常见聚合物材料综述

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NR的主要成分为橡胶烃,还包括少量的蛋 白质、丙酮抽出物、水分、水溶物、灰分。 一般天然橡胶(三叶橡胶)的橡胶烃是由 含98%以上的顺式1,4聚异戊二烯组成, NR的相对分子质量约为70万,相对分子质 量分布范围较宽,这是它既有良好的物理 机械性能,又有良好加工性能的原因。 异戊橡胶(IR)的分子结构与天然橡胶相 同,性能也相似,故有“合成天然橡胶” 之称。IR的用途与NR相同。
或MoO3为催化剂的离子聚合,所得产物
支链较少,分子链等规度较高,属高密 度聚乙烯。

(3)低压法聚乙烯(HDPE):反应温 度85~100℃,反应压力常压~2MPa,
采用Ziegler-Natta的络合配位聚合。
PE 的主要产品质量指标是密度和熔融指 数。 PE 的力学性能在很大程度上取决于 聚合物的分子量、支化度和结晶度。 LDPE的熔点为105110 oC,HDPE的熔点 为132135 oC。 聚乙烯的成型加工性能良好,成型前无 需干燥。

NR是直接用田间胶乳或保存胶乳来制造 的,其制法是将胶乳稀释后,加入稀醋 酸液进行凝固,然后经过压片、干燥、 打包等处理。 NR通常包括烟片、绉片、颗粒胶等许多 品种,其制法各有不同。 烟片胶是由天然胶乳经酸凝固、压片, 然后熏烟干燥制成。其物理机械性能较 好,保存期较长,是天然橡胶中最好的 品种。

常用的热固性塑料
酚醛树脂(PF)

PF是一种重要的热固性塑料,可由苯酚 和甲醛聚合得到:当甲醛/苯酚摩尔比大 于1在碱性条件下,得到的是碱法酚醛树 脂,又叫热固性酚醛树脂;当甲醛/苯酚 摩尔比小于1在酸性性条件下,得到的是 酸法酚醛树脂,又叫热塑性酚醛树脂。
PF的固化过程可表示如下:
热固性(甲阶段)酚醛树脂为粘稠黄色半 透明液体,热塑性酚醛树脂为类似于松香 的固体。 PF 具有极性的酚羟基和醚键,易吸水,经 交联后形成的体型结构会将极性的酚羟基 包围在网状结构内,极性显示不出来,从 而表现出较好的电绝缘性,广泛应用于电 器产品。 木粉填充的酚醛塑料制品(俗称电木), 电绝缘性能好,成型性能好。

(2)光气法:采用双酚A和光气在氢氧化 钠或吡啶和溶剂存在下,反应制得PC。采 用相对分子质量调节剂,分子量控制在10 万左右。 PC具有极好的冲击强度,耐热性,长期使 用温度可达130 oC,同时,又具有良好的 耐寒性,脆化温度为-100 oC。(耐环境应 力开裂性差,缺口敏感性高)。

虽然 PC的吸水率低,但成型前应进行严格 干 燥 。 PC 的 熔 融 温 度 高 , 成 型 温 度 高 (240300 oC),且接近分解温度,因此成 型困难。 PC 的流动特性接近牛顿流体,其 粘度对温度十分敏感。在实际成型操作中 常采用“三高两低”的方法:即注射温度 高、模具温度高、热处理温度高;注射压 力低、塑化压力低。 PC脱模后最好经过热处理。

3. 聚丙烯(Polypropylene-PP) 聚丙烯的性能与聚乙烯相近,但密度较 小,耐热性较好、透明性较高、力学强 度较高,但耐低温性能、耐老化性能较 聚乙烯差。 成型前一般不用干燥;成型温度范围宽 (成型温度在200300 oC),流动性好,熔 点160175℃,分解温度350℃: PP 熔体的粘度对剪切速率的依赖性比对 温度的依赖性大。

氨基树脂
氨基树脂是含有胺基或酰胺基的单体与 甲醛反应生成的一类热固性树脂,主要 品种有脲醛树脂( UF)和三聚氰胺甲醛 树脂(MF)。 氨基塑料突出的特点是可制成色泽鲜艳 的制品,为塑料餐具和桌面装饰层压板 的主要材料。脲醛塑料俗称电玉。

