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1、第二章 塑料,2.1 緒論 2.2 通用塑料簡(jiǎn)介 2.3 工程塑料分類型介紹,PP材料在汽車(chē)行業(yè)中具有巨大的市場(chǎng),商機(jī)無(wú)限,商機(jī)無(wú)限,商機(jī)無(wú)限,小礦泉水瓶的禍害,2.1 緒論,本章基本內(nèi)容： 1、塑料的發(fā)展概況、定義和分類 2、各種塑料性能 3、塑料的應(yīng)用領(lǐng)域 學(xué)習(xí)目的及要求：了解塑料塑料的性能與應(yīng)用領(lǐng)域。 本章重點(diǎn)：1.塑料的定義 2.塑料性能 3.應(yīng)用領(lǐng)域 。 學(xué)習(xí)方法：掌握基本的、重點(diǎn)的內(nèi)容，多聯(lián)系實(shí)際。,塑料定義：,從廣義上來(lái)說(shuō)：凡能夠塑成一定形狀的材料，或者是在一定溫度或壓力條件下，能夠流動(dòng)的材料(如：石墨、玻璃、銅、鋁等)都可稱為“塑料”。,狹義上來(lái)講：一般是指以合成樹(shù)脂為基本成分
2、的高分子有機(jī)化合物，在一定條件(如溫度、壓力等)可塑成一定形狀的、并且在常溫下保持形狀不變的材料。,多數(shù)塑料是以合成樹(shù)脂為基礎(chǔ)，并根據(jù)用途的不同，添加不同的助劑，如：填料、增塑劑、抗氧劑、抗靜電劑、爽口劑等。,樹(shù)脂是指受熱時(shí)通常有轉(zhuǎn)化或熔融范圍，轉(zhuǎn)化時(shí)受外力作用具有流動(dòng)性，常溫下呈固態(tài)或半固態(tài)或液態(tài)的有機(jī)聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。廣義地講，在塑料工業(yè)中作為塑料基本材料的任何聚合物都可稱為樹(shù)脂。,樹(shù)脂,樹(shù)脂是無(wú)定形的半固體、固體或假固體的有機(jī)物質(zhì)。一般是高分子物質(zhì)。呈透明或半透明乳白色。無(wú)固定熔點(diǎn)，但有軟化或熔融范圍，受熱變軟逐漸熔化，在力的作用下可流動(dòng)。大多不溶于水，有的可溶
3、于有機(jī)溶劑。,根據(jù)來(lái)源分為：天然樹(shù)脂和合成樹(shù)脂。 根據(jù)受熱后表現(xiàn)分為：熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂。 根據(jù)溶解度分為：水溶性樹(shù)脂、醇溶性樹(shù)脂和油溶性樹(shù)脂,樹(shù)脂的分類,塑料的分類A:,塑料的種類很多，基本可分為十八大類樹(shù)脂，二百多個(gè)品種（有資料介紹有300多品種），但其中常用的品種有二十幾種。各有其特殊的物理、化學(xué)、電和機(jī)械等性能。,根據(jù)塑料受熱后的變化分為： 熱塑性塑料和熱固性塑料。,熱塑性塑料 熱塑性塑料，是以熱塑性樹(shù)脂為基本成分的塑料。這種塑料主要具有鏈狀的線性結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是受熱后發(fā)生物態(tài)變化，由固體軟化或熔融成粘流體狀，在壓力的作用下，可塑成所需要的形狀，在常溫下不變形，但加熱后可軟化，這個(gè)
4、過(guò)程可以反復(fù)多次塑制，而塑料分子結(jié)構(gòu)并不發(fā)生變化。如：聚乙烯、尼龍等。塑料軟包裝用的基材屬于此類。,熱固性塑料 熱固性塑料是以熱固性樹(shù)脂為基本成分的塑料。成型后具有網(wǎng)狀的體型結(jié)構(gòu)，受熱后不再軟化，強(qiáng)熱后會(huì)分解破壞，不能反復(fù)塑制。如：酚醛塑料、氨基塑料等。其中松香改性酚醛樹(shù)脂，可以制造亮光油墨和鉛印油墨。,根據(jù)塑料的組分性質(zhì)分為： 纖維素塑料、蛋白質(zhì)塑料和合成樹(shù)脂塑料,塑料的分類B:,纖維素塑料 以纖維素的衍生物為基本成分的塑料。如：硝酸纖維(素)塑料，醋酸纖維(素)塑料，乙基纖維(素)塑料等。包裝印刷常用的玻璃紙、攝影膠片、制版用的軟片等皆屬于這類塑料。,蛋白質(zhì)塑料 以蛋白質(zhì)為基本成分的塑
