通用塑料-高分子材料选论

1.超高分子量PE
(UHMWPE)
分子量在100万~300万之间。线型 分子结构，具有极佳的耐磨性，突 出的高模量、高韧性，优良的自润 滑性以及耐环境应力开裂性,同时 还具有优异的化学稳定性和抗疲劳 性，对噪声阻尼性能良好，是制备 齿轮、轴承等摩擦件的优异摩擦材 料，而且制造成本低廉，因此被视 为一种良好的热塑性工程塑料。 Page 25
聚乙烯膜的透水率低但透气性较大，比较适合用于防潮包装。聚乙烯易燃，氧 指仅为17.4，燃烧时低烟，有少量熔融物落滴，有石蜡气味。
（1）力学性能
PE属于典型的软而韧的聚合物材料，拉伸强度比较低，表面硬度也不高，抗蠕 变性差，抗冲击性能比较好。 受密度、结晶度和分子量的影响大。
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按塑料的结晶形态分类 一般分为结晶性塑料和无定形塑料 结晶性塑料是指在适当的条件下，分子能产生某种几何结构的塑料(如:PE、PP、 PA、POM、PET、PBT等)，大多数的属于部分结晶态。无定形塑料是指分子 形状和分子相互排列不呈晶体结构而呈无序状态的塑料(如:ABS、PC、PVC、 PS、PMMA、EVA、AS等) 非结晶性塑料在各个方向上表现的的力学特性是各向同性。
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热性能
PE的耐热性不高，其变形温度在塑料材料中是很低的。LDPE的使用温度在 80℃左右，HDPE为120℃。聚乙烯的耐低温性很好，脆化温度可达-50℃，随 相对分子质量的增大，最低可达-140℃（图一）。
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PE的热导率较高，不宜作为良好的绝热材料使用（HDPE>LLDPE>LDPE)。另 外，聚乙烯的线膨胀系数比较大，最高可达（20~30）x10-5K-1 ，其制品尺寸 随温度改变变化较大，LDPE>LLDPE>HDPE.(图二）
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耐化学药品性
聚乙烯属于烷烃类惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。耐酸碱，但不耐强氧 化剂，如发烟硫酸、浓硫酸和铬酸等。其在60℃以下不溶于一般溶剂，但与脂 肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。超过60℃后，可少量溶于甲 苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、矿物油及石蜡中，温度超过100℃后，可溶于四氢 化萘以及十氢化萘。 表面是惰性的低能表面，粘附性差。
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不生锈、不易腐蚀。塑料一般耐各种化学药品的腐蚀,不会像金属那样易生锈或 受到腐蚀.使用时不必担心酸、碱、盐、油类、药品、潮湿及霉菌等的侵蚀。 不易传热、保温性能好。由于塑料比热大,热导率小,不易传热,故其保温及隔热 效果良好。 既能制做导电部件,又能制作绝缘产品。塑料本身是很好的绝缘物质,目前可以 说没有哪一种电气制品不使用塑料的.但如果在塑料中填充金属粉末或碎屑加以 成型,也可制成导电良好的产品。
通用塑料
第一部分
目录
塑料的特性及分类
通用塑料（一） 聚乙烯 聚丙烯 其他聚烯烃
2009 年部分塑料消费情况
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1.塑料的特性
易于加工、易于制造(易于成型)，即使制品的几何形状相当复杂,只要能从模具 中脱模,都比较容易制作。因而其效率远胜于金属加工,特别是注塑成型制品,经 过一道工序,即可制造出很复杂的成品。
可根据需要随意着色,或制成透明制品。利用塑料可制作五光十色、透明美丽的 制品,尚可任意着色的特性,可提高其商品价值,并给人一种明快的感觉。玻璃透 光率为80%，有机玻璃为92%，玻璃厚度达到20cm时即不透明，PMMA在厚 达1m时仍清澈透明，其它如PC、PET、PS等透光率均达到80%以上；
可制做轻质高强度的产品。与金属、陶瓷制品相比,质量轻、机械性能好,比强 度(强度与密度的比值)高,故可制做轻质高强度制品.特别是填充玻璃纤维后,更 可提高其强度。另外,由于塑料质量轻,可节约能源,故其制品亦日趋轻量化。塑 料比重介于0.83与2.2 g/cm3之间，其中聚4-甲基戊烯（TPX)最轻，聚四氟乙烯 （PTFE）最重，泡沫塑料则在0.01与0.5 g/cm3之间，而钢为7.8 g/cm3 ，铝为 2.8 g/cm3，铜为8.7 g/cm3，玻璃为2.5 g/cm3，粘土为1.7 g/cm3 ；
