高分子合成材料PPT
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代化合物、芳烃和高沸点的脂肪烃能使之溶胀， 高温下才能溶解 易被氧化：因为主链上有许多带甲基的叔碳原子， 叔碳原子上的氢易受氧攻击，所以比PE容易被氧 化 耐热性好：由于空间位阻效应，其Tg大于PE。可 在130℃下使用，可以煮沸消毒，用作耐温管道、 蒸煮食品包装膜、医疗器械等；
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9.2.2 聚氯乙烯
➢ 规模：世界PVC年产量约2000万吨，仅次于PE。 ➢ 聚合方法：悬浮法、乳液法、本体法，其中悬浮法为
主，约占70%。 ➢ 基本性能： 平均分子量3~10万，高分子PVC的分子量25万， 20℃以下相对密度1.4。 纯PVC的软化温度：65~85℃，120~150℃开始少量分
➢ 性能：LDPE的电绝缘性能良好，基本不受温度和 频率的影响，力学性能良好，热性能、透气性能、 耐老化性能也都不差；
➢ 应用：农用薄膜、地膜，少部分用于各种轻重包装， 如食品袋、货物袋、工业包装袋，各种管材、电绝 缘层
➢ 改性： 通过辐射交联的方法提高：LDPE的耐热性及蠕变
性； 与PP等塑料或橡胶进行共混改性，提高热封性、韧
纤维的特征：高分子主链中有刚性基团，分子间 有氢键，无支化或立体不规则的侧基。
塑料：结构和性能介于橡胶和纤维之间。
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➢ 分类：
9.2 塑料
根据加工条件下的流变性能:可分为热塑性塑料和 热固性塑料。
• 热塑性塑料：是指在特定温度范围内具有可反复
加热软化、冷却硬化特性的塑料品种；
• 热固性塑料：是指在特定温度下加热或通过加入
固化剂可发生交联反应变成不溶不熔塑料制品的塑 料品种。
按实用:分为通用塑料、工程塑料、特种塑料
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1） 通用塑料
➢ 产量大、用途广、价格便宜，大量用在杂货、 包装、农用和一般零件等方面，
➢ 通用塑料最重要的品种：“四烯、三醛和二酯” 四烯：以石油工业生产的α-烯烃单体为原料生产
的PE、PVC、PP、PS，是通用塑料的四大品种， 其总产量为全部塑料的80%； 三醛：酚醛、脲醛、密醛（三聚氰酸-甲醛）热 固性树脂； 二酯：不饱和聚酯和聚氨酯
第九章 高分子合成材料
➢ 学习目的 掌握高分子合成材料的分类、合成工艺、性能特 点。
➢ 学习重点 各类塑料的性能特点。
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9.1 概述
➢ 高分子材料根据物理化学性质分为橡胶、塑料和 纤维三大类。
➢ 橡胶、纤维、塑料的主要差别：分子链中是否存 在刚性基团、分子链上的侧基大小、分子间力的 强度。
橡胶特征：高分子链中无刚性基团，存在大的侧 基和缺乏强的分子间力。
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3） 特种塑料
➢ 特点：大多价格高、具有耐热、自润滑等特异性 能，构成特殊的应用领域。
➢ 品种：如氟塑料、硅塑料、聚酰亚胺等
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9.2.1 聚乙烯
生产规模：约占世界塑料总产量的1/3 种类：高压PE、低压PE、线型低密度PE、超低
密度PE、超高分子PE、改性PE。
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1. 低密度聚乙烯（LDPE）
性、耐穿刺性、耐环境应力龟裂性、机械强度。
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2. 高密度聚乙烯（HDPE）
➢ 合成：HDPE也称低压聚乙烯，乙烯单体聚合时 若采用齐格勒-纳塔催化体系，则在常压或 0.3~0.4MPa；若采用金属络合物、金属氧化物则 常在10MPa以下，聚合反应按离子聚合反应历程， 工业上用溶液聚合法，调节剂采用氢，溶剂用汽 油，反应温度50~70℃。
➢ 改性方法：化学改性、物理改性、共混改性 化学改性：共聚改性和接枝改性 • 与醋酸乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸等单
体共聚，提高加工性； • 侧链上引入另外的基团或聚合物。
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改性PVC
物理改性：添加各种助剂或进行填充、共混、增 强。
• 增塑剂：含量为0~5%的硬质PVC，含量>25%为 软质PVC
➢ 性能：表9-1 LDP源自文库与HDPE性能比较 ➢ 用途：用于包装、薄膜、中空容器、注塑容器、
渔网丝、管材、机械零件等
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3.线型低密度聚乙烯(LLDPE)
➢ 合成：在二氧化硅为载体的铬化合物高效催化剂 或用钛、钒为载体的铬化合物的催化体系存在下， 使乙烯与少量的α烯烃共聚，形成在线型乙烯主链 上，带有非常小的共聚单体支链的分子结构。
