:塑料是以合成树脂为主要成分,通过加入各种助剂,在一定温度和压力下塑造成一定形状,并
在常温下能保持既定形状的有机高分子材料。树脂是指受热时通常有转化或熔融范围,转化时受外力作用具有流动性,常温下呈固态、半固态或液态的有机聚合物,它是塑料最基本的,也是最重要的成分。在塑料工业中作为塑料基本材料的任何聚合物都可称为树脂。塑胶按使用特性分类有通用塑胶和工程塑胶之分. 四大通用塑胶:PE、PP、PS、 PVC
PE:有HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、UHMWPE之分
(1)HDPE:高密度聚乙烯(低压聚乙烯) 有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta阴离子聚合 『分子结构:线性长链状结构, 分子量高达几十万。』 (2)MDPE:中密度聚乙烯 双峰树脂
(3)LDPE:低密度聚乙烯(高压聚乙烯) 高压下乙烯自由基聚合而成的分支结构。(这种结构赋予LDPE优异的透明性、曲挠性和易加工等性能)。LDPE的不同性能主要是通过控制LDPE的分子量、结晶度及分子量分布MWD得到。『分子量表示分子链的平均长度,通过熔融指数MI(g/10min)反映。MI与分子量大小成反比。MI反映树脂的流动性能和涉及成品大形变的性质;结晶度是树脂中存在的分支短链数量的函数;分子量分布MWD 主要反映与流动有关的性能。』
(4)LLDPE:线形低密度聚乙烯 很低流动特性 线性低密度聚乙烯 在结构上不同于一般的低密度聚乙烯,因为不存在长支链。LLDPE的线性度取决于LLDPE和LDPE的不同生产加工过程。LLDPE通常在更低温度和压力下,由乙烯和高级的a烯烃如丁烯、己烯或辛烯共聚合而生成。共聚过程生成的LLDPE聚合物具有比一般LDPE更窄的分子量分布,同时具有线性结构使其有着不同的流变特性。在结构上,LLDPE在支链的数目和类型上与LDPE不同,高压LDPE有长支链,而线性LDPE只具有短支链。在结构上,LLDPE只在短支链数目上与HDPE不同。HDPE的短支链数目较少,因此,是有更高密度的材料。LLDPE的物理特性受控于它的分子量,MWD和密度。LLDPE优于LDPE,归根结底取决其用途。通常,在所有应用中用LLDPE生产刚性更强的产品,虽然根据ATSM对低密度材料标准,LLDPE和LDPE的密度都在0.91—0.925之间。LLDPE形成更高结晶结构,因为不存在长支链。LLDPE较大的结晶性产生较高刚性的产品。这种较高的结晶度也使LLDPE与LDPE相比,熔点提高了 10~15℃。更高的抗伸强度、抗穿透性、抗撕裂性和伸长率增加是LLDPE的特性,使其特别适用于制薄膜。加工:LDPE和LLDPE都具有极好的流变性或熔融流动性。LLDPE有更小的剪切敏感性,因为它具有窄分子量分布和短支链。在剪切过程中(例如挤塑),LLDPE保持了更大的粘度,因而比相同熔融指数的LDPE难于加工。在挤塑中,LLDPE更低的剪切敏感性使聚合物分子链的应力松驰更快,并且由此物理性质对吹胀比改变的敏感性减校在熔体延伸中,LLDPE在各种应变速率下通常都具有较低的粘度。也就是说它将不会象LDPE一样在拉伸时产生应变硬化。随聚乙烯的形变率增加.LDPE显示出粘度的惊人增加,这是由分子链缠结引起。这种现象在 LLDPE中观察不出,因为在LLDPE中缺少长支链使聚合物不缠结。这种性能对薄膜应用极重要.因为 LLDPE薄膜在保持高强度和韧性下召易制更薄薄膜。LLDPE的流变性可概括为“剪切时刚性”和“延伸时柔软”
(5)UHMWPE:超高分子量聚乙烯 分子量达到3,000,000-6,000,000的线性聚乙烯。属热塑性工程塑料。超高分子量聚乙烯的强度非常高,可以用来做防弹衣。可作为工程塑料使用。它综合了大部分塑料的优越性能,耐冲击、耐低温、耐磨损、耐化学腐蚀、自身润滑、吸收冲击能,这六个特性是目前塑料中所具有的最高数值,近年来这种新型塑料制品在欧美各国得到广泛使用。