5、料。如：大豆蛋白質(zhì)塑料等。常用于制成玩具或和其它塑料并用作為改性劑。,合成樹(shù)脂塑料 合成樹(shù)脂塑料，即合成樹(shù)脂，又稱人造樹(shù)脂。是由單體經(jīng)聚合而成的樹(shù)脂，種類很多。有的能溶于水或有機(jī)溶劑。有的加熱軟化。有的受熱后變?yōu)椴蝗懿蝗蹱顟B(tài)，根據(jù)化學(xué)組成分為：乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂等。各有其物理、化學(xué)和電性能。,根據(jù)使用范圍和用途： 通用塑料、工程塑料、特種塑料,塑料的分類C:,工程塑料是指具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、剛性、耐沖擊等物理性能，可以代替金屬材料應(yīng)用于各種工程機(jī)械設(shè)備上的一種塑料。如尼龍、聚碳酸酯、聚醚酮等。這類塑料有的也是制作高強(qiáng)度的包裝材料。,工程塑料,通用塑料,產(chǎn)量大、價(jià)格低、
6、應(yīng)用廣的塑料。其使用溫度通常較低，如無(wú)規(guī)聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等,工程塑料是物理力學(xué)性能及熱性能比較好的、可以當(dāng)作結(jié)構(gòu)材料使用的且在較寬的溫度范圍內(nèi)可承受一定的機(jī)械應(yīng)力和較苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中使用的塑料材料。 在工程塑料中，通常使用量最大、長(zhǎng)期使用溫度在100150、可作為結(jié)構(gòu)材料使用的塑料材料稱為通用工程塑料，而將使用量較小、價(jià)格高、長(zhǎng)期使用溫度在150以上的塑料材料稱為特種工程塑料。,,特種塑料,特種塑料是指具有某一特性特別優(yōu)良的塑料。如：能耐500以上高溫的，或者能在一100以下低溫寒冷條件下使用的，或者能應(yīng)用于高能射線幅照強(qiáng)環(huán)境中使用的塑料。近年，國(guó)際上研究的塑料包裝材
7、料，能夠抑制熱、聲、光、靜電、電磁技能量穿透的塑料，也屬于特種塑料。,通用塑料,1.聚乙烯（HDPE LDPE LLDPE UHMWPE CPE VLDPE ULDPE mPE)。 2.聚氯乙烯（PVC）（懸浮聚合、乳液聚合） 3.聚丙烯（全同、簡(jiǎn)同、無(wú)規(guī)）（PP-R PP-H PP-B) 4.聚苯乙烯（GPS HIPS EPS ) 5.ABS(苯乙烯類聚合物）,塑料分類,,工程塑料,1.聚酰胺（PA6 PA66 PA1010 PA11 PA12 ） 2.聚酯樹(shù)脂（PET PBT) 3.聚碳酸酯（PC) 4.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA) 5.聚氨酯（PU) 6.聚甲醛 （POM）,塑料分類,特
8、種工程塑料,普通雙酚A型聚砜 聚砜（PSU） 改性聚砜（雙酚A與PMMA及ABS共聚物） 非雙酚A型聚砜（或稱聚苯醚砜） 聚醚砜（又稱聚芳醚） 聚酰亞胺（PI） 聚苯醚（PPO） 聚苯硫醚（PPS） 聚醚酮（PEK） 聚芳醚酮（PEKK） 聚醚醚酮（PEEK） 聚四氟乙烯(PTFE) 液晶聚合物（LCP）,塑料分類,按塑料成型方法分:,塑料的分類D:,模壓塑料：供模壓用的樹(shù)脂混合料。如一般熱固性塑料。 層壓塑料：指浸有樹(shù)脂的纖維織物，可經(jīng)疊合、熱壓結(jié)合而成為整體材料。 注射、擠出和吹塑塑料：一般是指能在料筒溫度下熔融、流動(dòng)，在模具中迅速硬化的樹(shù)脂混合科。如一般熱塑性塑料。 澆鑄塑料：能在無(wú)壓或
9、稍加壓力的情況下，傾注于模具中能硬化成一定形狀制品的液態(tài)樹(shù)脂混合料。如MC尼龍。 反應(yīng)注射模塑料：一般是指液態(tài)原材料，加壓注入模腔內(nèi)，使其反應(yīng)固化制得成品。如聚氨脂類。,模塑粉：又稱塑料粉，主要由熱固性樹(shù)脂（如酚醛）和填料等經(jīng)充分混合、按壓、粉碎而得。如酚醛塑料粉。增強(qiáng)塑料：加有增強(qiáng)材料而某些力學(xué)性能比原樹(shù)脂有較大提高的一類塑料。泡沫塑料：整體內(nèi)合有無(wú)數(shù)微孔的塑料。薄膜：一般指厚度在0.25mm以下的平整而柔軟的塑料制品。,按塑料半制品和制品分E:,助劑,1.增塑劑（DOP DBP 氯化石蠟 環(huán)氧大豆油 偏苯三酸三辛酯 單脂肪酸甘油酯 癸二酸二辛酯 己二酸二辛酯 油酸甲酯 對(duì)苯二甲酸二辛酯 癸