解，160-180℃大量分解，200℃完全分解； 化学稳定性良好，耐一般的酸、碱腐蚀，主要溶剂有：
二氯乙烷、环己酮、四氢呋喃。 由于PVC中含有氯离子，其阻燃性能优于PE、PP ➢ 应用：PVC主要用于建筑管材、门窗、装饰材料。
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改性PVC
➢ 目的：改善PVC成型加工性差、耐老化性差、易 变脆、变硬、龟裂、韧性不好、耐寒性不佳；
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2）工程塑料
➢ 特点：具有相当的强度和刚性，可用作结构材料、 机械零件、高强度绝缘材料等。可细分为
➢ 分类： 单纯热塑性树脂：如聚甲醛、聚碳酸酯、尼龙、
聚砜以及PPO（聚苯醚）、PPS（聚苯硫醚）、 ABS等； 单纯热固性树脂：如环氧、酚醛、不饱和聚酯、 聚酰亚胺等； 纤维增强树脂基复合材料：即以增强纤维及其织 物为增强材料，以①②类塑料等为基体的复合材 料，如GF/UP、CF/EP、GF/PP等
➢ 性能：抗张强度、抗撕裂强度、耐环境应力开裂 性、耐低温性、耐热性和耐穿刺性，均优于 HDPE和LDPE。
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4.超高分子聚乙烯(UHMWPE)
➢ 合成：低压聚合法、淤浆法、气相法等 ➢ 性能：分子量>100万，分子结构与HDPE基本相
同，也是线型分子结构。具有突出的高模量、高 韧性、高耐磨（已知塑料中名列第一）、自润滑 性好、密度低、制造成本低廉等特征。但耐热性 差（使用温度<100℃)，耐低温性能优良（脆化温 度低于-80℃） ➢ 应用：耐磨、耐强腐蚀零部件、体育器材、汽车 部件、FRP
• 加入木粉降低密度，加入铜、铝提高导电性，加 入碳酸钙提高硬度、降低成本，赤泥可改善耐热、 光老化性能；
共混改性：加入一种或两种高聚物共混得到“高 分子合金”改善PVC的流动性或冲击性能。
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9.2.3 聚丙烯
➢ 合成：低压定向配位聚合（溶剂法、溶液法、气 相法和本体法），采用最多的是本体聚合法。
➢ 种类：由于在主链上每隔一个碳原子有一个甲基 侧基，于是存在异构现象，其全同PP、间同PP和 无规PP，其性能有较大差别。常用的的全同PP， 具有较高的结晶度。无规PP主要作为填充母体材 料载体或增韧剂。
➢ 表9-4 三种PP性能比较
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1）PP的主要性质
密度：约为0.9，塑料中最轻； 化学稳定性好：在室温溶剂不能溶解PP，只有卤
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9.2.2 聚氯乙烯
➢ 规模：世界PVC年产量约2000万吨，仅次于PE。 ➢ 聚合方法：悬浮法、乳液法、本体法，其中悬浮法为
主，约占70%。 ➢ 基本性能： 平均分子量3~10万，高分子PVC的分子量25万， 20℃以下相对密度1.4。 纯PVC的软化温度：65~85℃，120~150℃开始少量分
➢ 性能：LDPE的电绝缘性能良好，基本不受温度和 频率的影响，力学性能良好，热性能、透气性能、 耐老化性能也都不差；
➢ 应用：农用薄膜、地膜，少部分用于各种轻重包装， 如食品袋、货物袋、工业包装袋，各种管材、电绝 缘层
➢ 改性： 通过辐射交联的方法提高：LDPE的耐热性及蠕变
性； 与PP等塑料或橡胶进行共混改性，提高热封性、韧
纤维的特征：高分子主链中有刚性基团，分子间 有氢键，无支化或立体不规则的侧基。
塑料：结构和性能介于橡胶和纤维之间。
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➢ 分类：
9.2 塑料
根据加工条件下的流变性能:可分为热塑性塑料和 热固性塑料。
• 热塑性塑料：是指在特定温度范围内具有可反复
加热软化、冷却硬化特性的塑料品种；
• 热固性塑料：是指在特定温度下加热或通过加入
固化剂可发生交联反应变成不溶不熔塑料制品的塑 料品种。
按实用:分为通用塑料、工程塑料、特种塑料
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1） 通用塑料
➢ 产量大、用途广、价格便宜，大量用在杂货、 包装、农用和一般零件等方面，
➢ 通用塑料最重要的品种：“四烯、三醛和二酯” 四烯：以石油工业生产的α-烯烃单体为原料生产
的PE、PVC、PP、PS，是通用塑料的四大品种， 其总产量为全部塑料的80%； 三醛：酚醛、脲醛、密醛（三聚氰酸-甲醛）热 固性树脂； 二酯：不饱和聚酯和聚氨酯
第九章 高分子合成材料
➢ 学习目的 掌握高分子合成材料的分类、合成工艺、性能特 点。
➢ 学习重点 各类塑料的性能特点。
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9.1 概述
➢ 高分子材料根据物理化学性质分为橡胶、塑料和 纤维三大类。
