改性工程塑料行业培训教程-3塑料的分类

新材料行业——改性工程塑料培训教程—（3）芜湖纽麦特新材料有限公司WUHUNIOUMAITENewMaterialTechnologyCentre塑料的分类塑料的分类（一）按理化特性分类（二）按使用特性分类（三）按加工方法分类根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两种类型。（一）按理化特性分类热塑性塑料热固性塑料塑料定义：（1）热塑性塑料类别：热塑性塑料烃类：乙烯基类：(含极性基团)工程类：纤维素类：结构：分子链都是线型或带支链的线型高分子支链高分子是指在特定温度范围内能反复加热软化形成高分子熔体和冷却硬化并保持一定的形状的塑料。聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、其它聚烯烃及其共聚物聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等聚甲醛（POM）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等醋酸纤维素、硝酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等特征：热塑性塑料中树脂分子链之间无化学键产生，加热时软化流动，冷却变硬，这个变化过程过程是物理变化。可溶于一定的溶剂，具有可熔、可溶的性质。原理：热塑性塑料的热变化：热塑性塑料是加热后软化、可塑，冷却后硬化，再加热后又会软化的塑料：即运用加热及冷却，使其产生液态与固态之间的可逆变化的物理变化。热塑性塑料可分为通用塑料、通用工程塑料、高性能工程塑料等三类。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热加热冷却冷却软化熔融硬化聚乙烯（PE[1]）聚丙烯（PP[2]）聚苯乙烯（PS[3]）聚氯乙烯（PVC[4]）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA[5]俗称有机玻璃）聚酰胺（尼龙）（Nylon[6])聚碳酸酯（PC[7]）聚氨酯（PU[8]）聚四氟乙烯（PTFE[9]特富龙）聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE[10])聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)主要的热塑性塑料：聚乙烯-(CH2-CH2)-n热塑性塑料的类别热塑性塑料可分为两大类：结晶形塑料和无定形塑料无定形塑料（非结晶形塑料）：当大分子完全无序排列，我们称之为无定型热塑性塑料。无定形塑料由常温下的固态加温直至软化最后到粘流态，中间没有明显的熔点。结晶形塑料：聚合物由熔融态分子的无次序状态到凝固态有规则地进行重排的性质，具有这种性质的塑料就叫结晶形塑料。结晶形材料具有比较明显的熔点，当加工温度进入熔点后即出现粘流态，聚合物粘度迅速下降，发生不可逆的塑性形变。两类热塑性塑料的区别：结晶形塑料：不透明或半透明（如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯等）无定形塑料：透明（聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、聚砜等)也有例外情况，比如ABS属于无定形塑料，却不透明。表1：重要的无定形和部分结晶热塑性塑料无定形热塑性塑料部分结晶形热塑性塑料聚氯乙烯（PVC）高密度聚乙烯（HDPE）聚碳酸酯（PC）低密度聚乙烯（LDPE）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚丙烯（PP）苯乙烯聚合物（PS、SB、SAN、ABS、ASA）聚酰胺（PA6、PA66、PA11、PA12）聚苯醚（PPE）聚甲醛（POM）无定形聚酰胺（PA6-3-T）线性聚酯（PET）纤维素衍生物（CA、CAB、CP）聚苯硫醚（PPS）聚砜（PUS）卫生级聚氯乙烯(PVC-U)聚醚砜（PES）热塑性塑料的性能差异性能无定型热塑性塑料结晶性热塑性塑料透明性好较差机械强度较低较高柔韧性好较低外观透明不透明或半透明例外ABS属于无定形塑料，却不透明。热塑性塑料的性能差异的原因无定形热塑性塑料的特征温度是玻璃化温度（Tg），当低于Tg时，高聚物表现为具有“玻璃”特征性能，专业上称之为“玻璃态”，此时的高聚物具备使用功能，而不能被“可塑”性能；当高于Tg时，高聚物则具有较高弹性和一定可塑性特点，同时失去使用功能，专业上称之为“高弹态”。进一步升温后，其弹性失去而完全可塑。因此，其最高使用温度应在Tg以下，而其最低加工温度则应在Tg以上。加热加热冷却冷却高弹态粘流态玻璃态无定形热塑性塑料的热变化：无定形热塑性塑料：由于其不对称结构，是不结晶的，在不进行改性和着色的情况下均是透明的。无定形热塑性塑料的使用温度应低于其玻璃化温度(Tg)。玻璃化转变温度（Tg）高聚物：它是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度，材料的折光率、自由体积以及弹性模量等都要发生一个突变。从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不像相转变那样有相变热，所以它是一种二级相变(高分子动态力学中称主转变)。Tg时，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动；材料处于玻璃化转变温度时，分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。Tg玻璃：在玻璃化转变温度，玻璃的结构发生变化，玻璃的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化。根据玻璃化转变温度可以准确制定玻璃的热处理温度制度。玻璃化转变温度（Tg）：是材料的一个重要特性参数，材料的许多特性都在玻璃化转变温度附近发生急剧的变化。部分晶性热塑性塑料特征温度为结晶温度（Tc）。部分结晶热塑性塑料：含有分子链规则排布区域（结晶区），因为结晶作用，部分结晶热塑性塑料通常是不透明的，并且透明度会随着结晶度的增加而减小。部分结晶热塑性塑料的使用温度在玻璃化转变温度和熔点之间。部分结晶（HDPE）片材被加热到晶体熔点以上会熔融，片材将会全部变成无定形，进而透明起来。在冷却过程中，晶体会再次形成。对许多部分结晶的热塑性塑料成型的片材和模塑制品，可以通过快速冷却抑制结晶作用而得到透明的制品（如PET瓶、透明的PET片材和透明的聚丙烯片材）。加热冷却粘流态玻璃态部分结晶热塑性塑料热变化：Tc时，高聚物表现为质地坚硬，具备使用功能，不可“塑性”加工；Tc时高聚物被熔融塑化，失去使用功能，而可塑性加工。又称低压聚乙烯，因为在低压下生产，含有较多长键，因此密度高。