10、二酸二丁酯） 2.穩(wěn)定劑（熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑） 3.潤(rùn)滑劑 4.著色劑 5.阻燃劑 6.發(fā)泡劑 7.抗靜電劑 8.偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、相容劑 9.填料,塑料原料與助劑的主要內(nèi)容,填充劑（填料）,重要的但非必不可少的成分,作用：,減少樹(shù)脂用量，降低塑料成本；,例如：酚醛壓縮粉若無(wú)填充劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無(wú)實(shí)用價(jià)值；PE、PVC+CaCO3 =廉價(jià)的具有足夠剛性和耐熱性的鈣塑料；玻璃纖維提高塑料的力學(xué)性能；石棉提高耐熱性；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁等。,改善塑料某些性能，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。,填充劑（填料） （2050%）,分類：,按化學(xué)性能可分為,有機(jī)填料,無(wú)機(jī)填料,,,按形狀可分為：,粉狀：木
11、粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等 纖維狀 ：棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等 層狀（片狀）：紙張、棉布、麻布、玻璃布等,能夠增加塑料的塑性、流動(dòng)性、柔韌性，改善成型性能，降低剛性和脆性；它是能與樹(shù)脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物。,常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點(diǎn)固體有機(jī)物。主要有甲酸脂類、磷酸酯類和氯化石蠟等。,增塑劑,作用：,提高塑性、流動(dòng)性和柔軟性； 降低剛性和脆性； 改善塑料的工藝性能和使用性能。,例如：硝化纖維素若無(wú)增塑劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無(wú)實(shí)用價(jià)值；硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等也必須加入增塑劑。,增塑劑,增塑劑可分為主增塑劑和副增塑劑兩大類：主增塑劑的特點(diǎn)是與樹(shù)脂的相溶性好、塑
12、化效率高、耐遷移、低揮發(fā)性、低的油（水）抽出性、低溫柔性。副增塑劑的相溶性較差，主要是與主增塑劑一道使用以降低成本，所以也稱增量劑。,增塑劑總量中的7580%應(yīng)用于聚氯乙烯塑料，主要是碳原子數(shù)6-11的脂肪醇與鄰苯二甲酸類合成的酯類，其中最為主要的是鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），是標(biāo)準(zhǔn)增塑劑。此外，還有環(huán)氧類、磷酸酯類和癸二酸酯類增塑劑及氯化石臘類增量劑等。,凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。,可分為以下三種：,它的主要作用就是抑制或防止樹(shù)脂在加工或使用過(guò)程中受熱而降解。如PVC,它的主要作用是阻止樹(shù)脂在光的作用下降解（塑料變色、力學(xué)性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC,延緩或抑制塑料氧化速
13、度。如PE、PP、ABS,熱穩(wěn)定劑：,光穩(wěn)定劑 ：,抗氧化劑 ：,穩(wěn)定劑 （0.30.5%）,為防止塑料在成型過(guò)程中粘模，減少塑料對(duì)模具的摩擦，改善塑料的流動(dòng)性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。,潤(rùn)滑劑 （<1%）,如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS,起裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。,分類,顏料,染料,,,有機(jī)顏料,無(wú)機(jī)顏料,,,著色劑 （0.010.02%）,特點(diǎn)：,無(wú)機(jī)顏料：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐光型、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性較好，不易褪色。,染料：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。性能與無(wú)機(jī)顏料相反。,著色劑 （0.010.02