环氧树脂(EP)
环氧树脂(EP)目前最重要的品种为双酚A和环 氧氯丙烷合成的环氧树脂。环氧树脂粘接力强, 又能低温低压固化,因此广泛用作粘合剂。 EP可采用脂肪族或芳香族多元胺等有机多元胺, 顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐等有机多元酸酐, AlCl3、ZnCl2、SnCl4、BF3等 潜固化剂和酚醛树脂、 脲醛树脂、糠醛树脂、聚酰胺等合成树脂,使环 氧基开环而交联固化,可制作高强度的增强塑料, 优良的电绝缘材料等。

聚丙烯腈
聚丙烯腈纤维(腈纶)是合成纤维中的主要品 种之一,由于纯聚丙烯腈所制成的纤维质脆且 不易染色,因此一般所述聚丙烯腈纤维是指丙 稀腈含量在85%以上的共聚纤维。 聚丙烯腈纤维的耐候和耐光性能优良,化学稳 定性好,不发霉,不怕虫蛀。聚丙烯腈纤维膨 松、卷曲、柔软,极似羊毛,强度高于羊毛, 相对密度比羊毛低。主要用途是代替羊毛,或 与羊毛混纺。


塑料和橡胶制品的差别主要在于它们的 玻璃化温度,通常,塑料的Tg高于室温, 在室温下通常处于玻璃态,呈现塑性;
橡胶的Tg低于室温,在室温下通常处于
高弹态,呈现弹性。
通用合成纤维
聚酯纤维
聚酯纤维是产量最大的合成纤维品种,是由芳香 二羧酸和二元醇缩聚制得的树脂,再经熔融纺丝 和加工处理制成。 聚酯纤维即聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶), 有长丝和短纤维之分。它是一种优良的纺织材料, 其强度在大宗纤维品种中仅次于聚酰胺纤维,高 温下强度降低较小,弹性接近羊毛,保形性好, 耐皱性超过任何纤维,耐候性良好,但吸水性、 染色性差,需进行改性。

聚甲醛(Polyoxymethylene-POM) POM 分为两种:共聚甲醛和均聚甲醛。 POM 通常为白色或浅黄色粉末,制品表 面光滑且有一定光泽,着色性好。 POM 具有优良的力学性能,可代替金属使用。 POM的熔融温度范围狭窄,但尺寸稳定 性好,吸水率极低。

聚碳酸酯(Polycarbonate-PC) PC 是几乎无色或呈轻微淡黄色的透明塑料 (非结晶型聚合物),燃烧时有黑烟冒出, 且发出花果臭味。PC 的制作方法主要有两 种: ( 1 )酯交换法:在催化剂存在下,双酚 A 和碳酸二苯酯在约200℃熔融状态下进行酯 交换,然后在295~300℃下缩聚得PC(分 子量一般在2.5~3万)。

(1)高压法聚乙烯(LDPE):反应温度 150~300℃,反应压力150~300MPa,采用O2 或过氧化物作引发剂的自由基聚合。通常,反
应压力高,相对分子质量较高,支链较少;反
应温度高,相对分子质量较低,支链较多。

(2)中压法聚乙烯:反应温度130~
270℃,反应压力1.8~8MPa,采用CrO3
PVC 是一种多组分的塑料,根据不同用 途要求,可加入不同的添加剂 ( 1 )硬 PVC(RPVC):分子量较低的 PVC 树脂、稳定剂、润滑剂、着色剂、 增塑剂(少量或不加)、改性剂、加工 助剂、填料等 (2)软PVC(SPVC):分子量较高的 PVC树脂、稳定剂、润滑剂、着色剂、 增塑剂等

聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethyl
methacrylate-PMMA) 俗称有机玻璃(雅克丽),为目前透明 性最好的聚合物,但表面硬度较低。 PMMA常采用浇铸成型的方法制得厚度较 大的板材。

