1、塑胶材料基本知识塑胶材料基本知识塑胶材料的简介塑胶材料的简介l 塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂，着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。 l塑料主要有以下特性：大多数塑料质轻，化学稳定性好，不会锈蚀；耐冲击性好；具有较好的透明性和耐磨耗性；绝缘性好，导热性低；一般成型性、着色性好，加工成本低；大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；尺寸稳定性差，容易变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆；容易老化；某些塑料易溶于溶剂。 塑胶材料的简介塑胶材料的简介 塑料是高分子材料也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重
2、复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClCH2CHOH聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇H2CCHCl实际上概念上塑胶材料的简介塑胶材料的简介构成高分子构成高分子主链骨架主链骨架的单个原子。的单个原子。链链 单单 元元Chain Units由链原子及其取代基组成的原子或原子团。由链原子及其取代基组成的原子或原子团。聚丙烯聚丙烯CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙二醇聚乙二醇CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHOCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCHHCHHO CHHCHHO C
3、HHCHHO塑胶材料的分类塑胶材料的分类 一一,通用塑胶通用塑胶: 一般是指产量大、用途广、成型性好、 价格便宜的塑料. 如: 聚丙烯(PP), 聚乙烯(PE), 聚苯乙烯(PS), 丙烯睛 苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS),聚氯乙烯(PVC). 二二,工程塑胶工程塑胶: 一般脂能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料 . 如: 聚甲醛(POM), 聚砜(PSU) 聚碳酸酯( PC), 聚酰氨(尼龍 PA) , 聚苯醚(PPO) , 聚酯(PET，PBT), 塑胶材料的分类塑胶材料的分类 三三,热热塑性塑性弹弹性体性体: TPE, TPU,T
4、PV,EPDM等 通用塑胶通用塑胶l一,聚丙烯(PP) 聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。 PP因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构，数量也不一样。这三种结构是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物。在等规聚丙烯（最常见的商品形式）中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能 通用塑胶通用塑胶l PP均