14、%）,有機(jī)顏料的特性介于無(wú)機(jī)顏料和染料之間。,還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑、固化劑和加工助劑等等,并非每種塑料都要加入全部的添加劑，根據(jù)塑料品種和需求有選擇性的加入某些添加劑,在塑料工業(yè)中著色劑多采用顏料,著色劑 （0.010.02%）,塑料常用的添加劑,塑料常用的添加劑,塑料的幾種常見(jiàn)加工方法:,A、注塑成型 B、吹塑成型 C、吸塑成型 D、擠出成型 E、壓延成型 F、層積成型 G、吹薄成型 H、拉絲成型,塑料的優(yōu)點(diǎn),(1)易于加工、易于制造(易于成型) 即使制品的幾何形狀相當(dāng)復(fù)雜,只要能從模具中脫模,都比較容易制作.因而其效率遠(yuǎn)勝于金屬加工,特別是注塑成型制品,經(jīng)過(guò)一
15、道工序,即可制造出很復(fù)雜的成品.,(2)可根據(jù)需要隨意著色,或制成透明制品 利用塑料可制作五光十色、透明美麗的制品,尚可任意著色的特性,可提高其商品價(jià)值,并給人一種明快的感覺(jué).,(3)可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度的產(chǎn)品 與金屬、陶瓷制品相比,質(zhì)量輕、機(jī)械性能好,比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度的比值)高,故可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度制品.特別是填充玻璃纖維后,更可提高其強(qiáng)度. 另外,由于塑料質(zhì)量輕,可節(jié)約能源,故其制品亦日趨輕量化.,(8)產(chǎn)品制造成本低 塑料原料本身雖然不那么便宜,但如(1)項(xiàng)所述,由于塑料易于加工,設(shè)備費(fèi)用比較低廉,所以能降低產(chǎn)品成本.,(4)不生銹、不易腐蝕 塑料一般耐各種化學(xué)藥品的腐蝕,不會(huì)象金屬那樣易生
16、銹或受到腐蝕.使用時(shí)不必?fù)?dān)心酸、堿、鹽、油類、藥品、潮濕及霉菌等的侵蝕.,(5)不易傳熱、保溫性能好 由于塑料比熱大,熱導(dǎo)率小,不易傳熱,故其保溫及隔熱效果良好.,(6)既能制做導(dǎo)電部件,又能制作絕緣產(chǎn)品 塑料本身是很好的絕緣物質(zhì),目前可以說(shuō)沒(méi)有哪一種電氣制品不使用塑料的.但如果在塑料中填充金屬粉末或碎屑加以成型,也可制成導(dǎo)電良好的產(chǎn)品.,(7)減震、消音性能優(yōu)良,透光性好 塑料具有優(yōu)良的減震、消音性能;透明塑料(如:PMMA、PS、PC等)可制作透明的塑料制品(如:鏡片、標(biāo)牌、罩板等).,(1)耐熱性差、易于燃燒 這是塑料最大的缺點(diǎn),與金屬和玻璃制品相比,其耐熱性遠(yuǎn)為低劣,溫度稍高,就會(huì)變形
17、,而且易于燃燒.燃燒時(shí)多數(shù)塑料能產(chǎn)生大量的熱、煙和有毒氣體;即使是熱固性樹(shù)脂,超過(guò)200攝氏度也會(huì)冒煙,并產(chǎn)生剝落.,(2)隨著溫度的變化,性質(zhì)也會(huì)大大改變 高溫自不待言,即使遇到低溫,各種性質(zhì)也會(huì)大大改變.,(3)機(jī)械強(qiáng)度較低 與同樣體積的金屬相比,機(jī)械強(qiáng)度低得多,特別是薄型制品,這種差別尤為明顯.,(4)易于受特殊溶劑及藥品的腐蝕 一般來(lái)說(shuō),塑料比較不容易受化學(xué)藥品的腐蝕,但有些塑料(如:PC、ABS、PS等)這方面的性質(zhì)特別差;在一般情況下熱固性樹(shù)脂耐腐蝕性相當(dāng)強(qiáng).,塑料的缺點(diǎn),(5)耐久性差,易老化 無(wú)論是強(qiáng)度、表面光澤或透明度,都不耐久,受負(fù)荷有蠕變現(xiàn)象.另外,所有的塑料均怕紫外線及
18、太陽(yáng)光照射,在光、氧、熱、水及大氣環(huán)境作用下會(huì)老化.,(6)易受損傷、也容易沾染灰塵及污物 塑料的表面硬度都比較低,容易受損傷;另外,由于是絕緣體,故帶有靜電,因此容易沾染灰塵.,(7)尺寸穩(wěn)定性差 與金屬相比,塑料收縮率很高,故難于保證尺寸精度.在使用期間受潮、吸濕或溫度發(fā)生變化時(shí),尺寸易隨時(shí)間發(fā)生變化.,塑料的應(yīng)用領(lǐng)域,1 農(nóng)業(yè) 薄膜：地膜、大棚膜：育苗，蔬菜，養(yǎng)殖 管材和管件：灌溉，自來(lái)水供水 網(wǎng)箱養(yǎng)殖，育苗，運(yùn)動(dòng)草皮，沙漠綠化 2包裝：用途廣泛 包裝容器，代替金屬、陶瓷、玻璃、木材等 保鮮軟裝罐頭、果汁、化裝品 防震：PS、PU、PE泡沫塑料 日常包裝：袋，編織袋，捆扎繩，打包帶,3