聚酰胺(Polyamide-PA) PA 俗称尼龙,根据合成单体的不同,可分 为 PA66、PA6、PA1010、PA11 等,具有优 良的力学性能:较高的冲击强度和拉伸强度, 优良的耐磨性和自润滑性。 PA6的 制造方法主要有两种: (1)开环聚合:在水存在下,己内酰胺在 约260℃的高温下进行聚合。
常见聚合物材料பைடு நூலகம்
常用热塑性塑料
1. 聚氯乙烯(Polyvinyl chloride-PVC) 典型的极性无定型聚合物,无毒、无臭的白色粉 末,难燃,离火即熄,火焰上黄下绿,冒黑烟, 燃烧时变软,发出刺激性酸味,滴下能拉丝的胶 质。 PVC在6585oC开始软化,170oC以上呈熔融状态, 140oC以上即开始少量分解,190oC以上大量放出 氯化氢,由于PVC的熔融温度接近分解温度,成 型困难,故常常需加入稳定剂以提高分解温度。 PVC的长期使用温度为-1555 oC。


2. 聚乙烯(Polyethylene-PE) 典型的非极性结晶聚合物,无臭、无味、 无毒,乳白色蜡状半透明材料,易燃烧, 火焰上黄下蓝,燃烧时产生熔融滴落且 有明显石蜡燃烧气味。通常按密度可分 为高密度、中密度、低密度聚乙烯;按 压力可分为低压、中压、高压聚乙烯, 此 外 还 有 超 高 分 子 量 聚 乙 烯 ( UHMWPE)、 线 形 低 密 度 聚 乙 烯 (LLDPE)。

4. 聚苯乙烯(Polystyrene-PS) 通用级聚苯乙烯为硬、脆、透明的无定 型热塑性塑料。无色、无味、无毒,易 燃烧,燃烧时冒黑烟,有特殊气味,敲 击时有金属声,断口出现光泽,易于染 色。 PS的熔融温度为150~180℃,热分解温 度300℃,长期使用温度60~80℃。

工业上生产PS 的方法主要为悬浮聚合法 和本体聚合法。 PS 具有较好的流动性,成型性能良好, 成型温度范围宽,热稳定性好,吸湿性 低,成型前无需干燥。成型时应注意所 产生的定向及内应力。

顺丁橡胶(BR)
顺丁橡胶又称聚丁二烯橡胶,主要采用 阴离子和配位阴离子聚合反应制备。聚 丁二烯橡胶根据其顺式结构的含量多少 可分为高顺式聚丁二烯橡胶、中顺式聚 丁二烯橡胶和低顺式聚丁二烯橡胶。 目前工业上常用的品种大多为高顺式含 量的(顺丁胶),其弹性较高,生热小, 工艺性能较好。 聚丁二烯橡胶主要用途是制造轮胎胎面, 常与NR和SBR并用。

常用橡胶
天然橡胶(NR)

天然橡胶是一种从天然植物中采集出来的 高弹性材料。最有经济价值的含橡胶成分 的植物主要包括:三叶橡胶树(巴西橡 胶)、杜仲树(古塔波胶或马来树胶)、 橡胶草等,其中,三叶橡胶树的产胶量最 大,质量最好,工业上应用的天然橡胶的 主要来源是三叶橡胶。
田间胶乳——又称新鲜胶乳,刚从橡胶 树上流出的胶乳。易受细菌侵蚀而产生 凝固,不便于保存。 保存胶乳——经过加氨处理的胶乳。氨 水可起杀菌和保持分散体稳定的作用。 新鲜胶乳和保存胶乳的含胶量大约30% 左右。经浓缩加工,可得到含胶量达60 %左右的浓缩胶乳。

(2)阴离子聚合法:以氢氧化钠为催化剂, N-乙酰基己内酰胺或甲苯二异氰酸酯等为 助催化剂。得到的是高相对分子质量的PA6 (单体浇铸尼龙,MC尼龙),其力学性能 (冲击强度、耐磨性等)、耐热性优良。 但加工性能较差。 PA具有良好的成型加工性能,由于吸水性 较大,成型前应进行加热干燥,PA的尺寸 稳定性差,收缩率大,常进行后处理。

ABS树脂:
ABS是微黄色或白色、不透明、无毒、无味 的热塑性树脂。丙烯晴(A)具有耐化学腐 蚀性和一定的表面硬度;丁二烯(B)赋予 树脂弹性和良好的冲击性能;苯乙烯(S) 则使树脂具有刚性和流动性。ABS并非三种 单体的简单共聚物或共混物,而是玻璃态 聚合物连续相中分散着橡胶相的高分子。 ABS成型性能良好,由于有一定的吸湿性, 成型前应进行干燥。
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