物流变课件

天然高聚物的主要用途
20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期
1910 年，美国正式工业化生产酚醛树脂，随后相继合成出丁苯 橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙烯 和聚氯乙烯，产量和品种在世界大战中得到快速发展。 1920年，H. Staudinger提出了‚高分子化合物的概念，建立了 大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。 1931年，W. H. Carothers提出高聚物溶解与合成的理论，同时 广泛研究了缩聚反应。 Flory也系统研究了高分子链行为和高分 子溶液理论。
合成高聚物的主要用途
世界三大合成材料产量(万吨)
21世纪展望 进入21世纪，材料科学的高速发展与高新技术的广泛 采用使高分子材料合成工业进人一个崭新的时期。
人类进入了高分子的时代
高分子已成为本世纪 最重要的材料
产量大、品种多、应用广
• 聚合物已成为用量最大的材料。 • 高分子材料的品种繁多，可以用于制备性能 优异的各种制品。 • 高分子材料已应用于国民经济所有的技术领 域和人们的日常生活之中
3. 我国高分子材料合成工业现状
我们古代祖先早已经使用各种天然高分子材料，创造了灿烂的 华夏文明。
19世纪末期才开始出现天然高分子加工工业。
1949年，我国主要合成树脂产量约200t，合成橡胶也约200t。
新中国成立后，我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到 大，发展至今已形成一个完整的工业体系。 目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成若干大型石油化工基地如 燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、高桥、辽阳等。
由于化学工程基础研究和相关工程技术薄弱，科研开发与工程 设计结合不够紧密，反应工程研究基础弱。
目前我国进口的主要高分子材料几乎与国内生产总量相当。
4. 我国高分子材料合成工业发展趋势
(1) 扩大产能及装臵大型化
近几十年来，石化工业不断向大型化、超大型化方向发展， 一定条件范围内，规模与成本成反比关系。 例如，乙烯装臵的经济规模已从l万吨/年，持续增长为30万t/ 年、60万t/年。在2l世纪将达到100万t/年以上．全球最大的单 系列聚丙烯装臵规模为95万t/年。 国内目前正在积极向大型化发展，多家企业正在将乙烯产能 扩大到60万-70万t/年，在建的聚烯烃装臵的规模大都在20万40万t/年的水平。
人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加 工制成。如粘胶纤维等
第二节
1. 塑料
高分子合成材料的品种和特性
塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制成一 定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。 它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。 其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发 生老化现象。 根据受热后的情况，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大 类。前者可反复受热软化或融化，后者经固化成型后，再受热 则不能熔化，强热则分解。 根据生产量与使用情况可以分为通用塑料和工程材料。
5. 高分子合成工业
(1) 基本原料：石油、天然气、煤炭等为原材料。
(2) 生产过程：包括石油开采、石油炼制、基本有机合成、高 分子合成、高分子合成材料成型等工业部门，提供主要的原料 -单体、溶剂、塑料添加剂等辅助原料。
(3) 高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体， 经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型 工业提供基本原料。因此基本有机合成工业、高分子合成工业 和高分子合成材料成型工业是密切相联系的三个工业部门。
添加剂 填充剂 （填料）
作
用
常用的各种添加剂 木粉、纸、棉屑、硅石、硅藻 土、云母、石棉、石金属粉、 玻璃纤维、和碳纤维等
不易挥发的高沸点的液体有机 化合物或低熔点的固体有机化 合物 硬脂酸盐、铅的化合物及环氧 化合物 硬脂酸及其盐类
含量 20%~ 50%
调整塑料的物理化学性能 提高材料强度 减少合成树脂的用量降低塑料成 本
• 初期的合成聚合物——聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、有机玻璃等 （20世纪30年代前） • 加聚产物——高压聚乙烯，1934年英国福西特和吉布森 • 缩聚产物——尼龙和聚酯，1935年美国卡罗瑟斯（Dupont) • 高分子溶液理论及分子量测定——50年代，美国弗洛里 • 金属有机络合引发剂的发明——50年代，齐格勒-纳塔 • 工程塑料的出现——50年代 • 功能高分子材料的出现和应用 • 高分子发展的新时代——新理论、新方法、新材料和新工艺
合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
6. 高分子合成材料成型加工工业简介
高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高 聚物或弹性体。它们必须经过成型加工才能够制成有用的材料 及其制品。
塑料的原料是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色 剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉 剂、紫外线吸收剂等）。
