聚合物(polymer)的基础知识

聚合物(polymer)的基础知识
聚合物(polymer)，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的[塑料](plastics)或树脂(resin)。

聚合物是由许多较小而结构简单的小分子(monomer)，藉共价键来组合而成的。

聚合物的种类繁多，一般若是以对热之变化来分类，它可以分为两大类︰
一、热固性塑料(Thermoset plastics)︰指的是加热后，会使分子构造结合成网状型态，一但结合成网状聚合体，即使再加热也不会软化，显示出所谓的[非可逆变化]，是分子构造发生变化(化学变化)所致。

二、热塑性塑料(Thermo plastics)︰指加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料，即可运用加热及冷却，使其产生[可逆变化](液态←→固态)，是所谓的物理变化。

热塑性塑料又可再区分为泛用塑料、泛用工程塑料、高性能工程塑料等三类。

PE属于结晶性的聚合体，结晶对塑料的影响：1.主要是尺寸不能固定，用射出成型的较少，很难做精密零件。

PP有二次结晶的问题
食用塑料必须加入抗氧化剂，因氧气透过材质影响产品品质，所以用防腐剂抗氧化。

高压阀压出来的是低密度乙烯，低压阀压出来的是高密度乙烯。

MPS+PC+PBT做汽车保险杠
结构式： -[-CH2-CH2-]-n
英文名称:Polyethylene
比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6% 成型温度：140-220℃
聚乙烯是最结构简单的高分子。

它是由重复的–CH2–单元连接而成的。

聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。

聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。

鉴别：用牙咬，无异味，软；用火烧，味同蜡烛。

PE特性
聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，绝缘性好，密封性较好，透明，软，不耐高温。

具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，盛装物不变色，化学药剂很难清洗。

能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。

缺点:不耐高温（熔点140℃），易崩解，不宜二次加工，易变型，有渗透性，很难印刷。

成型性能
1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,
料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形
2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷
却系统.
3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤.
4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.
5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂.
PE种类
（1）LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯（2）LLDPE：线形低密度聚乙烯
（3）MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂（4）HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯
（5）UHMWPE：超高分子量聚乙烯（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）
（7）乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃（如辛烯POE、环烯烃）的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH）
分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。

应用
LDPE的主要消费领域是薄膜（包括农膜），其它应用于注塑及电线电缆等领域。

HDPE的主要应用领域是中空吹塑、薄膜制品和注塑。

HDPE适用于生产各类中空容器，如牛奶瓶、果汁瓶、化装品瓶、药瓶、洗涤剂及食品容器、工业瓶等。

化妆品主要用作软管，一般软管选择多层PE，通常第1层PE,中间EVOH（有极性，封尾性能较好。

），第3层PE. 利用在化妆品里大多是不透明的，因化妆品大多原料是畏光的。

结构式：CH3 -[CH2-CH]-n
英文名称为Polypropylene，简称PP
PP是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。

聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯，等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂，结晶度高达95%以上，分子量在8~15万之间，无规聚丙烯在室温下是非结晶的，应用较少。

以下介绍的聚丙烯主要为等规聚丙烯。

一、聚丙烯的特性
（1）物理性能：聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有
0.90~.0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。

对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约8~15万之间。

成型性好，但因收缩率大，厚壁制品易凹陷。

制品表面光泽好，易于着色。

（2）力学性能：聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比HDPE高，但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差。

PP最突出的性能就是抗弯曲疲劳性。

缺点：受热易黄化，裂解，碳化，易出现二次结晶（收缩），夏天包材易变型，遇热膨胀，不能烫金。

（3）热性能：PP具有良好的耐热性，熔点在164~170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的，150℃也不变形。

脆化温度为-35℃。

耐寒性不如聚乙烯。

（4）化学稳定性：聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。

但低分子量的脂肪烃（ting）、芳香烃和氯化烃等能使PP软化和溶胀，
（5）电性能：聚丙烯的高频绝缘性能优良，可以用来制作受热的电气绝缘制品。

它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。

抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。

（6）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、碳黑等填料可以改善其耐老化性能。

二、聚丙烯的成型加工
聚丙烯的成型加工性好，成型的方法很多，如注塑、吹塑、真空热成型、涂覆、旋转成型、熔接、机加工、电镀和发泡等，并可在金属表面喷涂。

其中注塑成型的比例大，注塑温度在180~200之间，注塑压力在68.6~137.2MPa，模具温度为40~60℃。

预干燥温度在80℃左右。

应避免PP长时间与金属壁接触。

聚丙烯的二次加工性很好，其印刷性比聚乙烯好，照相凸版，胶版、平凹板等印刷方法均可使用，要获得良好的良好的耐热、耐油、耐水等要求的印刷性能，须经电晕放电处理等再行印刷。

