第二章热塑性树脂

1热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。典型代表:聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS树脂)、聚苯乙烯-丙烯腈(SAN或AS树脂)等。缺点：如强度、硬度、耐热性、尺寸精度等较低，热膨胀系数较大，力学性能受温度影响较大，蠕变、冷流、耐负荷变形大等。优点:是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。第二章基体材料第五节热塑性树脂一、概述2玻璃纤维增强热塑性塑料复合材料的缺点：主要是冲击韧性降低，冲击疲劳韧性有所下降，但带缺口冲击韧性有所提高。用(玻璃)纤维增强热塑性塑料，可以达到下述效果：①提高拉伸、弯曲、压缩等力学强度及弹性模量，改善蠕变性能；②提高热变形温度；③降低线膨胀系数；④降低吸水率，增加尺寸稳定性，⑤改善热导率；⑥提高硬度；⑦抑制应力开裂；⑧阻迟燃烧性：⑨改善电性能。用玻璃纤维增强热塑性树脂而制得的热塑性玻璃纤维增强复合材料，不仅可使上述缺点得到不同程度的改善，还可使某些性能达到或超过热固性玻璃纤维增强复合材料的水平，而且仍可以用一般注射方法成型。纤维的含量通常在20％一40％。第二章基体材料第五节热塑性树脂一、概述3结构因素①大分子链的主价力②分子间的作用力⑤大分子链的交联密度④分子量③大分子链的柔韧性显著特点①具有明显的力学松弛现象；②在外力作用下，形变的能力较大，③抗冲击性能好即当应变速度不大时，可具有相当大的断裂延伸率二、热塑性树脂的基本性能1、力学性能热塑性树脂与热固性树脂在结构上的差别：前者的大分子链为线型结构，而后者的大分子链为体型网状结构。由于这一结构上的差别，使热塑性树脂与热固性树脂相比在力学性能上有以下3个显著特点，决定合成树脂力学性能的结构因素有以下五个:第二章基体材料第五节热塑性树脂4非极性聚乙烯、聚丁二烯聚四氟乙烯弱极性聚苯乙烯聚异丁烯天然橡胶强极性聚酯非极性树脂具有优异的绝缘性能，对腐蚀性介质稳定，可作为高频率的电解质强极性树脂只能作为低频率的介电体弱极性与极性的树脂可用于中频率的电工技术极性聚氯乙烯聚乙酸乙烯酯聚酰胺聚甲基丙烯酸甲酯热塑性树脂的电性能按其大分子的极性不同可分成以下几类2、电学性能5聚烯烃树脂是一类发展最快、品种最多、产量最大的热塑性树脂。主要品种有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。(1)聚氯乙烯（Polyvinylchloridepolymer=PVC）第二章基体材料第五节热塑性树脂1、聚烯烃本色为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。三、复合材料常用热塑性树脂6聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用。但是聚氯乙烯在燃烧过程中会释放出氯化氢和其他有毒气体,例如二恶英。聚氯乙烯的燃烧分为两步。先在240℃-340℃燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃，然后在400-470℃发生碳的燃烧。聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。聚氯乙烯在工业上是由氯乙烯通过游离基型加聚反应合成而得。头-尾连接第二章基体材料第五节热塑性树脂三、复合材料常用热塑性树脂：聚烯烃7硬质聚氯乙烯(末添加增塑刑)具有良好的力学性能、耐候性和耐燃性，可以单独用作结构材料。硬质聚氯乙烯可用增强材料(例如玻璃纤维)进行增强，增强后的聚氯乙烯强度与刚度可增加数倍，但热扭变温度无显著提高。聚氯乙烯有较好的化学稳定性。