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按塑料的硬度分类 一般分为硬质塑料、半硬质塑料和软质塑料 常见硬质塑料有:ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等; 半硬质塑料有:PP、PE、PA、PVC等; 软质塑料有:软PVC、K胶(BS)、TPE、TPR、EVA、TPU等. 按塑料的化学结构分类
减震及消音;
经济;
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然而塑料同样也具有比较明显的缺点 不耐热，一般塑料使用温度都不高，如PVC不超过80℃，PET≤ 120℃，PET≤ 130℃，PTFE≤ 250℃； 耐久性差,易老化。无论是强度、表面光泽或透明度,都不耐久,受负荷有蠕变现 象.另外,所有的塑料均怕紫外线及太阳光照射,在光、氧、热、水及大气环境作 用下会老化。 易受损伤、也容易沾染灰尘及污物。塑料的表面硬度都比较低,容易受损伤;另 外,由于是绝缘体,故带有静电,因此容易沾染灰尘。 尺寸稳定性差与金属相比,塑料收缩率很高,故难于保证尺寸精度.在使用期间受 潮、吸湿或温度发生变化时,尺寸易随时间发生变化。 不易分解，污染环境 。
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按其受热时所呈现的基本行为分类 一般分为热塑性塑料和热固性塑料 热塑性塑料是指在特定的温度范围内,能反复加热软化和冷却变硬的塑料(如 :ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用. 热固性塑料是指受热后成为不熔的物质,再次受热不再具有可塑性且不能再回收 利用的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯等)。 按塑料的透光性分类 一般分为透明塑料半透明塑料和不透明塑料。 透光率在88％以上的塑料称为透明塑料(如:PMMA、PS、PC、Z-聚酯等),常用 的半透明塑料有:PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF等,不透明的塑料主 要有POM、PA、ABS、HIPS、PPO等。
采用低压聚合方法制备。 由于超高相对分子质量聚乙烯 的相对分子质量极高，因此它 的熔体粘度极大，不适宜注射 成型，宜采用粉末压制烧结。 可以广泛地应用于农业机 械、纺织工业、汽车制造业、 煤矿、造纸、化工、食品工业 等作不粘、耐磨、自润滑的部 件。 还可制成PE纤维，强度高， 耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性、 耐光性好，可用作绳索、缆绳、 渔网、防弹衣等。
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2.塑料的分类
目前，塑料已发展到300多种，最常用的塑料有十几种。 按塑料的应用领域分类 一般分为通用塑料和工程塑料： 通用塑料只可作为一般非结构性材料使用，其产量大、价格相对低廉、性能一 般，多用于制做日用品。(如：PE、PP、PVC、PS、PMMA、EVA等) 工程塑料是指具有较高力学性能及耐高温、耐腐蚀,可以作为结构性材料,具有优 异的综合性能(包括：机械性能、电性能、耐热性能、耐化学性能等)，可在较宽 阔的温度范围内和较长的时间内能良好地保持这种性能，并能在承受机械应力 和较为苛刻的化学、物理环境中长期使用.被公认的七大工程塑料为：ABS、PC、 POM、PA、PET、PBT、PPO等,工程塑料的产量相对较少,价格较贵.另外,还有 功能塑料(如：LCP、人造器官等)、纳米塑料、降解塑料等。
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UHMWPE
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2.低分子量PE (LMWPE)
分子量在500~5000之间，外观为白色或淡黄色的粉末或蜡状物，又称为聚乙 烯蜡、合成蜡。相对分子质量很低，因而力学性能很差，一般不能承受载荷， 只适宜作为塑料材料加工时用的助剂。 自1951年美国联合化学公司工业化生产低相对分子质量聚乙烯以来，发展至今， 生产方法有乙烯聚合法、高分子量PE裂解法和生产高分子量PE时的副产物。 具有良好的化学稳定性、热稳定性和耐湿性，熔体粘度低，电性能优良，可作 为良好的加工用助剂。低相对分子质量聚乙烯还可用于蜡烛硬化剂、色母料分 散剂、塑料润滑剂、油墨和涂料。 近年来对其进行共聚、氧化、接枝改性的研究增多，提高其溶解、乳化分散、 润滑等性能。