5、聚物可使用各种加工工艺，生产范围很宽的产品。挤塑制品是消耗PP的最大市场，而纺织纤维和单丝又是其中最大的部分。长期以来，PP一直是制造纤维的主要原料，这是因为它的着色能力、耐磨损、耐化学品性能以及有利的经济条件。定向和非定向薄膜占据挤塑制品市场的第二大份额，并且是继续保持增长的领域。，注塑品是PP均聚物的第二大市场，包括容器、密封器、汽车方面的应用、家庭用品、玩具及其它许多消费品和工业方面的最终用途。许多吹塑容器选用聚丙烯，是因为它的良好的隔潮性能和足够的清沏度。通用塑胶通用塑胶l二,聚乙烯(PE)l 聚乙烯(PE)树脂是以乙烯单体聚合而成的聚合物.聚乙烯分子是长链线形结构或支链结构,为典型的
6、结晶性材料.一般条件下,结晶度越高,材料的密度越高.因为,聚乙烯分子链的支链越少,其排列越紧密,分子链的有序性越高,密度也相对应越高. 如:LDPE的结晶度通常为55%-65%,HDPE的结晶度通常为80%-90%.lPE的结构式如下:l CH2CHCH2CH2CHPh柔柔顺顺性性：聚聚乙乙烯烯 聚聚丙丙烯烯 聚聚苯苯乙乙烯烯HCHCH3通用塑胶通用塑胶lLDPE应用于聚乙烯所有的传统市场。增强了抗伸、抗穿透、抗冲击和 抗撕裂的性能使LDPE适于作薄膜。 它的优异的抗环境应力开裂性，抗低温冲击性和抗翘曲性使 LDPE对管材、板材挤塑和所有模塑应用都有吸引力。 LDPE最新的应用是作为地膜用于废
7、 渣填埋和废液池的衬层。 LDPE的机械强度比LDPE高,一般应用于吹塑成型做各种容器. 通用塑胶通用塑胶l三,聚苯乙烯(PS)l 通用级聚苯乙烯是苯乙烯系塑料家族的基本成员，它是一种由 2 0003000苯乙烯单元构成的高分子量线型聚合物。通用级聚苯乙烯常常被称为透明PS性能优点 透明PS的成型加工非常简单容易，只要稍加修整即可得到最终产品。它为轻的通用性树脂，热性能和电性能优异。它是无定形聚合物，因此具有透明性和易加工性，并具有许多优于其它热塑性塑料的性能。由于没有结晶熔点PS是具有高熔体强度的粘性流体，很容易用挤塑和注塑成型方法进行加工，没有或几乎没有降解。聚苯乙烯的结构式如下:CH2C
8、HCH3Tg (oC)-18聚丙烯CH2CHC CH3CH3H3CCH2CHCH2CHN聚(3,3-二甲基-1-丁烯）聚苯乙烯聚乙烯基咔唑64100208通用塑胶通用塑胶l透明PS很适于做各种用途的制品，特别是对透明性有要求的制品。代表性的有：包装制品（容器、罩盖、瓶类）、一次性医药用品l玩具、杯、刀具、磁带轴、防风窗、电器以及许多发泡制品鸡蛋箱。肉类和家禽包装盘、瓶子标签以及发泡PS缓冲材料。易流动品级PS的应用包括一次性医药用品和餐具、玩具，以及包装箱等。还可用于制造共挤塑包装用品。中等流动性品级PS的主要应用包括：注塑杯、医用制品、玩具和包装箱；注坯吹塑的瓶子；以及挤塑或共挤塑食品包装用
9、品。高耐热品级PS的一般用途是：挤塑包装食品的泡沫材料；挤塑热成型片材用于照明、建筑和装饰品；挤塑薄膜用于经拉伸定向的食品包装袋、注塑成型制CD盒以及注坯吹塑生产包装容器。 通用塑胶通用塑胶l四,丙烯睛 苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)l ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了初度和冲击强度；苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。 ABS结构式如下：聚丁二烯CH2CHCH3Tg (oC)-18CH2CHClCH2CHOHCH2CHCN聚丙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚丙烯腈818
10、590CH2CHCH3Tg (oC)-18聚丙烯CH2CHCCH3CH3H3CCH2CHCH2CHN聚(3,3-二甲基-1-丁烯）聚苯乙烯聚乙烯基咔唑64100208CH2CHCH3Tg (oC)-18CH2-CH= CH-CH2-73CH3通用塑胶通用塑胶lABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。lABS树脂的一个基本长处就是加工性能。ABS材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。很多加工形式