除了浓硫酸(浓度超过90％)和50％以上的浓硝酸以外，聚氯乙烯耐酸、碱的性能良好，并耐大多数油类、脂肪和醇类的侵蚀，但不耐芳烃类、酮类、酯类的侵蚀。环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷和硝基苯则是它的溶剂。聚氯乙烯在室温下是稳定的，但温度超过100℃导致释出氯化氢，使聚合物颜色变深，为了改善其热稳定性，在进一步加工过程中都要加入稳定剂。第二章基体材料第五节热塑性树脂三、复合材料常用热塑性树脂8水上运动之快艇PVC复合材料产品水上步行球水上悠波球第二章基体材料第五节热塑性树脂三、复合材料常用热塑性树脂9聚氯乙烯也是经常使用的一种塑料，它是由聚氯乙烯树脂、增塑剂和防老剂组成的树脂，本身并无毒性。但所添加的增塑剂、防老剂等主要辅料有毒性，日用聚氯乙烯塑料中的增塑剂，主要使用对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等，这些化学品都有毒性，聚氯乙烯的防老剂硬脂酸铅盐也是有毒的。含铅盐防老剂的聚氯乙烯(PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶剂接触会析出铅。含铅盐的聚氯乙烯用作食品包装与油条、炸糕、炸鱼、熟肉类制品、蛋糕点心类食品相遇，就会使铅分子扩散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛装食品，尤其不能盛装含油类的食品。另外，聚氯乙烯塑料制品在较高温度下，如50度左右就会慢慢地分解出氯化氢气体，这种气体对人体有害，因此聚氯乙烯制品不宜作为食品的包装物。电木(酚醛塑料)含有游离苯酚和甲醛，对人体有一定毒性，不适合存放食品和作食品包装。电玉(尿醛塑料)虽然无嗅无味，但在100度沸水中或用作盛放醋类食品时，会有游离甲醛析出，对人体有害，所以也不适于作为食具或食品包装。废旧塑料(有的可能添加少许新料)的更新品，因其成分复杂，很难保证不带有毒性，故一般也不可用来作为食品盛具和包装物。PVC的危害小常识10常规的PVC等材料的电线电缆是相当严重的污染源。在制造、使用及废弃处理时，都会产生大量的二恶英、卤氢酸、铅等有害物质；PVC材料燃烧时会发生很大的浓烟，并产生有害的HCL气体；而且大部分PVC材料中含有Pb（铅）、Cd（镉）等（用作电缆稳定剂）多种有害重金属，会对人体健康造成一定的危害；焚烧或掩埋后，会造成对土壤和水源的污染。PVC常用添加剂DEHP的危害:因DEHP(邻苯二甲酸二酯)容易雾化，其他乙烯基产品包括汽车内部、淋浴胶帘或铺地板物料等，也会释放有毒气体入大气，而DEHP也易溶入油性液体中。另外，人们也开始关注到，儿童若嘴嚼这些软塑玩具，会有添加剂渗出的安全问题。一些研究表明，这添加剂也许令健康问题复杂化，但需要进一步研究。根据一些医疗研究显示，PVC增塑剂也许会导致慢性病：譬如硬皮病、胆管癌、脑癌。2004年，瑞典和丹麦学者组成的的研究小组发现，常用在PVC的邻苯二甲酸酯DEHP和儿童过敏有相当强烈的关连性。对未增塑聚氯乙烯(U-PVC)，由于不含增塑剂，不存在DEHP渗出，但是加工过程中通常会加入稳定剂，目前大多数是铅盐稳定剂，铅是一种有毒的物质，在使用过程中会有渗出，危害人体健康，同样不可忽视。目前已经有非铅盐稳定剂,但成本高,还没有推广普及.PVC有哪些污染？小常识11聚乙烯是聚烯烃树脂中发展最为迅速的一种树脂，制造方法有高压法、中压法、低压法等，目前工业上多用密度大小来标志其类别。高压法聚乙烯的密度为0.917~0.930g/cm3，中压法为0.95~0.96g/cm3，低压法为0.94~0.97g/cm3。所以，高压法聚乙烯又称低密度聚乙烯（LDPE），中压和低压法的称为高密度聚乙烯（HDPE）。聚乙烯的分子结构简单，具有良好的结晶性，使聚乙烯的溶解性能降低，但提高了聚合物的力学强度和硬度。