服装面料塑料膜用原料.ppt

2019/11/7,1,塑料成型加工基础 材料加工3121班 2013年上期,教师：杨中文,2019/11/7,2,教材： 高分子物理（化工版 侯文顺、杨宗伟主编） 高分子材料加工基本工艺（化工版 王加龙主编） 参考书：塑料成型工艺（化学工业出版社，杨中文主编）,2019/11/7,3,学习方式,采用项目教学法：通过布置“工作任务、问题咨询、计划决策、实施指导、检查与评价、项目总结”进行实施 1、分小组接受工作任务，成立项目组，组长及组员； 2、教师解读任务书，教师与组长签订完成任务合同书； 3、制订完成项目任务计划及学习相关知识 4、项目计划实施 5、项目任务完成检查与评价 6、项目完成情况总结,2019/11/7,4,课程主要内容： 三个模块 1、膜片类塑料的制作 2、管与型材类塑料的制作 3、单个塑料件制作 八个项目 1、塑料疏菜大棚膜的制作（16学时） 2、服装面料塑料膜的制作（16学时） 3、塑料管材的制作（16学时） 4、塑料门窗型材的制作（16学时） 5、塑料打包带的制作(16学时) 6、塑料饭盒的制作(16学时) 7、塑料果盘的制作(16学时) 8、塑料搪塑件的制作(16学时),2019/11/7,5,项目一、塑料疏菜大棚膜的制作,教学任务 1、塑料膜类型及常用原料 2、蔬菜大棚膜的性能要求分析及标准 3、蔬菜大棚膜的原料选择及配方 4、蔬菜大棚膜制作方案 5、蔬菜大棚膜生产经济与环保评估,2019/11/7,6,1、塑料膜类型及常用原料,一、塑料膜的类型 1、按用途分：农用膜、包装膜、功能膜； 2、按生产方法分：挤出吹塑膜、平挤膜、压延膜、流涎膜； 3、按材料分：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜、聚酯膜、聚酰胺膜。 二、塑料膜生产常用原料 用于塑料膜生产的常用原料：PE、PP、PVC、PET、PA等,2019/11/7,7,二、塑料膜生产常用原料 用于塑料膜生产的常用原料：PE、PP、PVC、PET、PA等 1、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的分子结构,2019/11/7,8,2、高分子链结构,高分子链的近程结构和远程结构。 近程结构介绍高分子链结构单元的化学组成、键接方式、立体构型、支化与交联和端基等内容； 远程结构包括单个高分子的大小和柔顺性。,2019/11/7,9,大分子链都是由数目很大的结构单元通过共价键连结而成 大分子链的几何形状分为线形、支链、网状结构大分子 大分子链的单键若无空间阻碍时，由内旋转呈现无数构象，从而使高分子链具有柔性。（高分子材料具有高弹性） 大分子链之间靠范德华力作用结合（静电力、诱导力、氢键等），从而形成晶态、非晶态、取向态、织态结构的聚合物。 高分子链结构具有不均一性（聚合度及分子量大小不一样）,高分子结构的主要特征,2019/11/7,10,（1）高分子结构的分类,高分子结构：指组成高分子的不同尺度的结构单元在空间的相对排列. 包括：链的结构（近程结构和远程结构） 凝聚态结构,2019/11/7,11,2019/11/7,12,近程结构：直接影响Tm、溶解性、粘度、粘附性。,凝聚态结构： 决定Polymer制品使用性能的主要因素。,远程结构:（小分子没有，大分子独有）： 赋予高 分子链柔性，致使聚合物有高弹性。,聚合物结构决定其性能：,2019/11/7,13,高分子的原子种类和排列 高分子结构单元键接方式 支化与交联 共聚物的序列结构 构型(Configuration),（2）高分子链近程结构,2019/11/7,14,A、链的原子种类和排列 Composition of Polymer Chain,. 碳链高分子,杂链高分子,元素有机高分子,梯形和双螺旋形高分子,端基,2019/11/7,15,碳链高分子： 主链全部由碳原子组成（有共价键连接而成） 由加成反应得到：例如：PE、PP、PVC、PS、MMA。 特点：不溶于水，可塑性（可加工性）但耐热性差。,杂链高分子： 主链中有两种或两种以上的原子组成，e.g:O、S、N. 