三、聚丙烯的用途
（1）薄膜制品：聚丙烯薄膜制品透明而有光泽，它分为吹膜薄膜、流延薄膜（CPP）、双向拉伸薄膜（BOPP）等。

（2）注塑制品：可用于汽车、电气、机械、仪表、无线电、纺织、国防等工程配件，日用品，周转箱，医疗卫生器材，建筑材料。

（3）挤塑制品：可做管材、型材、单丝、渔用绳索。

打包带、捆扎绳、编织袋，纤维，复合涂层，片材，板材等。

吹塑中空成型制品各种小型容器等。

（4）其它：低发泡、钙塑板，合成木材，层压板，合成纸，高发泡可作结构泡沫体。

聚苯乙烯 (PS)
结构式：C6H5-[CH=CH2]-n
产品英文名：Styrene;Styrol;Vinylbenzene
聚苯乙烯是由苯乙烯单体（SM）聚合而成的，可由多种合成方法聚合而成，目前工业上主要采用本体聚合法和悬浮聚合法。

PS是一种热塑性非结晶性的树脂，主要分为通用级聚苯乙烯（GPPS、俗称透苯）、抗冲击级聚苯乙烯（HIPS、俗称改苯）和发泡级聚苯乙烯（EPS）。

性能
PS主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型聚合物。

由于苯环存在，PS具有较高的Tg（80～82℃），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。

聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能。

另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。

热性能：最高工作温度为60～80℃。

当加热至Tg以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，这就使其热成型提供方便。

PS的热变形温度为70～80℃，脆化温度为-30℃，PS在高真空和330～380℃下剧烈降解。

机械性能：PS的分子量过高，加工困难，所以通常聚苯乙烯的分子量为5～20万。

PS的机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。

PS的透明性好，透光率达88～92%，仅次于丙烯酸类聚合物。

故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。

PS有主要缺点是性脆和耐热性低。

对PS进行改性，如橡胶改性的高抗冲PS（HIPS）；MMA-丁二烯-苯乙烯（MBS）；A（丙烯腈）B（丁二烯）S ，在工业上应用最广泛的是A BS塑料。

成型加工
聚苯乙烯流动性好，加工性能好，易着色，尺寸稳定性好。

可用注塑、挤塑、吹塑、发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制件。

特别适用于注塑成型，注塑成型时物料一般可不经过干燥直接使用。

但为了提高制品质量，可在55℃~70℃鼓风烘箱内预干燥1~2h。

具体加工条件大致为：料筒温度200℃左右，模具温度60~80℃，注塑温度170℃至220℃，注塑压力比为1.6~4.0。

成型后的制品应在红外线灯或鼓风烘箱内，于70℃恒温处理2~4h。

用途
通用级聚苯乙烯，可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装饰品、果盘、光学零件（如三棱镜、透镜）透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件，电频电容器薄膜，高频绝缘材料、电视机等集装箱、波导管，化工容器等。

悬浮聚合树脂可制成不同密度的泡沫塑料，用作绝热、隔音、防震、漂浮、包装材料，软木代用品，预发泡体可作水过滤介质及制备轻质混凝土，低发泡塑料可制成合成木材做家具等。

高抗冲击级聚苯乙烯（HIPS）可注塑或挤塑成各种制品，适合家电产品外壳，电器用品、仪器仪表配件、冰箱内衬、板材、电视机、收录机、电话机壳体、文教用品、玩具、包装容器、日用品、家具、餐具、托盘、餐具、结构泡沫制品等。

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)
结构式：
聚对苯二甲酸乙二醇酯，又称聚酯，英文名polyethylene terephthalate(简称PET)
聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。

性能
分子结构的高度对称性和对亚苯基链的刚性，使此聚合物具有高结晶度、高熔融温度和不溶于一般有机溶剂的特点，熔融温度为257～265℃；
PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。

在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。

PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好，具有很好的光学性能。

成型性能
1.由于PET大分子中含有脂基，具有一定的亲水性，粒料在高温下对水比较敏感，当水份含量超过极限时，在加工中PET分子量下降，制品带色、变脆。

困此，在加工前必须对物料进行干燥。

2.PET成型温度高，且料温调节范围窄（260－300℃），但熔化后，流动性好，故工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。

机械强度及性能注射后不高，必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。

模具温度准确控制，是防止翘曲。

变形的重要因素，因此建议采用热流道模具。

模具温度高，否则会引起表面光泽差和脱模困难。

PET 经过拉伸吹塑成型工艺生产的高强度、高透明的塑料瓶,常用的容量范围可以从几十mL 到几L瓶;透明度和光泽度好、有很好的可塑性、耐冲击性和及尺寸稳定性、化学性能好、阻气性好;触感柔软等优点。

主要用途
薄膜片材方面：各类食品、药品的包装材料；纺织品、精密仪器的高档包装材料；录音带、电影胶片及感光胶片等的基材；电气绝缘材料、柔性印刷电路板等电子领域和机械领域。

包装瓶的应用：由最初的碳酸气饮料发展到现在的啤酒瓶、调味品瓶、药品瓶、化妆品瓶等。

电子电器:制造连接器、线圈绕线器、集成电路外壳、变压器外壳、电视机配件、调协器、开关、计时器外壳、自动熔断器、和继电器等。

汽车配件：如配电盘罩、发火线圈、各种阀门、排气零件、分电器盖，计量仪器罩壳。

也可利用PET优良的装性、表面光泽及刚性，制造汽车的外装零件。

机械设备：制造齿轮、凸轮、泵壳体、电动机框架和钟表零件，也可用作微波烘箱烤盘、各种项棚，户外广告牌和模型等
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (有机玻璃)
结构式：
英文名称:Polymethyl Methacrylate
比重:1.18克/立方厘米成型收缩率:0.5-0.7% 成型温度：160-230℃
由甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合而制得的热塑性树脂，多为无定形聚合物，分子量常高达100万。