第二章基体材料第五节热塑性树脂三、复合材料常用热塑性树脂⑵聚乙烯Polyethylene简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。12聚乙烯的种类（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。13低压法聚乙烯软化点在120℃以上，使用温度可达80-100℃，但此时不能承受载荷。优点：耐寒性良好，摩擦性能良好，化学稳定性高；吸水性极小，有突出的电绝缘性能和良好的耐辐射性。缺点：力学强度不高，热变形温度很低，故不能承受较高的载荷。用玻璃纤维增强聚乙烯可使力学性能和热性能有很大提高，通常用20％-25％的玻璃纤维增强聚乙烯。⑵聚乙烯三、复合材料常用热塑性树脂14第二章基体材料第五节热塑性树脂三、复合材料常用热塑性树脂⑶聚丙烯（Polypropylene）由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高达167℃,耐热,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.90g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。特点：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。15聚丙烯的分子结构式为：[CH2—CH]nCH3结晶度很高，相对密度小(约为0.90~0.91g/cm3)，熔点在170-175℃范围内，分子量一般在15-70万之间，与其它聚烯烃相比．聚丙烯相对分子质量的分布较宽。聚丙烯的强度和刚性均超过聚乙烯，尤其具有突出的耐弯曲疲劳性能，缺点是蠕变比聚酰胺和聚氯乙烯要大得多。它的耐热性较好，热变形温度为90~105℃。由于聚丙烯大分子链中的叔碳原于对氧的侵蚀非常敏感，在光、热和空气中的氧作用下容易老化，一般常将抗氧剂与紫外光稳定剂并用使之起到协同效应作用，以抑制老化过程。用玻璃纤维增强的聚丙烯，其力学性能有很大的提高，热变形温度、尺寸稳定性及低温冲击性能和老化性能亦都有所提高。⑶聚丙烯（Polypropylene）三、复合材料常用热塑性树脂16PP复合材料适合于制造汽车车底屏蔽防护装置、承重板、车顶内衬、车门装饰、行李架、车顶模塑件、发动机盖以及车后行李箱盖等。商业应用的成功位于德国曼海姆市的S.AG公司用PP复合材料为BMW公司制造了车底屏蔽防护装置，这是该材料首次成功地实现了商业化应用。这种车底屏蔽防护装置是由4个玻璃纤维含量为40%的PP复合材料部件组成。由于它们是用未增强的PP膜从2个面层压而成的，因此其耐冲击、耐磨损以及防潮能力都得到了提高。与过去的GMT组件相比，其重量减轻了30%，阻力系数也得到了减小，而且这种产品还具有良好的消音功能。三、复合材料常用热塑性树脂⑶聚丙烯（Polypropylene）17聚苯乙烯的分子结构式为：聚苯乙烯为无定形结构，玻璃化温度为80℃左右．最高使用温度仅为60~75℃。聚苯乙烯具育良好的透明性，其透明度可达88％~92％。由于分子中含有苯环，可使α位的C-H键活化而容易氧化，长时间在空气中会老化而产生龟裂。聚苯乙烯用玻璃纤维增强后．最突出的性能改善是提高低温冲击韧性。⑷聚苯乙烯第二章基体材料第五节热塑性树脂三、复合材料常用热塑性树脂聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,简称PS。18技术创新正在扼杀聚苯乙烯(PS)据ICIS新加坡报道，市场消息人士周二称，终端消费者产品领域的技术创新正逐渐扼杀聚苯乙烯(PS)业务，迫使一些地方制造商彻底地放弃聚苯乙烯的生产。PS的主要市场是盒式录音磁带、录像机盒式磁带、阴极射线管电视等，这些市场目前已越来越过时并有可能面临被淘汰的命运，因为CD、数字视频盘和平板电视的时代已经来临并威胁着传