由缩聚或开环反应得到：e.g: PA（尼龙）、PET（涤纶）、PPO（聚苯醚）、PSU（聚砜）、POM（聚甲醛）、PPS（聚苯硫醚）。 特点：具有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高。 可用作工程塑料。,2019/11/7,16,元素有机高分子： 主链中不含碳，含有Si、P、Ti、Al等元素， 特点：具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。,e.g:,硅橡胶 -123 使用，耐低温性好,2019/11/7,17,梯形和双螺旋形高分子：,e.g: PI 聚酰亚胺 可耐高温 320 模量都非常高 耐热性非常好,2019/11/7,18,端基End Group ： 端基对polymer的力学性能没有影响，但对热稳定性影响最大，要提高耐热性，一般要对高分子链进行封端。,e.g:,加入,封端，以提高PET耐热性和控制分子量，以排除小分子 来调节分子量。,2019/11/7,19,取代基对聚合物的性能有重要影响,主链相同（如，碳链），取代基不同，聚合物的化学和物理性质不同，取代基不同，形成了一系列聚合物品种 。 取代基的电子效应和立体效应对主链有影响，对主链之间的排列有影响，同时，取代基可赋予聚合物相应化学与物理特性。 如：PE： CH2CH2、 PTFE：CF2CF2、 PP： CH2CH（CH3）、 PS： CH2CH（C6H5）（有苄基氢）、 PVC： CH2CHCl、取代基对H有重要影响,2019/11/7,20,PTFE：CF2CF2,Molecular models of polytetraethylene,2019/11/7,21,有机氟高分子的结构特点,有机氟高分子的主链上带有大量的氟原子， 氟原子吸引电子和束缚电子云的能力最强， 而且氟原子的原子半径小、电子云密度大、电子云流动性小，难极化，与碳原子形成的CF键的键能比CH键大， CF键稳定，不易被破坏。有机氟高分子特有的“氟代效应”，使与CF键相邻的化学建均得到加强； 同时，氟原子的电子云对高分子主链（碳链）有强的屏蔽作用，这种强屏蔽作用对有机氟高分子（如，聚四氟乙烯等）主链起到了保护作用，这种特殊的高分子结构可赋予有机氟高分子及其制品诸多优异性能。,2019/11/7,22,有机氟高分子的特殊结构可赋予有机氟高分子 及其制品诸多优异性能,如高耐候性、高抗紫外线性和高耐化学性、高耐腐蚀性等化学特性。 同时，CF键又有难极化的特点，这使有机氟高分子材料的表面能最低， 表面能低使氟材料表面有很好的拒水性、拒油性、耐沾污性和理想的生物稳定性及相容性。,2019/11/7,23,有机氟高分子的化学特性：,最好的化学稳定性： 高抗紫外线性、高耐候性、高耐化学性、高耐老化性 特异的表面性能表面能最低： 拒水性好、拒油性好、耐沾污性好 理想的生物稳定性和生物相容性： 优异的光学性能： 可有低折射率、高透明性 优异的电学性能： 低介电常数、高绝缘性 有机氟高分子材料被誉为“有机材料之王”。,2019/11/7,24,氟原子可赋予有机氟材料制品多种特性：,2019/11/7,25,有机氟材料是高性能材料，是极端恶劣环境条件下工程技术的首选材料，如：,氟塑料（塑料王）：聚四氟乙烯可在250的温度下长期使用，做化学反应时，使用的搅拌片，搅拌塞多时用聚四氟乙烯制的； 氟涂料（如，不粘锅涂料）可在有盐、油、醋和高温条件下长期使用； 室温固化建筑氟涂料有超耐候和超耐久性 ，其使用寿命可达20年以上，被称为涂料王； 全氟聚醚硅橡胶的使用温度范围为-50200，且高耐油、耐胺，是航空、航天和汽车中的理想的耐油密封材料； 全氟离子交换膜可在强碱和较高温度工况下长期使用。 有机氟材料在功能材料领域也占有重要地位。,2019/11/7,26,B 高分子结构单元键接方式,头尾 头头 尾尾,受紫外线照射易断裂(PVC老化的原因),头-尾连接,键接结构：是指结构单元在高分子链中的联结方式（顺序）,例如:,而,2019/11/7,27,聚乙烯醇(醇解度95%以上) 维尼纶：PVA + HCHO,聚醋酸乙烯酯水解得到,否则，纤维易吸水，性能变差,实际要求Head-to-tail,缩醛反应,2019/11/7,28,C 支化与交联,图1 高分子链的几种模型,2019/11/7,29,线形高分子（linear polymer） ： 分子长链可以蜷曲成团。