聚乙烯物理性能:聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无毒,具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低,对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降。在一定结晶度下,透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为132-135oC,低密度聚乙烯熔点较低(112oC)且范围宽。常温下不溶于任何已知溶剂中,70oC以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。
聚乙烯化学性能:聚乙烯具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70~-100℃),优异的化学稳定性,室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸).因此硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解,在紫外线作用下容易发生降解,碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。聚乙烯的性质因品种而异,主要取决于分子结构和密度。
PP:分子链中因甲基的存在,使得分子链柔顺性下降,结晶度较高,晶粒粗大,材料成型收缩率大,耐寒性和
耐冲击性较差.其脆化温度为-5-10,限制了PP的用途. 工业上的聚丙烯(PP)有均聚物和共聚物两大类型。 PP均聚物:通常所用的PP都是PP均聚物。它是以丙烯为原料在齐格勒——纳塔催化剂作用下,通过阴离子定向聚合而成。市场上销售的有粉状和粒状两种类型产品,后者是通过二次造粒制得的。与PE相比PP最大区别是C链上含有甲基,甲基的存在使分子链间距增大,密度减小,PP在所有树脂中密度最小(0.90~0.91g/cm3)。聚丙烯C链的甲基还能使叔C原子活化,使PP不稳定,在空气、氧、阳光或加热情况下容易分解;所以PP在加工中应加入一定量稳定剂(粒状PP内已含有稳定剂)。PP C链上的甲基在空间取向不同,PP可分等规PP、间规PP和无规PP三种:
等规PP和间规PP C链上的甲基在空间取向是规整有序的,或取向一致,或间隔取向。而无规PP C链上的甲基在空间取向无规律性,随意排布。也正由于这结构上的微少差异,使其性能差别很大,等规PP和间规PP具有很好的力学性能(市场所售PP为等规PP),而无规PP呈蜡状物,基本上无力学性能。等规PP与PE在力学性能上最大区别是具有强的力的异向性。PP沿着C链方向拉伸,即纵向拉伸强度非常好,而沿着垂直C链方向拉伸则强度很弱。其原因同样是甲基的存的,而且是规整的排列,使PP分子链无法靠近,分子链之间是靠范德华力相连接,而范氏力与分子间距离成反比。所以PP分子链间的范氏力远远小于PE。
2、PP共聚物:PP共聚物主要是丙烯与乙烯共聚物。除mPE外,丙烯与乙烯共聚物主要有以下几种。 (1)乙-丙橡胶:PP共聚物的性能与组成具有密切关系,当共聚物中丙烯含量为5~10%时,与PE相比,除韧性提高外,其它性能基本与PE相同。当丙烯含量为40~70%时,则完全成为一种无定形的橡胶状弹性体,称之为乙-丙橡胶。主要用作其它树脂改性剂,可提高材料的韧性和抗冲击强度。当丙烯含量大于80%时,则性能趋向PP,但比PP性能好。
(2)PP无规共聚物:PP无规共聚物中,乙烯含量一般不超过20%。所谓无规是指乙烯单体在无规共聚物分子链中呈无规则排列,乙烯可起到阻止共聚物结晶作用,使结晶度降低,玻璃化温度降低,但透明性、柔软性和光泽度提高。PP无规共聚物主要用来制作耐寒性薄膜、低温热封性包装膜和透明性中空制品。 (3)PP嵌段共聚物P嵌段共聚物的分子链中乙烯和丙烯组分呈嵌段式排布。嵌段共聚物中乙烯含量为5~20%。与PP无规共聚物相比,软化温度降低很小,而脆化温度却提高很大。PP嵌段共聚物与PP等规均聚物相比,在刚性基本保持不变的情况下,耐低温性、韧性和抗冲击性却得到较大提高。 PP嵌段共聚物