11、都可选用，包括注塑、挤塑、热成型、结构泡沫和吹塑。用途ABS基产品的性能范围宽广，加工宽裕度大，价格与性能较均衡，这使它的应用市场很广。 汽车方面的应用很多，包括车内和车外。为了内部注塑使用，已开发出高耐热、普通用途和光滑性低的材料，用作仪表面板、控制板和其它汽车内部装演部件。电镀级ABS可用于把手、灯框、镜座、格栅和装饰带。 通用塑胶通用塑胶l器具市场的其它用途有厨房用具、动力工具、真空扫除机、缝纫机和电动头发吹风机上用的注塑外壳。ABS受人偏爱是由于它的强度、韧度、光滑度。着色力、加工性能和价格等之间的良好平衡。 l 消费品和工业品市场中有许多部分应用ABS。这包括玩具、医疗器具、草坪和花
12、园用具、家具、化妆品包装、船舶、排灌、箱包和淋浴间。非常美观。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本性能之间的平衡等方面的要求，决定了ABS对于这个广阔市场部分的适合性。通用塑胶通用塑胶l五,聚氯乙烯(PVC)l 偏氯乙烯的均聚物和共聚物习惯上称为莎纶树脂，其商业聚合物是偏氯乙烯（VDC）与氯乙烯、丙烯酸酯或丙烯睛的共聚物 l 聚氯乙烯对于加工设备应特别考虑与热聚合物相接触的部位应采用耐腐蚀的合金，特别是镍合金或高镍钢；设备流线型化以便缩短聚合物在设备内的滞溜时间，并应避免聚合物挂料。重金属，如铁、铜、锌会引起树脂催化分解，应避免采用。 l由于PVC的耐候性,耐酸碱,和耐药品性很好.因此,硬质P
13、VC材料一般用于生产排水管材和门窗等.硬质PVC添加增塑剂后硬度下降,成为软质PVC.软质PVC用于生产密封件和医学器材.工程塑胶工程塑胶l工程塑胶就是被用做工业零件或 外壳材料的工业用塑胶，其強度、 耐冲击性、耐熱性、硬度及抗老化性 均优的塑胶。l可以做为制造用及机械零件用之高性能塑胶，耐熱性在100以上，主要運用在工业上。l热性质： l 玻璃化转变溫度(Tg)及熔点(Tm)高、 l热变形溫度(HDT)高、 l 长期使用溫度高(UL-746B)、 l 使用溫度范围大、 l热膨胀系数小。工程塑胶工程塑胶l2. 机械性质： l 高強度、高机械模數、潜变性低、耐磨损、 耐疲劳。l3. 其他： l
14、耐化学药品性、优良的抗电性、耐燃性、 l 耐候性、尺寸安定性佳.工程塑胶工程塑胶l一,聚甲醛(POM)n 聚甲醛(POM)是一种综合性能较好的工程塑料.他的强度、刚度高，减磨耐磨性好，吸水小，尺寸稳定性好，耐油性,耐化学药品性,但热稳定性差，易燃烧，在大气中暴晒易老化。 聚甲醛学名聚氧亚甲基,是分子链中含有-(CH2-O-)-链节的线形高分子化合物.按合成方法和分子结构的不同可分为均聚甲醛(均POM)和共聚甲醛(共POM),由于两者结构存在差异,使他们的结晶性,耐化学药品性,力学性能和热性能等都有一定的异.n POM材料是一种弱极性线型无分枝结构的结晶性高分子聚合物,其的结晶度较高(可达到70
15、%-85%).材料成型后收缩率很大.缺口冲击强度较差. 工程塑胶工程塑胶l 适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件l 结晶料,熔融范围窄，熔融和凝固快，料温稍低于熔融温度即发生结晶。流动性中等。吸湿小，可不经干燥处理。摩擦系数低，弹性好，塑件表面易产生皱纹花样的表面缺陷。 极易分解，分解温度为240度。分解时有刺激性和腐蚀性气体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。 工程塑胶工程塑胶l二,聚酰胺(尼龙, PA)l 聚酰胺(PA)又称尼龙,品种繁多.凡是分子链上含有交替出现的酰氨基 -NH-CO-的聚合物都称为聚酰胺.聚酰胺可由二元羧酸和二元胺两种单体缩聚,或由同时含有氨基与羧
