extruded pipes,sheets）中空制品中空制品（Hollow articles

50、）892.3 聚氯乙烯聚氯乙烯高分子材料与助剂高分子材料与助剂(Polymer Materials and Additives)(Polymer Materials and Additives)90目目 录录2.3.1 聚氯乙烯的合成聚氯乙烯的合成2.3.2 聚氯乙烯的结构聚氯乙烯的结构2.3.3 聚氯乙烯的性能聚氯乙烯的性能2.3.4 聚氯乙烯的加工与应用聚氯乙烯的加工与应用91聚氯乙烯，聚氯乙烯，Poly(vinyl chloride)，简称，简称PVC。五大通用塑料之一，产量仅次于五大通用塑料之一，产量仅次于PE和和PP。分子式为：分子式为：CHClCH2n概概 述述92o聚氯乙烯的基本