19、交通運(yùn)輸： 主要用于汽車(chē)、輪船的零部件及裝修上（比強(qiáng)度大） 4 電氣工業(yè)： 電線、電纜、錄音機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)等 5 化學(xué)工業(yè)： 塑料容器和管道、耐腐蝕,6 儀表工業(yè)： 制造輔件 7 建筑工業(yè)： 化學(xué)建材，代替木材，水泥磚瓦，頂棚，地板 8 航空材料： 飛機(jī)上用塑料件，減輕重量 9 國(guó)防與尖端工業(yè)： 衛(wèi)星、火箭及原子能工業(yè)中做燒蝕材料、耐腐蝕材料，武器中做零部件，塑料地雷，隱身飛機(jī),10 家具： 桌椅 11 體育用品和日用品： 釣魚(yú)竿、梳子、玩具、餐具、盆、筐、鞋、衣、塑料跑道體育器械等。 12 醫(yī)療衛(wèi)生： 一次性注射器，輸液器，人造骨骼及氣管、血管等。,塑料的缺點(diǎn)及使用局限
20、,,耐熱性較差，一般塑料的工作溫度僅100C左右，否則會(huì)降解、老化,導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好的場(chǎng)合，不能用塑料件。,吸濕性大，容易發(fā)生水解老化。,易老化，所以對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的場(chǎng)合，一般還是用金屬件。,這些不足使塑料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是，隨著新品種塑料的問(wèn)世以及改性技術(shù)的發(fā)展，塑料的這些不足都將會(huì)得到改進(jìn)。,聚乙烯 PE(polyethlene),PE(polyethlene),,發(fā)展 1933年 英國(guó) ICI 高壓法 低密度聚乙烯（LDPE） 1953年 德國(guó) Ziegler低壓法 高密度聚乙烯（HDPE） 美國(guó) Phillips 中壓法 高密度聚乙烯（H
21、DPE）,聚乙烯是由乙烯單體經(jīng)自由基聚合或配位聚合而獲得的高聚物。產(chǎn)量居居世界首位，占總樹(shù)脂量的20%左右。,LDPE 低密度聚乙烯，支鏈太長(zhǎng)流動(dòng)性不好,LLDPE 線型低密度聚乙烯,聚乙烯,1）基本特性：產(chǎn)量最大；無(wú)毒、無(wú)味，呈白色或乳白色；結(jié)晶型塑料；吸水性極小，介電性能好。因此，聚乙烯是最理想的高頻電絕緣材料 。,2）主要用途：塑料管、塑料板、塑料繩、齒輪、軸承等；包裝用的塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電線電纜外皮等 。,3）成型特點(diǎn)：成形收縮率范圍及收縮值大，方向性明顯，容易變形、翹曲。流動(dòng)性好且對(duì)壓力變化敏感，宜用高壓注射；模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)；質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)
22、向凸凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。,聚乙烯生產(chǎn)方法（高壓法、中壓法、低壓法）比較,主要原料 乙烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 乙烯CH2CH2，是最簡(jiǎn)單的烯烴。常溫常壓是略帶芳香氣味的無(wú)色可烯氣 體。幾乎不溶于水，化學(xué)性質(zhì)活潑。物理參數(shù)如下： 乙烯的主要生產(chǎn)方法,聚乙烯生產(chǎn)工藝 乙烯高壓聚合生產(chǎn)工藝 是在微量氧或有機(jī)過(guò)氧化物存在下，將乙烯壓縮到14.7-245.2MPa壓力下， 在150-290 的條件下，乙烯經(jīng)自由基聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫垡蚁┑木酆戏椒ā?聚合原理 乙烯在高溫高壓下按自由基聚合反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行聚合。由于反應(yīng)溫度高，容易 發(fā)生向大分子鏈的轉(zhuǎn)移而形成長(zhǎng)支鏈和短支鏈產(chǎn)物，造成產(chǎn)物結(jié)晶度低、密度小 聚合主要工藝條件 乙烯