1925-1935年，逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念，诞生 了‚高分子化学‛这一新兴学科。反过来，它又有力地促进高 分子化合物的工业生产。
20世纪 40年代初，由于第二次世界大战所需橡胶数量巨大，大 力发展合成橡胶，奠定了石油化学工业的基础。
50年代以后， Ziegler-Natta 发现了由有机金属化合物和过渡金 属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、二烯烃聚合 为性能优良的高聚物，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
(Teflon)
优点：与通用塑料相比，工程塑料具有更优异的机械性能、电性能、 耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、耐候性等优点，比金属材 料轻，成型时能耗小，因此成为当今世界塑料工业发展中增长速度最 快的材料。 缺点：产量相对小，成本较高。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。 生产出的产品质臵档次低，且成本高，规模小，缺乏竞争力。 例如，1995年我国有涂料生产企业4544家，是美国的9倍，而人 均涂料年产量仅有美国的九分之一。 工业生产主体装臵的大部分工艺技术和关键设备是成套引进的， 但是还没有很好的消化吸收，继续创新能力不足。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
• 第一个人造高分子——硝酸纤维素（1845、瑞士舍恩拜恩） • 第一个合成高分子——酚醛树脂（1909、美国贝克兰） • 高分子概念的提出——20世纪20年代（德国施陶丁格） • 第一个合成橡胶——丁钠橡胶（1910年俄国列别捷夫）
例2. 一个年产10万t合成纤维工厂相当于200多万亩棉田的产量， 也相当于2000万多头绵羊的年产毛量，我国如能年产100万t合 成纤维，可节约2000多万亩土地，可养活3000-4000万人口。
2. 高分子合成材料发展简史
人类社会早期就开始了对天然高分子材料的利用，包括蚕丝、羊 毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。 早期，我国劳动人民利用天然桐油，经适当处理制成油漆。 19世纪中期，开始通过化学反应对天然高分子材料进行改性。 1839年，美国人发明了天然橡胶的硫化。 1855年，英国人由硝酸处理纤维素制得塑料(赛璐珞)，以后又相 继制成人造纤维。80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪 素塑料。它们又叫做半合成材料。 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
塑料成型重要的有：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成 型等。除模塑制品外，还有薄膜、人造革、泡沫塑料等。
塑料的组成
塑料 = 树脂 + 助剂
塑料助剂 塑料用助剂为改善塑料的使用性能或加工性能 而添加的物质。（填充剂、增塑剂、着色剂、稳 定剂、抗静电剂、润滑剂、偶联剂、发泡剂、阻 燃剂、交联剂、增韧剂、成核剂、分散剂、增强 剂等）。 稳定剂和润滑剂是塑料中必须加入的添加剂，其 他组分则根据塑料种类和用途的不同而有增减。
0.01%~ 0.02%
(1) 塑料
热固性塑料的主要成型方法
热塑性塑料的主要成型方法
(2)合成橡胶
合成橡胶制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂，包括 硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、 填充剂、着色剂等。增强剂与填充剂用量较大（20％）。
橡胶制品的制造过程
合成橡胶
橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料，其弹性变形量可达100 ％～1000％，而且回弹性好，回弹速度快。同时，橡胶还有一定的耐 磨性，很好的绝缘性和不透气、不透水性。它是常用的弹性材料、密 封材料、减震防震材料和传动材料。
（1）通用塑料：指一般用途的塑料。 PE、PP、PS、PVC 优点：成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品多样 缺点：机械性能和耐热性不高
聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯
（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。聚酰胺（ 尼龙）、PC、
聚甲醛（POM)、PBT/PET、聚苯醚（MPPO）、ABS、特氟隆
提高塑件的可塑性和柔软性但会 降低塑件的稳定性、介电性和机 械强度 抑制和防止塑料在加工和使用过 程中因受热、光及氧等作用而分 解变质 防止塑料在成型加工过程中粘附 在模具上 提高塑件的流动性
增塑剂
稳定剂
0.3%~ 0.5% 1%
润滑剂
着色剂 固化剂 促使合成树脂进行交联反应或加 快交联反应速度
有机颜料、无机盐料、染料
(2) 产品结构调整
我国目前的产品尚存在结构不合理，与国外相比，同样是聚乙烯 和聚丙烯我国仅有200多个牌号，而国外则超过数千种；低密度 聚乙烯国内有143个牌号的生产技术，经常生产的只有30个，而 且主要是通用膜、农膜、包装膜，其中占产量60％的薄膜牌号基 本上是‘大路货’。 (3) 加强高分子材料科学与工艺学的理论基础研究 (4) 催化剂的重大作用 催化剂的研究改进方向主要是提高催化效率以增加生产能力和 生产效率并降低成本，追求更高的催化效率仍然是合成材料技 术进步的重要目标。