第二章塑料知识与应用

第二章塑料知识与应用欧阳星深圳大学材料学院塑料定义塑料是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以借流动来造型。按受热以后性能变化分热塑性塑料：成型后再加热重新软化加工而化学组成不变的一类塑料，即具有可溶可熔性。热固性塑料：成型后不能再加热重新软化加工的一类塑料，即具有不溶不熔性。塑料分类按应用分类通用塑料：产量大、应用广、加工性能好、成本低的塑料工程塑料特种工程塑料氟塑料PTFE热致性液晶聚合物LCP聚苯酯PHB聚芳酯PAR聚醚酮类PEK聚醚类PSF聚酰亚胺类PI聚苯硫醚PPS通用工程塑料热塑性聚酯PBT聚苯醚PPO聚甲醛POM聚碳酸酯PC聚酰胺塑料分类最早的人造塑料赛璐珞：celluloid的译音，将纤维素硝化得到。1869年发明赛璐珞塑料发展简史最早的合成塑料1909年贝克兰发明酚醛树脂塑料发展简史塑料发展简史最早的塑料以热固性塑料为主，品种很少。二战以后热塑性塑料逐渐发展，在20世纪70年代以后成为占绝对主要地位的塑料材料，热固件塑料的比例则一直呈下降趋势。20世纪初到70年代，树脂品种的增长速度很快。到20世纪70年代以后，树脂新品种的开发速度较慢，几年才有一个新品种诞生。20世纪90年代以后，人们的着重点己从着力开发树脂新品种转向对原有树脂进行改性。生活中的塑料制品：电器外壳（手机、冰箱、电视）、凉鞋、化妆品容器、建筑板材、建筑管道、包装薄膜、光盘、印刷电路板、仪表外壳、镜片等。生活中的塑料9PE手提袋PE饮料瓶生活中的塑料10生活中的塑料11生活中的塑料12生活中的塑料生活中的塑料中国是世界第七大生产国，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)占86%的合成树脂产量。很多塑料原料需要进口。在中国，塑料制品的年人均消费量为9kg,世界平均水平为24kg，德国为120kg，加拿大和美国大约为80kg。在中国大约有2万多家企业生产塑料制品,中国是世界上主要的塑料制品生产厂家基地，其中农用薄膜、塑料袋以及制鞋为全球之最。塑料产量与应用32%22%15%10%7%5%9%包装交通运输电器建筑工业医药其它包装交通运输电器建筑其它工业医药塑料产量与应用高分子结构与性能的研究经过四个阶段蒙昧萌芽争鸣发展塑料结构蒙昧期19世纪的中叶以前，木材、棉、麻、丝、毛、漆、橡胶、皮革和各种树脂等天然高分子材料都已经在人们的生活和生产中得到了广泛的应用。然而人们只知道使用和加工，不知道化学组成和结构。塑料结构萌芽期通常是粘稠的液体或无定形粉末，无法纯化和分析。胶体化学认为由小分子通过“次价”力结合而成的聚集体。塑料结构争鸣期1920年，H.Staudinger(德)发表了他的划时代的文献《论聚合》，提出链结构模型。塑料结构争鸣期1932年，Staudinger提出了溶液粘度与分子量的关系式。通过大量的实验事实，雄辩地证明了大分子的存在。30年代末期，高分子学说终于战胜了胶体缔合论。从此，高分子科学进入了发展。塑料结构发展期高分子理论促进了合成高分子工业的发展，高分子工业又促进了高分子理论的迅速发展。塑料结构高分子的结构包括单个分子的结构和聚集态的结构。结构是对材料的性能有着决定性影响的因素。结构通过分子的运动来决定性能?塑料结构分子量具有多分散性。高分子不是由单一分子量的化合物所组成。即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。塑料结构分子量与分子量分布塑料结构结晶态分子结构三维有序堆积结构。结晶性增强了塑料的性能，机械性能、耐热性能等。一般是部分结晶，超过40%结晶相称为结晶高分子。结晶高分子可能会导致塑料不透明。塑料结构取向态分子链一维或者二维有序，呈取向状态。取向让高分子各项性能异性，目的是增强某一个方向性能。双向拉伸塑料薄膜。塑料配合合成树脂塑料助剂合成树脂合成树脂是指以煤、电石、石油、天然气以及一些农副产品为主要原料，先制得具有一定合成条件的低分子化合物(单体)，进而通过化学、物理等方法合成的高分子化合物。聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等塑料配合塑料助剂（1）增塑剂（2）阻燃剂（3）稳定剂（4）抗静电剂（5）发泡剂（6）着色剂（7）润滑剂（8）增强材料和填料塑料配合增强材料和填料在许多塑料中，增强材料和填料占有相当的比重，尤其是增强塑料和钙塑材料。主要目的是：为了提高塑料制品的强度和刚性，一般加入各种纤维材料或无机物。最常用的增强材料有：玻璃纤维、石棉、石英、炭黑、硅酸盐、碳酸钙、金属氧化物等。塑料配合润滑剂是为了改善塑料加热成型时的脱模性和提高制品的表面光洁度而加入的物质。常用的润滑剂有：硬脂酸及其盐类、石蜡、合成蜡等。塑料配合塑料发泡剂是一种在一定温度下可以气化的低分子有机物，如二氯二氟甲烷；或者受热时会分解出气体的有机化合物。这些气体留在塑料基体中便形成有许多细微泡沫结构的泡沫塑料。常用的有偶氮化合物、亚硝基化合物等。塑料配合阻燃剂赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂。常用的阻燃剂有氧化锑、卤化物、磷酸酯和四氯苯二甲酸酐等。塑料配合氧化锑增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性，降低塑料流动温度和硬度，有利于塑料制品的成型。我们最常见的是樟脑如图：塑料配合挤出机挤出共混技术树脂与助剂混合造粒挤出共混塑料粒子挤出机挤出共混技术有良好的成型、成膜性绝缘性耐酸碱耐腐蚀性低透气、透水性易著色、外观鲜艳塑料性能1．质轻、机械性能好钢的1/8～1/4，铝的1/3～2/3，玻璃的1/3～2/32．适宜的阻隔性与渗透性阻气包装、防潮包装、防水包装、保香包装保鲜包装3．化学稳定性好耐酸、碱、盐4．光学性能优良透明5．卫生性良好纯的聚合物树脂没有毒性6．良好的加工性能和装饰性挤出、注射、吸塑塑料性能塑料性能容易加工、节能、来源便宜广泛。塑料性能几种塑料的密度塑料名称相对比重聚苯乙烯1.04~1.10聚乙烯0.91~0.93聚丙烯0.90~0.91聚氯乙烯1.30~1.58ABS1.02~1.06塑料科研单位与企业各个大学高分子材料科学与工程系全世界各大石化公司（杜邦、GE、LG、三菱等）塑料研究发展方向塑料助剂向绿色无毒方向发展。塑料合金、有机/无机复合材料的性能优化与产业化。材料角度：发展能耐严酷环境和具有高功能的高分子材料。如宇航所需的耐高温，耐超低温，高模量的材料。生命科学角度：向医用、生物高分子方向发展。塑料研究发展方向谢谢！