16、基的氨基酸自缩聚.或由内酰胺开环聚合而得到.聚酰胺按主链组成可以是脂肪族聚酰胺,芳香族聚酰胺,脂环族聚酰胺或含杂环的聚酰胺.l PA的品种较多,经常用的有PA66,PA6,PA1010,PA12,PA11等.它的通式为:PAmn,其中m为二元胺的碳原子数,n为二元酸的碳原子数.结构式为; - NH-(CH2)m-NH-CO-(CH2)n-2-CO -工程塑胶工程塑胶l PA最早于1939年实现工业化生产,最初用于制造纤维的材料(就是尼龙纤维).后来由于其优良的耐磨性,耐摩察性,自润滑性和突出的力学性能.作为工程塑料的用途日益增多,成为使用范围最广,发展最早的工程塑料.l PA的分子链中含有亲水
17、基团酰氨基.因此,PA的吸水率很高.吸水后材料出现膨胀.而且酰氨基的含量越高,材料的吸水率越强.PA燃烧具有烧焦羽毛的味道.l PA可采用一般的热塑性材料的加工方法来成型.如,注塑成型,吹塑成型,模压成型.其中以注塑成型应用最广泛.工程塑胶工程塑胶lPA的应用l1 汽车工业,汽车为PA的第一大市场.主要用于发动机部件,电子配件,车体部件和输油件.l2 机械工业,利用PA的高力学性能,耐磨性和自润滑性,可广泛用于制造齿轮,涡轮,垫片,螺母,轴承等.l3电子电气工业,主要用于开关器,电阻器等.l4 体育用品,PA主要用于滑雪板,球拍,冲浪板,健身器材,钓鱼杆等.工程塑胶工程塑胶l三,聚碳酸酯( P
18、C)l 聚碳酸酯( PC)是指分子链中含有碳酸脂基(-O-R-O-CO-)的聚合物.式中的R代表生成碳酸酯的二羟基化合物的主体部分,R可以属于脂肪族,脂环族,芳香族或脂肪-芳香族.根据R的不同,聚碳酸酯可以分为很多品种.但最有使用价值的是芳香族聚碳酸酯.其中又以双酚A型聚碳酸酯最重要,应用最广.l PC是20世纪50年代发展起来的重要热塑性工程塑料,最早由德国的Bayer公司开始工业化生产.PC易于成型加工,可以用注塑,挤出等方法制成各种产品.双酚A型聚碳酸酯的结构式如下:OCCH3CH3COOOH3CH3C聚碳酸酯 聚苯醚Tg (oC)150220工程塑胶工程塑胶l PC材料是一种集刚,硬,
19、韧于一体的塑胶材料.它的突出性能表现为冲击性和透明性优异,力学性能和电绝缘性优良,使用温度范围广(-130130),尺寸稳定性高.但吸湿性大,加工易产生气泡和银丝.制品易产生内应力耐疲劳和耐磨性差.l PC可以作为绝缘材料用于制备接插件,线圈骨架,电器外壳和电容器 同时由于PC的透光率高和耐温性好,硬度高等特性,PC被广泛应用于光学仪器,高级容器,和CD光盘,代替玻璃和PMMA等.工程塑胶工程塑胶 四,聚酯(PET，PBT), l聚对苯二甲酸二乙酯（PBT），系以对苯二甲酸二甲酯（DMT）与1,4-丁二醇（1,4-Butanediol）聚合而成的一种结晶性热可塑性工程塑料。由于PBT树脂的CH
20、2链增长，使得分子链易于挠曲，所以玻璃转移温度比PET低，而结晶速度增快，其化学结构式如下： H3CO COC OCH3O+ 2 x HOCH2CH2OHxcatalyst150-200 0CHOH2CH2COCOCOOCH2CH2OH()x+ 2x CH3OHA工程塑胶工程塑胶l PBT又可称为热塑性聚酯塑料，为适用于不同加工业者使用，一般多少会加入添加剂，或与其它塑料掺混，随着添加物比例不同，可制造不同规格的产品 l 由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好，广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等，而PBT产品又与PPE、PC、POM、PA等共称为五大泛