与HDPE相比,耐热性、抗应力开裂性、抗蠕变性和表面硬度都获得提高,而收缩率降低。PP嵌段共聚物主要用于耐冲击的聚丙烯制品,如啤酒瓶等容器,管材、洗衣机内缸等家电制品。
PS:苯乙烯系列聚合物
通用级聚苯乙烯——PS PS是苯乙烯的均聚物,是一种线型无定型热塑性树脂,是苯乙烯系列聚合物中主要品种。PS质轻坚硬,密度为1.05g/cm3,无色、透明,具有较好刚性、透明性和表面光泽性,冲击强度小,耐磨性差,软化温度为80~90℃,热容低,流动性好,易加工成型。主要用于日用小商品、包装、建材和家用电器零部件等。其中用量较大的是发泡制品,即EPS制品。EPS是在合成PS过程中,加入5~8%的低沸兰烃类发泡剂,如石油醚、丙烷、丁烷和戊烷等。为了提高发泡效果,还加入少量交联剂、阻燃剂和孔尺寸控制剂等。
抗冲击聚苯乙烯——HIPS HIPS是苯乙烯与丁二烯的共聚物,结构式为:
PS性能上最大缺陷是性脆、韧性小,抗冲击性差。为了克服它
的不足,在合成过程中加入6~8%的聚丁二烯橡胶,实际上HIPS是聚丁二烯接枝苯乙烯的共聚物。由于聚丁二烯是一种弹性体,它的引入可以明显改善PS的韧性。HIPS的性能与聚丁二烯含量有密切关系,含量增加韧性增大,冲击强度增加,但拉伸强度和弯曲强度下降。一般控制聚丁二烯含量为6~8%为宜。
PVC: 聚氯乙稀(polyvinyl chloride)塑料。依用途不同,可分为两种硬度,即硬质与软质。PVC优点为电气绝缘性佳、耐水性、耐臭氧性、耐燃性皆很好,耐候性也较PE、PP佳。越接近硬质,它对酸碱盐及部份的有机溶剂,油脂所具有的抵抗性越差。PVC与PE、PP、PS、ABS的最大不同处,它不是以添加安定剂长成的颗粒状供给加工业使用,而是以白色粉状供给加工业,加工业再以机械及成品规格要求的不同,加入适当的可塑剂、安定剂、滑剂、填充剂、特殊添加剂、色料等原料加以加工而成。
PVC属于强极性聚合物,分子间作用力大,导致其软化温度和熔融温度较高,PVC的熔融温度在160-210℃范围内.PVC分子内含取代氯基,容易导致脱氯化氢反应,从而引起PVC的降解反应.在加工中,PVC受热后极不稳定,在温度达到90度就开始轻微分解,当温度达到120度就会发生明显的分解.它的分解温度低于熔融温度,也就是说PVC树脂在加工中还未熔融流动就已分解,何谈加工呢?因此PVC的加工基本配方中,必须加入增塑剂(降低熔融温度)和热稳定剂(提高分解温度).
在给人类诸多方便之后,PVC还有它最致命的缺点:它是对环境最具破坏力的塑料制品。PVC的生产、使用和处理过程中均会导致有毒氯化物的释放。这些毒素会很轻易的进入水、空气和食物链中,进而对环境造成极大的损害。而且据说PVC间接地和癌症、荷尔蒙失调、生育缺陷、糖尿病、神经损伤及免疫抑制后果有关。在PVC材质的玩具中,邻苯二甲酸酯被用作软化剂,具有健康意识的家长已经开始担心这种物质是否对他们的孩子有害:因为儿童会咀嚼和吮吸他们的玩具,如果这些添加剂有毒怎么办? 为什么聚氯乙稀被人们这样的又爱又恨呢?其实,氯在聚氯乙稀中的作用也是让人们爱恨交加的,原来大多数日用塑料制品是以碳和氢为主要组成元素的。聚氯乙烯的不同之处是除碳、氢之外还含有氯(大约占重量的57%)。由于分子中氯的存在使得聚氯乙烯的作用变得特别丰富,因为它可以使聚氯乙烯与其他许多物质相兼容。氯的成分还有助于延缓聚氯乙烯的燃烧,还可以把它当作在塑料回收时的自动分类系统中我们区分聚氯乙烯的\"标记\"。我们还可以使用多种技术发展聚氯乙烯的制造方法,几乎不要使用能源就可以制成最终的产品形态。所以,是氯元素的存在才使聚氯乙稀有了这么快速及广阔的应用领域。但同时,我们不能忘记:氯也被人们称之为\"pVC中致命的结构单元\"。它是PVC污染环境的主犯。事实上它也是很多声名狼藉的毒性物质的基本组成部分,如CFC(氟氯化碳)、二恶英污染、PCB(多氯化联二苯)和DDT杀虫剂。大量的氯化毒素入侵空气、水流和食物链中。这些化学物质中的多数有机氯不易分解,会在环境中保留几十年,人类和动物不能有效地将它从体内排除。危险就这样的埋伏了下来。