23、純度 純度99.9%。,引發(fā)劑 以氧為引發(fā)劑時(shí)，氧的用量嚴(yán)格控制在0.003%-0.007%； 以有機(jī)產(chǎn)化物為引發(fā)劑時(shí)，將其溶解在液體石蠟中，配制成1%-25%的溶液。 相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑 主要加入丙烯、丙烷、乙烷等，但純度要有嚴(yán)格要求。 聚合溫度 取決于引發(fā)劑的種類。以氧為引發(fā)劑時(shí)溫度控制在230 以上；以有機(jī)過(guò)氧化物為引發(fā)劑時(shí)溫度控制在150 左右。 聚合壓力 108-245MPa，高低取決于PE生產(chǎn)牌號(hào)，壓力越大產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量越大。 聚合轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率 乙烯單程聚合轉(zhuǎn)化率為16%-27%，未反應(yīng)單體經(jīng)冷卻循環(huán)使用，總產(chǎn)率為95%。乙烯進(jìn)料溫度為40，乙烯-聚乙烯混合物出料溫度160-28
24、0。大部分反應(yīng)熱由離開(kāi)物料帶走，反應(yīng)器夾套冷卻只帶少量反應(yīng)熱。,聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定 相對(duì)分子質(zhì)量范圍10000-50000，重均相對(duì)分子質(zhì)量控制在100000以上。一般通過(guò)熔融指數(shù)（MI）法測(cè)定。 乙烯高壓聚合生產(chǎn)工藝流程 乙烯高壓聚合生產(chǎn)工藝流程主要生產(chǎn)過(guò)程分為壓縮、聚合、分離和摻合四個(gè)工段。,聚合反應(yīng)設(shè)備 乙烯高壓聚合反應(yīng)器主要有釜式和管式兩種。,乙烯中壓聚合工藝 工藝路線 其一，乙烯為單體，烷烴為溶劑，CrO3-Al2O3-SiO2為引發(fā)劑，在150 ， 4.9MPa下聚合。 其二，乙烯為單體，脂肪烴或芳烴為溶劑，以MOO3-Al2O3或氧化鎳-活性炭 為引發(fā)劑，在200-260
25、，6.87MPa下聚合。重點(diǎn)介紹第一條工藝路線。 主要工藝條件 單體 重點(diǎn)控制對(duì)引發(fā)劑有害的雜質(zhì)，如水、氧、一氧化碳及含硫、氮、鹵素等化 合物進(jìn)行嚴(yán)格控制（萬(wàn)分之一以下），為防止乙烯與其他單體共聚，也要不含其 他烯烴。 引發(fā)劑 使用CrO3分散于Al2O3-SiO2組成的載體上的固體引發(fā)劑。其中鉻的含量為 2%-3%。載體的用量在90：10范圍內(nèi)效果較好。且要求載體的表面積要小，孔穴要大。,溶劑 采用C5-C12的石蠟烴或環(huán)烷烴。 聚合主要控制的條件 溫度 對(duì)引發(fā)劑而言，活性溫度越高，產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量越低；對(duì)產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì) 量而言溫度的影響如下圖所示。最佳引發(fā)劑活化溫度為550左右。,90,1
26、00,130,150,170,20,40,100,140,反應(yīng)溫度（）,110,120,140,160,60,80,120,聚合反應(yīng)溫度對(duì)聚乙烯相對(duì)分子質(zhì)量的影響,聚合壓力，MPa,聚合反應(yīng)壓力對(duì)聚乙烯相對(duì)分子質(zhì)量的影響,聚合壓力: 聚乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量隨壓力的升高而增加。,乙烯中壓法聚合工藝流程 主要采用漿液法。該法是將固體引發(fā)劑分散于反應(yīng)介質(zhì)懸浮液，乙烯開(kāi)始聚合時(shí)，生成的聚乙烯大部分分散在反應(yīng)介質(zhì)中，由于反應(yīng)物料呈漿液狀，故稱為漿液聚合。這種方法得到的聚乙烯相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)40000以上。,乙烯低壓聚合工藝 乙烯的低壓聚合，是以烷基鋁和TiCl4或TICl3組成的配合物為引發(fā)劑，于常壓下，