聚烯烃类(如:LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE、UHMWPE、PP等)
聚苯乙烯类(如:PS、AS、BS、ABS、MBS、HIPS等) 聚酰胺类(如:PA66、PA66、PA610、PA1010等) 聚醚类(如:PC、POM、PSF、PPO等) 聚酯类(如:PBT、PET等) 丙烯酸酯类(如:PMMA)
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பைடு நூலகம்12
3.2结构与性能
结构单元： 支化结构： (a) HDPE分子链
CH2
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(b) LDPE分子链
(c) LLDPE分子链
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聚乙烯无臭、无味、无毒，外观呈乳白色的蜡状固体。其密度随聚合方法不同 而异，约在0.91~0.97g/cm3 之间。聚乙烯块状料是半透明或不透明状，薄膜是 透明的，透明性随结晶度的提高而下降。
电性能
PE无极性，吸湿性很低，因此电性能十分优异，可用于高频绝缘。但是，聚乙 烯在氧化时会产生羰基，使其介电损耗会有所提高，如果作为电器材料使用时， 在聚乙烯中必须加入抗氧剂。
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环境性能
PE分子链上会产生少量羰基，在日光照射时会吸收光波，使制品最终变脆。向 聚乙烯中加入炭黑，再进行高能射线照射，可以提高聚乙烯的力学性能，仅加 入炭黑而不照射，只能使它变脆。 PE在许多活性物质作用下会产生应力开裂现象，称为环境应力开裂，是PE的 特有现象。引起环境应力开裂的活性物质包括酯类、金属皂类，硫化或磺化醇 类、有机硅液体、潮湿土壤等环境。 产生这种现象的原因可能是这些物质在与聚乙烯接触并向内部扩散时会降低聚 乙烯的内聚能。改善聚乙烯乃至聚烯烃塑料耐环境应力的方法有降低材料的结 晶度、提高相对分子质量、降低相对分子质量的分散性，使分子链间产生交联。
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聚乙烯
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加工性能
1. PE绝大多数成型都是在熔融状态下进行的，比如采用注射、挤出、吹塑、 压制等方法进行成型加工。由于聚乙烯吸湿性很低，除了加有吸湿性添加剂外， 在成型加工前，原料可以不必干燥。具体的加工方法要根据熔体流动速率的大 小选择适当的成型工艺。 2. 对于注射成型的聚乙烯制品就要求聚乙烯熔体流动速率要高，相对分子质量 分布要窄，长支链要相当小，这样才能提高聚乙烯制品的力学性能。而对于吹 塑成型的聚乙烯制品，则要求熔体流动速率要低，相对分子质量分布要宽一些， 以便有好的流动性，这样的制品表面就光滑。 3. 聚乙烯的结晶能力高，使制品在冷却后的收缩率高。因此，为了保证聚乙烯 制品的性能，就要选择合适的操作条件。
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4. 聚乙烯的熔体在空气中容易被氧化，而且温度越高氧化越严重，因此在加工 中应尽量避免熔体和氧直接接触，以免降解。 5. 聚乙烯因为存在环境应力开裂的现象，因此它在原料存放或成型加工时应避 免与脂肪烃、芳香烃、矿物油、醇类等化学药品接触。
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其他种类的PE
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3.通用塑料
3.1 聚乙烯部分
(PE－polyethylene)
聚乙烯的概述
聚乙烯是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，它是一种质量轻、无毒、具 有优良的耐化学腐蚀性、优良的电绝缘性以及耐低温性的热塑性聚合物，而且 易于加工成型，因此它被广泛地应用于电气工业、化学工业、食品工业、机械 制造业及农业等方面，其产量自20世纪60年代中期以来一直高居首位，约占世 界塑料总量的1/3。 最早出现的是低密度聚乙烯(LDPE)，由高压法合成。此后出现了低压法合成的 高密度聚乙烯(HDPE)，线型低密度聚乙烯(LLDPE)是乙烯与少量-烯烃配位聚 合得到的共聚物。还有超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、交联聚乙烯(CPE)等。