21、用工程塑料 工程塑胶工程塑胶l五,聚苯醚(PPO)聚苯醚（PPO）是世界五大通用工程塑料之一。它具有优异的物理与力学、耐热、绝缘等性能，但由于PPO流动性较差，通常与其它塑料共混改性形成工程塑料合金使用（简称MPPO），是目前工程塑料领域最典型与用量最大的工程塑料合金。MPPO具有优良的综合性能和成型加工性能，因而在电子电气及家用电器、办公自动化机械、汽车等输送机械、建材、航空及军事等领域具有广泛的用途，成为开发国家的核心材料之一 .聚苯醚的结构式如下：OCCH3CH3COOOH3CH3C聚碳酸酯 聚苯醚Tg (oC)150220热塑性弹性体l热塑性弹性体是指熔融和凝固是可逆的弹性体，他具有橡
22、胶的常温弹性和塑料的可塑性。这是由于其独特的分子链结构造成的。热塑性弹性体可以按照化学结构和形态的基础上分类。化学结构是指弹性体在分子水平上的组成，形态和超分子水平上的组成有关。l 每个热塑性弹性体都由两个或多个聚合物相组成。其中一个相是硬的和热塑性的，另一个相是橡胶性的。塑性相（硬微区）在整个弹性体系中是连续相，升温后塑性相区内链段间的键被破坏，材料可以流动加工。降温后塑性相凝固恢复成原来的形态。这是热塑性弹性体与热固性弹性体的最大区别。 热塑性弹性体l塑性相（硬微区）一般是刚性很强的塑料。热塑性弹性体都会有一个相应的熔点（Tm），Tm 主要由塑性相（硬微区）的材料的Tm决定。塑性相（硬微区
23、）的材料的Tm越高，则弹性体的最高使用温度越高，我们所生产的产品都会有高温要求，为了延长产品的使用寿命。必须提高材料的熔融温度。例如：苯乙烯类热塑性弹性体的塑性相是聚苯乙烯。而聚酯类热塑性弹性体的塑性相是聚酯（PET）。由于聚酯的Tm比聚苯乙烯的Tm 高，因此 ，相应的弹性体的最高使用温度也就更高。最低使用温度则和橡胶相的玻璃化温度有关。橡胶相的玻璃化温度越低，则弹性体的最低使用温度越低。因此，在选择TPE类材料时必须考虑他的使用温度范围。 热塑性弹性体l（1），苯乙烯（TPES）类热塑性弹性体由苯乙烯和聚二稀或聚氢化二稀聚合物组成。由于弹性体主链上只含有碳-碳单键或碳-碳双键。因此此类弹性体
24、的耐氧化性和热性能都不是很高。但双键被氢化后其耐氧化性和耐热性能会有所提高。不适合在长期的高温条件下使用，同时链上没有亲水基团，因此含水率较小。其结构如图所示：CH2CH CH2CH=CHCH2CHCH2abc热塑性弹性体l苯乙烯类热塑性弹性体由于侧基上有个本环，因此能和含有苯乙烯成分的材料很好的相溶，因此它和ABS，PS等材料有很强的黏结力。但是由于侧基上的苯环显非极性，因此和别的极性材料相溶性不好。热塑性弹性体l 热塑性弹性体一般具有6种型号。它们是（按照价格和性能水平排列）：苯乙烯系嵌段共聚物（TPES）、聚烯烃共混物（TPOS）、弹性体型合金（如：EPDM）、热塑性聚氨酯（TPUS）、
25、热塑性共聚酯以及热塑性聚酰胺。 商品热塑性弹性体的硬度从邵氏A30至邵氏 75 D。商品牌号的数字随着硬度增加而增大。并区随着硬度的升高，热塑性弹性体的类橡胶性能逐渐减弱，而塑料性能逐渐增强。热塑性弹性体的使用温度范围是-95F340F，并且可以在许多不同的环境下使用。因此热塑性弹性体可以代替热固性橡胶，用于过去只用热固性橡胶的特殊用途中。 热塑性弹性体l 热塑性弹性体（TPE）这种材料既具有热塑性塑料的易加工性能，又具有热固性橡胶的性质。因此，热塑性弹性体可像热塑性塑料那样快速、有效的、经济性地加工橡胶制品。这种材料目前在世界上对橡胶和热塑性树脂工业有很大影响。l热塑性弹性体这种树脂是聚酯结晶硬段与无定形二元醇软段的无规嵌段共聚物。变化硬段和软段的比例可制成一系列的树脂，它橡胶，又是塑料。就加工而言，它是一种塑料，而按照性质，它又是一种橡胶。 热塑性弹性体具有许多优于热固性橡胶的特点。其中包括：1很少需要甚至不需要混炼；2加工过程简单；3加工时间短；4能耗低；5可加工回用料；6.热塑性弹性体制品可回用；7可以更经济、更精细地控制产品质量；8密度低；9.可以使用塑料的加工方法，例如吹塑、热成型，进行加工。 l l END