27、6075下聚合成高密度聚乙烯的方法。聚合機(jī)理為配位陰離子聚合反應(yīng)。 乙烯低壓聚合的工藝條件 主要原料 單體,低壓聚合對(duì)乙烯單體純度的要求（體積分?jǐn)?shù)） 單體乙烯中雜質(zhì)含量對(duì)聚合的影響,,,,催化劑 聚乙烯的特性黏度隨Al/Ti的增加而增大（如圖所示），當(dāng)配比為1：1-1：2時(shí)，引發(fā)劑在反應(yīng)介質(zhì)中的濃度為0.5-1.0g/L。 溶劑 精制后的烴類，如汽油、環(huán)已烷等。主要起分散和稀釋作用。,工藝條件 聚合溫度 聚合溫度的影響如上圖所示。合適的溫度范圍為60-70 。 聚合壓力 聚合壓力對(duì)采用高活性催化劑影響較小，對(duì)采用低活性催化劑影響較大。具 體如圖所示，合適的范圍控制在0-981kPa。 乙烯低
28、壓聚合工藝流程 乙烯在以Al(C2H5)3-TiCl4的引發(fā) 劑，聚合溫度為6075，聚合壓力 為0981kPa，生產(chǎn)聚乙烯的乙烯的 工藝過(guò)程包括：引發(fā)劑的配制、聚 合、分離、凈化與干燥、溶劑回收 等。,聚乙烯的結(jié)構(gòu) 依據(jù)聚合方法的不同，其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不同，高壓法合成的聚乙烯平均每1000個(gè)碳原子中含1520個(gè)支鏈，其中短支鏈為甲基和長(zhǎng)支鏈為烷基（如正丁基等），而中壓法和低壓法合成的聚乙烯基本上無(wú)支鏈。 高壓聚乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量為2500050000，結(jié)晶度為50%60%，密度為0.910.93，熔融溫度為115，一般稱為低密度聚乙烯。 中壓法合成的聚乙烯，相對(duì)分子質(zhì)量為4500050000，結(jié)晶
29、度為85%以上。 低壓法合成的聚乙烯相對(duì)分子質(zhì)量一般小于350000，超過(guò)1000,000的為超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯，結(jié)晶度80%以上，密度為0.920.97，熔融高于127。,按照聚乙烯的結(jié)構(gòu)性能可以分為高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙（UHMWPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）和茂金屬聚乙烯，此外，還有改性品種如乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）和氯化聚乙烯（CPE）等。,聚乙烯的性能 一般性能 聚乙烯樹(shù)脂為無(wú)毒、無(wú)味的白色粉末或顆粒，外觀呈乳白色，有似蠟的手感，吸水率低，小于0.01%。 聚乙烯膜透明，并隨結(jié)晶度的提高而降低。 聚乙烯膜的透水率低但透氣
30、性較大，不適于保鮮包裝而適于防潮包裝。 易燃、氧指數(shù)為17.4，燃燒時(shí)低煙，有少量熔融落滴，火焰上黃下籃，有石蠟氣味。 聚乙烯的耐水性較好。 制品表面無(wú)極性，難以粘合和印刷，經(jīng)表面處理有所改善。 支鏈多其耐光降解和耐氧化能力差。,力學(xué)性能 聚乙烯的力學(xué)性能一般，拉伸強(qiáng)度較低，抗蠕變性不好，耐沖擊性好。沖擊強(qiáng)度LDPELLDPEHDPE，其他力學(xué)性能LDPELLDPEHDPE。主要受密度、結(jié)晶度和相對(duì)分子質(zhì)量的影響，隨著這幾項(xiàng)指標(biāo)的提高，其力學(xué)性能增大。 耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性不好，但當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量增加時(shí)，有所改善。 耐穿刺性好，其中LLDPE最好。,熱學(xué)性能 聚乙烯的耐熱性不高，隨相對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)晶
31、度的提高有所改善。耐低溫性能好，脆性溫度一般可達(dá)50以下；并隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，最低可達(dá)140。 電學(xué)性能 因聚乙烯無(wú)極性，所以具有介電損耗低、介電強(qiáng)度大的電性能優(yōu)異，即可以做調(diào)頻絕緣材料、耐電暈性塑料，又可以做高壓絕緣材料。,聚乙烯屬于烷烴惰性聚合物，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。在常溫下耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕，但不耐強(qiáng)氧化劑如發(fā)煙硫酸、濃硝酸和鉻酸等。聚乙烯在60以下不溶于一般溶劑，但與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等長(zhǎng)期接觸會(huì)溶脹或龜裂。溫度超過(guò)60后，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節(jié)油、礦物油及石蠟中；溫度高于100，可溶于四氫化萘。 由于聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵，其耐候性不好，日