线形的分子间没有化学建键结合，在受热或者受力的情况下分子间可以相互移动，因此线型高聚物可以在适当的溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型。,支化高分子（branching polymer）： 与线形高分子的化学性质相似，但物理机械性能不同，线形分子易于结晶，故密度，熔点，结晶度和硬度方面都高于前者。 支化破坏了分子的规整性，故结晶度大大降低。,2019/11/7,30,支化与交联的性能差异: 支化的高分子可以溶解;交联的高分子不溶解,在交联度不大的情况下溶胀,不熔融的 热固性塑料和硫化橡胶都是交联高分子,交联结构的形成条件：若在缩聚反应过程中有三个以上的官能度的单体存在；或在加聚过程中有自由基的链转移反应；或双烯类单体中第二键的活化等都能生成的高分子。,交联（ network polymer）: 高分子链之间通过支链连接成一个空间三维网状结构,2019/11/7,31,用途：,1. LDPE ：薄膜材料、软制品,2. HDPE ：硬制品、管材,3.交联聚乙烯：海底电缆、电工器材,表1 PE链几何形状对其性能的影响,2019/11/7,32,eg: 橡胶硫化,未硫化:分子间容易滑动,受力后不能恢复原状,硫化后: 不易滑动, 有可逆的弹性形变,注意:交联度不同,性能也不相同; 如交联度小的橡胶(含硫量5%),弹性好,交联度大（2030）的橡胶,弹性差,随着交联度的增加,机械强度和硬度都将增加,最后失去弹性而变脆.,2019/11/7,33,交联的作用:,1.使分子在使用时克服分子间的流动,即提高强度,2.提高耐热性,3. 提高抗溶剂性,即不容易溶解于有机溶剂,2019/11/7,34,D、共聚物的序列结构,共聚物：由两种以上的单体键合而成的聚合物,以A、B两种单体单元所构成的共聚物为例，按连接方式可分为：,交替共聚物(alternating copolymer) ABABABABABABABA,无规共聚物(random copolymer) AABABBAA,嵌段共聚物(block copolymer) AAAAAABBBBBAAAAAA,接枝共聚物(graft copolymer) AAAAAAAAAAAAA,BBBB,2019/11/7,35,不同类型的共聚物，它们的性能也不相同，因此常用该法来对某种材料改性,举例：苯乙烯St + 丁二烯B,a. 工程塑料ABS： 丙稀腈，丁二烯和苯乙烯的三元接枝共聚物，因此兼具三种组分的特性：质硬、耐腐蚀、提高制品的拉伸强度和硬度。,2019/11/7,36,a. 聚四氟乙烯六氟丙烯共聚,形成F-46热塑性氟塑料,b. PMMA是很好的一种塑料，性能与PS相似，但由于存在极性的酯基，分子间作用力比PS大，所以流动性差，不宜采用注塑成型。但是如果与少量St共聚，可以改善树脂的流动性，能采用注塑成型。 St与少量丙烯腈共聚，其冲击强度，耐热性，耐化学腐蚀都有所提高，可以制作耐油机件。,其他应用,2019/11/7,37,E 构型(Configuration),构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。,2019/11/7,38,全同立构：,高分子全部由一种旋光异构单元键控而成 取代基全在平面的一侧,全同立构的聚苯乙烯结构比较规整，能结晶，熔点为240。不易溶解,全同立构聚丙烯（i-PP）， ，坚韧可纺丝，也可作高结晶性工程塑料,实例,2019/11/7,39,间同立构：,由两种族光异构单元交替键接 取代基间接分布在平面两侧,间同l立构s-PP正在工业化 间同立构PS（s-PS）为工程塑料,实例,2019/11/7,40,无规立构：,两种旋光异构单元完全无规键接取代基无规则分布在平面两侧,无规立构的聚苯乙烯结构不规整不能结晶，软化温度为80 。溶于苯,实例,2019/11/7,41,注意：高分子链虽然含有许多不对称碳原子，但由于内消旋或外消旋作用，即使空间规整性很好的高聚物，也没有旋光性。,