性能
透明性极好,强度较高,有一定的耐热耐寒性,耐腐蚀,绝缘性良好,综合性能超过聚苯乙烯,但质脆,易熔于有机溶剂,如作透光材料,其表面硬度稍低,容易擦花.适于制作透明绝缘零件和强度一般的零件.
成型性能
1.无定形料,吸湿大,需干燥,不易分解,流动性中等,易发生填充不良,粘模,收缩,熔接痕等.
2.宜高压注射,在不出现缺陷的条件下取高料温,高模温,以增加流动性,降低内应力,改善透明性及强度。

其中注射温度的影响大于注射压力，但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。

注射温度范围较宽，熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，因此料温调节范围宽，工艺性较好。

故改善流动性，可从注射温度着手。

冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷。

模具浇注系统表面应光洁,脱模斜度大,顶出均匀.同时设排气口,以防出现起泡。

用途
PMMA作为性能优异的透明材料广泛应用于各种灯具、照明器材、光学玻璃、各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘、光导纤维、商品广告橱窗、广告牌、飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃、各种医用、军用、建筑用玻璃等领域。

近年来，随着PMMA改性与复合材料技术进展，PMMA的应用领域不断扩展。

丙烯腈-苯乙烯树脂(AS)(SAN)
结构式：
英文名：Acrylonitrile-styrene resin
丙烯腈-苯乙烯共聚物又称AS或SAN树脂，它是以丙烯腈和苯乙烯为原料用悬浮法聚合，是用热引发或引发剂引发均可，也可采用乳液聚合法制得。

性能
AS树脂为无色或微黄色透明的珠粒或颗粒料，比聚苯乙烯有较高的冲击强度，并改善了耐热性、耐油性、耐化学腐蚀和抗应力开裂性能，比ABS有较好的耐气候性，最高的使用温度为75～９０℃，与ＧＰＰＳ（通用级聚苯乙烯）相比，机械强度好，透明度相当，不溶于酮类和某些芳烃。

树脂本身无毒。

但含有丙烯腈单体，而丙烯腈毒性较大。

可造成肾脏损伤以及血液生化改变。

慢性动物实验证实对肾、脑、统和肾脏损伤作用，甚至引起肿瘤。

而且，树脂中的丙烯腈会向食品迁移、迁移量与残留量呈显著的线性相关。

因此，食品容器、包装材料用丙烯腈-苯乙烯成型品卫生标准规定，丙烯腈溶出量在50mg/kg以下。

成型加工
ＡＳ树脂的成型加工方法与聚苯乙烯相同，以注塑、挤塑、发泡成型等方法加工成制品。

ＡＳ粒料在加工前还须在７０～８５℃下预干燥，注塑温度为１６０～２００℃，压力为９０～１０４℃。

ＡＳ树脂的成型加工性好，对增强的ＡＳ可注塑、挤塑、模压、层压、可真空成型、机加工、粘接、电镀。

ＡＳ树脂的用途
可共生产耐油性机械零件、油箱、车灯、仪表板、仪表透镜、各种开关按钮等，也用于盘子、杯子、餐具、化妆品和家用电器配件，如电风扇叶片、电磨器、磁带盒等，汽车工业配件，如蓄电池用的瓶壳等。

增强的ＡＳ树脂用于汽车仪表盘、把手等，电子电器部件与外壳，计算机、电动工具、文教用品等配件，机械零件如滑轮风扇、叶轮、照相机部件等。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)
结构式：
英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene
比重:1.05克/立方厘米成型收缩率:0.4-0.7% 成型温度：200-240℃
ABS塑料的主体是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。

物化性能
为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味，吸水率低。

具有优良的物理机械性能，极好的低温抗冲击性能，优良的电性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐化学性、染色性（很容易着色）。

易于加工成型。

ABS耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，易溶于醛、酮、酯及某些氯化烃中。

ABS的缺点是可燃，热变形温度较低，耐侯性较差。

燃烧特点：易燃；离火继续燃烧；火焰黄色，浓黑烟；软化，起泡；丙烯腈味。

溶解性能：可溶溶剂：二氯甲烷；不溶溶剂：醇类、脂肪烃、水.
成型性能
1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥
80-90度,3小时. （甲烷+氧聚合）
2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.
3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

级别与用途
ABS按用途不同可分为通用级(包括各种抗冲级)、阻燃级、耐热级、电镀级、透明级、结构发泡级和改性ABS等。

通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、电话等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电子部件，如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品；结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等；耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等；电镀级用于制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明级用于制造度盘、冰箱内食品盘等。

化妆品用做口红中束心，拉链，齿轮。

结晶后的光滑性，摩擦系数较强。