工程塑胶:PC(聚碳酸酯类)、ABS(丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PMMA(亚克力,有机玻璃、聚
α-甲基丙烯酸甲酯类)、PA(聚酰胺类,俗称尼龙,有PA6 PA66 PA610 PA1010 PA11 PA12等) 、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、POM(聚甲醛)、PPO(聚苯醚)、PPS(聚苯硫醚)等
橡胶
:橡胶(Rubber)是一种高弹性的高分子化合物。它具有其它材料所没有的高弹性,因而也称做
弹性体。橡胶的主要特征是分子量大,一般都在数十万,甚至达到上百万左右;其次是橡胶具有多分散性,也即橡胶的分子是大小不等的,有一个分布范围,这是决定橡胶成为工程材料的内在原因。分类方法 分类名称 分 类 说 明 1按橡胶的来源分类 天然橡胶 它是采集橡胶树或橡胶草等含胶植物中的胶汁,经过区杂质、凝聚、液压、干燥等步骤制成,其主要化学成分是不饱和的橡胶烃(异戊二烯). 合成橡胶 它是从石油、天然气或煤和石灰石以及农副产品中(现在主要是从石油化工产品中)提炼某些低分子的不饱和烃做原料,制成“单体”物质,然后经过化学反应而获得的人工合成的高分子聚合物。又称人造橡胶。现在已经工业化生产的合成橡胶有:丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁晴橡胶、丁丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、以及聚硫橡胶等。 2根据橡胶的性能和用途分类 通用橡胶 指产量大、应用广、在使用上一般无特殊性能要求。主要有:天然橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等7大品种。 特种橡胶 指用于特殊用途中,如:耐油、耐酸碱、耐高温、耐低温、耐天候老化、耐辐射、耐特种化学介质等。主要有:乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、聚硫橡胶等 3根据橡胶的物理形态分类 生胶 生胶.指由天然采集、提炼或人工合成、未加配合剂而制成的原始胶料.为较硬的大块.它是一种不饱和的橡胶烃,未经配合的生胶性能差,不能直接使用 软橡胶 是指在生胶中加入各种配合剂,经过塑炼、混炼、硫化等加工过程而制成的具有高弹性、高强度和其他性能的橡胶产品。一般说的橡胶就是这种软橡胶。 硬橡胶 又称硬质橡胶,它与软橡胶的不同之处是含有大量硫磺(25%~50%)的生胶经过硫化而制成的硬质制品。具有较高的硬度和强度,优良的电气绝缘性以及对某些酸、碱和溶剂的高度稳定性。广泛用于电绝缘和耐化学腐蚀制品。 混炼胶 它是指在生胶中加入各种配合剂,经过炼胶机的混合作用后,使其具有所需的物理机械性能的半成品,俗称胶料。通常均作为商品出售,购买者可直接用它加工、硫化压制成所需要的橡胶制品,不需要再配制胶料。 再生胶 再生胶是以废轮胎和其他废旧橡胶制品为原料,经过一定的加工过程而制成的具有一定塑性的可循环利用橡胶。可以部分地代替生胶,节约生胶。
TPE
(Thermoplastic Elastomer):热塑性弹性体。介于塑胶和橡胶之间,又称第三代橡胶。属新型
环保橡塑共混材料,在环保趋势受热烈追捧的今天,它必将是PVC等有卤材料以及传统硅橡胶材料的有力取代品。而且它综合了热塑性塑料与橡胶的优点:塑料性脆与橡胶柔润的互补结合;在高温下产生热塑性塑料的塑性流动,在常温下则显示橡胶的高弹性;塑料较易加工,而橡胶加工成本相对较高.TPE可用传统的塑胶加工方式如挤出及注塑等进行加工(举个简单例子,它直接用注塑机就可塑成任何产品形状。加工方法之容易就可想而知了)。且无须传统橡胶的硫化加工。还有就是水口料可百分百回收等优点。正式在这种背景下,近些年来涌现出了一股TPE热潮,无数的TPE原料厂家不断兴起。
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