32、曬、雨淋都會(huì)引起老化，需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑改善。,環(huán)境性能,加工特性 因LDPE、HDPE的流動(dòng)性好，加工溫度低，粘度大小適中，分解溫度低，在惰性氣體中高溫度300不分解，所以是一種加工性能很好的塑料。但LLDPE的粘度稍高，需要增加電機(jī)功率20%30%；易發(fā)生熔體破裂，需增加口模間隙和加入加工助劑；加工溫度稍高，可達(dá)200215。聚乙烯的吸水率低，加工前不需要干燥處理。 聚乙烯熔體屬于非牛頓流體，粘度隨溫度的變化波動(dòng)較小，而剪切速率的增加下降快，并呈線性關(guān)系，其中以LLDPE的下降最慢。 聚乙烯制品在冷卻過(guò)程中容易結(jié)晶，因此，在加工過(guò)程中應(yīng)注意模溫。以控制制品的結(jié)晶度，使之具有不同的性能
33、。聚乙烯的成型收縮率大，在設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要考慮。,聚乙烯熔體流動(dòng)速率與制品種類的關(guān)系,聚乙烯的用途,1.超高分子量PE（UHMW-PE) 分子量：100300萬(wàn)，600700萬(wàn) 耐磨性：居塑料之冠，超過(guò)某些金屬。 耐沖擊性：沖擊強(qiáng)度在所有工程塑料中名列前茅。 自潤(rùn)滑性：摩擦因數(shù)低，自潤(rùn)滑性能優(yōu)異。 耐化學(xué)藥品性：優(yōu)良，除強(qiáng)氧化酸外，在一定溫 度下和范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)。 密度：比其他工程塑料低，制品非常輕便。,其他種類的聚乙烯,,,Ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE 超高分子量聚乙烯,低分子量聚乙烯（LMWPE） 分子量：500
34、5000 狀態(tài)：石蠟、聚乙烯蠟 熱性能：軟化溫度低，8090。 力學(xué)性能：力學(xué)性能差，助劑，蠟紙的圖層。,交聯(lián)聚乙烯 （1）輻射交聯(lián) 優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量容易控制，生產(chǎn)效率高，廢品率低，保持材料的潔凈性。 缺點(diǎn)：高溫、高壓。,應(yīng)用：絕緣電纜,（2）化學(xué)交聯(lián),茂金屬聚乙烯（mPE） 由于它是使用茂金屬(MAO) 為聚合催 化劑生產(chǎn)出來(lái)的聚乙烯，因此，在性能上與傳統(tǒng)的 Ziegler-Natta 催化劑聚合而成的PE 有顯著的不同 特點(diǎn)：高立構(gòu)規(guī)整性、分子量分布窄。mPE 在設(shè)備上擁有極寬而且穩(wěn)定的操作窗口， 能在更低熔體 溫度下擠出，這一特性為追求效率的生產(chǎn)商帶來(lái)了擠出能耗的降低，使之獲得更好 的膜泡
35、穩(wěn)定性以及實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無(wú)憂的生產(chǎn)操作；該產(chǎn)品可以提供更快的薄膜加工，因而提高了薄膜生產(chǎn)線的產(chǎn)能。 應(yīng)用： 收縮包裝薄膜、托盤(pán)收 縮包裝薄膜、手工流涎纏繞包裝膜、農(nóng)用溫室大棚膜、中型及重型包裝袋以及復(fù)合 包裝薄膜,氯化聚乙烯（CPE） Cl用量：30%40%。25%40%時(shí)軟質(zhì)材料；大于40%時(shí)硬質(zhì)材料。 性能：氯原子的存在破壞了原來(lái)分子的對(duì)稱性，使其結(jié)晶能力下降，材料彈性好。 用途：PVC增韌劑、電線、電纜、漁網(wǎng)。 氯磺化聚乙烯 Cl:27%45%，S：1%5%。 在二氧化硫存在的條件下對(duì)聚乙烯進(jìn)行氯化就可制的氯磺化聚乙烯。 物理狀態(tài)：白色海綿狀固體。 力學(xué)性能：優(yōu)良的橡膠狀態(tài)。,,HDPE 塑 料 管,LDPE,
工程塑料-塑料概述andPE