是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤代烃（四氯化碳）。几种重要的热塑性塑料该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。主要用于制造各种注塑、吹塑和挤出成型制品。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40℉低温度下均如此。高密度聚乙烯（HighDensityPolyethylene，简称为“HDPE”）华氏温度与摄氏温度：℉=(9/5)℃+32低密度聚乙烯（LowDensityPolyethylene，简称为“LDPE”）低密度聚乙烯：又称高压聚乙烯，通常使用高温高压下的自由基聚合生成，由于在反应过程中的链转移反应，在分子链上生出许多支链。这些支链妨碍了分子链的整齐排布，因此密度较低。低密度聚乙烯（LDPE）适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。LDPE主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。LDPE在高温下容易产生致癌物质，故保鲜膜不宜进入微波炉。聚丙烯(Polypropylene，俗称PP)聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。等规聚丙烯（isotaeticPolyProlene）无规聚丙烯（atacticPolyPropylene）间规聚丙烯（syndiotaticPolyPropylene）按甲基排列位置分为CH=CH2CH3nCH3[CH-CH2]__n催化剂一般生产的聚丙烯树脂中，等规结构的含量为95%，其余为无规或间规聚丙烯，工业产品以等规物为主要成分。无规聚丙烯：若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯；间规聚丙烯：当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。等规聚丙烯：甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯；PP特点１、PP是一种半结晶性材料，硬度大于PE；熔点高于PE。２、PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。３、PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。４、PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。５、PP的收缩率相当高（由于结晶），一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比HDPE等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。１、均聚物型的PP温度高于0℃以上时质地脆，许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物增强韧性。２、共聚物型的PP材料有较低的热变形温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，３、共聚物型的强度比均聚物型的要高（相同MFR），PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好，但延展强度较低。４、均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。MFR：熔体流动速率均聚物型和共聚物型的PP性能差异热固性塑料：在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料。其树脂分子由线型结构交联成网状结构，再加强热则会分解破坏。如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料，还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。优点：耐热性高、受热不易变形等。缺点：机械强度一般不高。改性：可以通过添加填料，制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。(2)热固性塑料热固性塑料机理热固性塑料：酚醛、三聚氰胺甲醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的应该是炒锅锅把手和高低压电器。利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化的特性来加工，使其成为确定形状和尺寸的制品。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一发生交链固化而变硬，这种变化是不可逆的。再次加热时，已不能再变软流动了，这种材料称为热固性塑料。热固性塑料的加工：固化机理：软塑料硬塑料弹性模量15000～350000N／cm270000～350000N／cm2抗张强度1500～7000N／cm23000～8500N／cm2伸长率20％～800％0．5％～3％特点结晶度由中到高，Tm、Tg范围很宽刚性大、难变形塑料行为接近橡胶接近纤维聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯酚醛塑料、聚氨酯塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料、呋喃塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂热塑性塑料为主常用注塑法加工成型后可以再次加工使用一般来说软塑料是熟塑料比较耐用热固性塑料为主常用热压法加工成型后不可再次加工使用一般来说硬塑料是生塑料不够耐用。根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。（二）按使用特性分类①通用塑料一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。它们都是热塑性塑料。通用塑料有五大品种聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)聚氯乙烯(PVC)聚苯乙烯(PS)ABS②工程塑料一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。如聚酰胺、聚砜等。工程塑料通用工程塑料特种工程塑料工程塑料具有密度小,化学稳定性高,机械性能良好,电绝缘性优越,加工成型容易等特点,广泛应用于汽车,电器,化工,机械,仪器,仪表等工业,也应用于宇宙航行