塑料的组成与分类

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1.2塑料的热力学性能及在成型过程中的变化
• 1.2.1塑料的热力学性能
• 塑料的物理、力学性能与温度密切相关，温度变化时，塑料的受力 行为发生变化，呈现出不同的物理状态，表现出分阶段的力学性能特 点。塑料在受热时的物理状态和力学性能对塑料的成型加工有着非常 重要的意义。
• 1.塑料的热力学性能 • (1)热塑性塑料在受热时的物理状态 • 热塑性塑料在受热时常存在的物理状态为:玻璃态(结晶聚合物亦称
• 高分子聚合物没有精确、固定的相对分子质量。同一种高分子聚合 物的相对分子质量的大小并不一样，只能采用平均相对分子质量来描 述。
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1.1 高聚物的分子结构与特性
• 1.1.3高聚物的分子结构与特性
• 1.聚合物分子链结构示意图 • 如果聚合物的分子链呈不规则的线状(或者团状)，聚合物是由一根
显的流动，塑料开始进入茹流态变成茹流液体，通常也称之为熔体。 塑料在这种状态下的变形不具可逆性质，一经成型和冷却后，其形状 永远保持下来。 • (2)热固性塑料在受热时的物理状态 • 热固性塑料在受热时，由于伴随着化学反应，它的物理状态变化与 热塑性塑料明显不同。
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1.2塑料的热力学性能及在成型过程中的变化
• 或者说在高弹态温度下也不会有明显的弹性变形，但结晶型聚合物 一般不可能完全结晶，都含有非结晶的部分，所以它们在高弹态温度 阶段仍能产生一定程度的变形，只不过比较小而已。
• 3)黍占流态 • 当塑料受热温度超过T时，由于分子链的整体运动，塑料开始有明
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1.1 高聚物的分子结构与特性
• ①线性聚合物的物理特性为具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可溶 解，当温度升高时，则软化至熔化状态而流动，可以反复成型，这样 的聚合物具有热塑性。
• ②体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前 是可溶和可熔的，而一经硬化成型(化学交联反应)后，就成为不溶不 熔的固体，即便在更高的温度下(甚至被烧焦碳化)也不会软化，因此， 又称这种材料具有热固性。
晶区”(分子处于无序状态的区域)所组成，如图1-2所示。晶区所占的 质量分数称为结晶度，例如低压聚乙烯在室温时的结晶度为85 00~9000。通常聚合物的分子结构简单，主链上带有的侧基体积小、 对称性高，分子间作用力大，则有利于结晶;反之，则对结晶不利或 不能形成结晶区。结晶只发生在线性聚合物和含交联不多的体型聚合 物中。 • 结晶对聚合物的性能有较大影响。由于结晶造成了分子紧密聚集状 态，增强了分子间的作用力，所以使聚合物的强度、硬度、刚度、熔 点、耐热性和耐化学性等性能有所提高，但与链运动有关的性能如弹 性、伸长率和冲击强度等则有所降低。
• 1.1.4结晶型与非结晶型高聚物的结构及性能
• 聚合物由于分子特别大且分子间引力也较大，容易聚集为液态或固 体，而不形成气态。固体聚合物的结构按照分子排列的几何特征，可 分为结晶型和非结晶型(或无定形)两种。
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1.1 高聚物的分子结构与特性
• 1.结晶型聚合物 • 结晶型聚合物由“晶区”(分子处于有规则紧密排列的区域)和“非
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1.1 高聚物的分子结构与特性
• 一般的低分子物质的相对分子质量仅为几十至几百，如一个水分子 相对分子质量为18，而一个高分子聚合物的分子相对分子质量可达到 几万乃至几十万、几百万。原子之间具有很大的作用力，分子之间的 长链会蜷曲缠绕。这些缠绕在一起的分子既可互相吸引又可互相排斥， 使塑料产生了弹性。高分子聚合物在受热时不像一般低分子物质那样 有明显的熔点，从长链的一端加热到另一端需要时间，即需要经历一 段软化的过程，因此塑料便具有可塑性。
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1.1 高聚物的分子结构与特性
• 2.非结晶型聚合物 • 对于非结晶聚合物的结构，过去一直认为其分子排列是杂乱无章的、
相互穿插交缠的。但在电子显微镜下观察，发现无定形聚合物的质点 排列不是完全无序的，而是大距离范围内无序，小距离范围内有序， 即“远程无序，进程有序”。体型聚合物由于分子链间存在大量交联， 分子链难以作有序排列，所以绝大部分是无定形聚合物。
渗出物，如松脂。 • 合成树脂是由一种或几种简单化合物通过聚合反应而生成的一种高
分子化合物，也叫聚合物，这些简单的化合物也叫单体。塑料的主要 成分是树脂，而树脂又是一种聚合物，所以分析塑料的分子结构实质 上是分析聚合物的分子结构。
• 1.1.2高分子与低分子的区别
• 高分子聚合物具有巨大的相对分子质量。
根分子链组成的，则称为线型聚合物，如图1-1(a)所示。如果在大分 子的链之间还有一些短链把它们连接起来，成为立体结构，则称为体 型聚合物，如图1-1(b)所示。此外，还有一些聚合物的大分子主链上 带有一些或长或短的小支链，整个分子链呈枝状，如图1-1(c)所示， 称为带有支链的线型聚合物。 • 2.聚合物的性质 • 聚合物的分子结构不同，其性质也不同。
结晶态)、高弹态和茹流态，图1-3所示为线型无定形聚合物和线型结 晶型聚合物受恒定压力时变形程度与温度关系的曲线，也称热力学曲 线。
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1.2塑料的热力学性能及在成型过程中的变化
• 1)玻璃态 • wenku.baidu.com料处于温度Tg以下的状态，为坚硬的固体，是大多数塑件的使
用状态。Tg称为玻璃化温度，是多数塑料使用温度的上限。Tb是聚合 物的脆化温度，是塑料使用的下限温度。 • 2)高弹态 • 当塑料受热温度超过TF时，由于聚合物的链段运动，塑料进入高弹 态。处于这一状态的塑料类似橡胶状态的弹性体，仍具有可逆的形变 性质。 • 从图中曲线1可以看到，线型无定形聚合物有明显的高弹态，而从 曲线2可看到，线型结晶聚合物无明显的高弹态，这是因为完全结晶 的聚合物无高弹态。
第1章 塑料概述
• 1.1高聚物的分子结构与特性 • 1.2塑料的热力学性能及在成型过程中的变化 • 1.3塑料的组成与分类 • 1.4塑料的工艺性能 • 1.5常用塑料
1.1 高聚物的分子结构与特性
• 1.1.1树脂简介
• 树脂分为天然树脂和合成树脂。 • 天然树脂是天然的固体或半固体无定型不溶于水的物质，常为植物