➢ 橡胶、纤维、塑料的主要差别：分子链中是否存 在刚性基团、分子链上的侧基大小、分子间力的 强度。
橡胶特征：高分子链中无刚性基团，存在大的侧 基和缺乏强的分子间力。
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3） 特种塑料
➢ 特点：大多价格高、具有耐热、自润滑等特异性 能，构成特殊的应用领域。
➢ 品种：如氟塑料、硅塑料、聚酰亚胺等
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9.2.1 聚乙烯
生产规模：约占世界塑料总产量的1/3 种类：高压PE、低压PE、线型低密度PE、超低
密度PE、超高分子PE、改性PE。
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1. 低密度聚乙烯（LDPE）
性、耐穿刺性、耐环境应力龟裂性、机械强度。
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2. 高密度聚乙烯（HDPE）
➢ 合成：HDPE也称低压聚乙烯，乙烯单体聚合时 若采用齐格勒-纳塔催化体系，则在常压或 0.3~0.4MPa；若采用金属络合物、金属氧化物则 常在10MPa以下，聚合反应按离子聚合反应历程， 工业上用溶液聚合法，调节剂采用氢，溶剂用汽 油，反应温度50~70℃。
➢ 改性方法：化学改性、物理改性、共混改性 化学改性：共聚改性和接枝改性 • 与醋酸乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸等单
体共聚，提高加工性； • 侧链上引入另外的基团或聚合物。
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改性PVC
物理改性：添加各种助剂或进行填充、共混、增 强。
• 增塑剂：含量为0~5%的硬质PVC，含量>25%为 软质PVC
➢ 性能：表9-1 LDP源自文库与HDPE性能比较 ➢ 用途：用于包装、薄膜、中空容器、注塑容器、
渔网丝、管材、机械零件等
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3.线型低密度聚乙烯(LLDPE)
➢ 合成：在二氧化硅为载体的铬化合物高效催化剂 或用钛、钒为载体的铬化合物的催化体系存在下， 使乙烯与少量的α烯烃共聚，形成在线型乙烯主链 上，带有非常小的共聚单体支链的分子结构。
解，160-180℃大量分解，200℃完全分解； 化学稳定性良好，耐一般的酸、碱腐蚀，主要溶剂有：
二氯乙烷、环己酮、四氢呋喃。 由于PVC中含有氯离子，其阻燃性能优于PE、PP ➢ 应用：PVC主要用于建筑管材、门窗、装饰材料。
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改性PVC
➢ 目的：改善PVC成型加工性差、耐老化性差、易 变脆、变硬、龟裂、韧性不好、耐寒性不佳；
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2）工程塑料
➢ 特点：具有相当的强度和刚性，可用作结构材料、 机械零件、高强度绝缘材料等。可细分为
➢ 分类： 单纯热塑性树脂：如聚甲醛、聚碳酸酯、尼龙、
聚砜以及PPO（聚苯醚）、PPS（聚苯硫醚）、 ABS等； 单纯热固性树脂：如环氧、酚醛、不饱和聚酯、 聚酰亚胺等； 纤维增强树脂基复合材料：即以增强纤维及其织 物为增强材料，以①②类塑料等为基体的复合材 料，如GF/UP、CF/EP、GF/PP等
➢ 性能：抗张强度、抗撕裂强度、耐环境应力开裂 性、耐低温性、耐热性和耐穿刺性，均优于 HDPE和LDPE。
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4.超高分子聚乙烯(UHMWPE)
➢ 合成：低压聚合法、淤浆法、气相法等 ➢ 性能：分子量>100万，分子结构与HDPE基本相
同，也是线型分子结构。具有突出的高模量、高 韧性、高耐磨（已知塑料中名列第一）、自润滑 性好、密度低、制造成本低廉等特征。但耐热性 差（使用温度<100℃)，耐低温性能优良（脆化温 度低于-80℃） ➢ 应用：耐磨、耐强腐蚀零部件、体育器材、汽车 部件、FRP
• 加入木粉降低密度，加入铜、铝提高导电性，加 入碳酸钙提高硬度、降低成本，赤泥可改善耐热、 光老化性能；
共混改性：加入一种或两种高聚物共混得到“高 分子合金”改善PVC的流动性或冲击性能。
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9.2.3 聚丙烯
➢ 合成：低压定向配位聚合（溶剂法、溶液法、气 相法和本体法），采用最多的是本体聚合法。
➢ 种类：由于在主链上每隔一个碳原子有一个甲基 侧基，于是存在异构现象，其全同PP、间同PP和 无规PP，其性能有较大差别。常用的的全同PP， 具有较高的结晶度。无规PP主要作为填充母体材 料载体或增韧剂。
➢ 表9-4 三种PP性能比较
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1）PP的主要性质
密度：约为0.9，塑料中最轻； 化学稳定性好：在室温溶剂不能溶解PP，只有卤