合成树脂及塑料性能简介.ppt

合成树脂及塑料syntheticresinandPlastics 学习目的与要求掌握塑料的分类 性能及应用 掌握PE PMMA PVC PS ABS树脂 聚氨酯树脂等生产工艺技术 结构 性能及应用 8 1塑料的分类与应用 树脂 resin 是指遇热变软 具有可塑性的天然高分子化合物的统称 一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体 树脂的用途树脂是制造合成塑料 合成纤维 合成橡胶 黏合剂 涂料 离子交换树脂等产品的主要原料 8 1塑料的分类与应用 塑料 plastics 是以树脂为主要成分 适当加入 或不加 添加剂 填料 增塑剂 稳定剂 颜料等 可在一定温度 压力下塑化成型 而产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料 塑料与树脂的区别树脂是纯的高聚物 而塑料是以树脂为主的高聚物制品 一 塑料的分类 按塑料受热后性能变化分类 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 8 1塑料的分类与应用 8 1塑料的分类与应用 8 2聚乙烯树脂及塑料 概况聚乙烯 polyethylene 是由乙烯单体经自由基聚合或配位聚合而获得的高聚物 简称PE 产量居居世界首位 占总树脂量的20 左右 2000年国内总产量48Mt 其中国内生产能力3 23Mt 实际生产2 75Mt 聚乙烯生产方法 高压法 中压法 低压法 8 2聚乙烯树脂及塑料 一 主要原料 乙烯的结构与性质乙烯CH2 CH2 乙烯的主要生产方法 8 2聚乙烯树脂及塑料 二 聚乙烯的结构 性能 用途 聚乙烯的结构乙烯的化学组成为碳和氢 重复结构单元为 CH2 CH2 是主链为碳原子组成的线型高聚物 依据聚合方法的不同 其产物结构不同 高压法合成的聚乙烯平均每1000个碳原子中含15 20个支链 其中短支链为甲基和长支链为烷基 如正丁基等 而中压法和低压法合成的聚乙烯基本上无支链 高压聚乙烯的相对分子质量为25000 50000 结晶度为50 60 密度为0 91 0 93 熔融温度为115 一般称为低密度聚乙烯 中压法合成的聚乙烯 相对分子质量为45000 50000 结晶度为85 以上 低压法合成的聚乙烯相对分子质量一般小于350000 超过1000000的为超高相对分子质量聚乙烯 结晶度80 以上 密度为0 92 0 97 熔融高于127 按照聚乙烯的结构性能可以分为高密度聚乙烯 HDPE 低密度聚乙烯 LDPE 超高相对分子质量聚乙烯 UHMWPE 线性低密度聚乙烯 LLDPE 和茂金属聚乙烯等 8 2聚乙烯树脂及塑料 聚乙烯的性能 一般性能聚乙烯树脂为无毒 无味的白色粉末或颗粒 外观呈乳白色 有似蜡的手感 吸水率低 小于0 01 聚乙烯膜透明 并随结晶度的提高而降低 聚乙烯膜的透水率低但透气性较大 不适于保鲜包装而适于防潮包装 易燃 氧指数为17 4 燃烧时低烟 有少量熔融落滴 火焰上黄下篮 有石蜡气味 聚乙烯的耐水性较好 制品表面无极性 难以粘合和印刷 经表面处理有所改善 支链多其耐光降解和耐氧化能力差 8 2聚乙烯树脂及塑料 力学性能聚乙烯的力学性能一般 拉伸强度较低 抗蠕变性不好 耐冲击性好 冲击强度LDPE LLDPE HDPE 其他力学性能LDPE LLDPE HDPE 主要受密度 结晶度和相对分子质量的影响 随着这几项指标的提高 其力学性能增大 耐环境应力开裂性不好 但当相对分子质量增加时 有所改善 耐穿刺性好 其中LLDPE最好 8 2聚乙烯树脂及塑料 热学性能聚乙烯的耐热性不高 随相对分子质量和结晶度的提高有所改善 耐低温性能好 脆性温度一般可达 50 以下 并随相对分子质量的增大 最低可达 140 聚乙烯的线膨胀系数大 最高可达 20 24 10 5 K 热导率较高 电学性能因聚乙烯无极性 所以具有介电损耗低 介电强度大的电性能优异 即可以做调频绝缘材料 耐电晕性塑料 又可以做高压绝缘材料 8 2聚乙烯树脂及塑料 环境性能聚乙烯属于烷烃惰性聚合物 具有良好的化学稳定性 在常温下耐酸 碱 盐类水溶液的腐蚀 但不耐强氧化剂如发烟硫酸 浓硝酸和铬酸等 聚乙烯在60 以下不溶于一般溶剂 但与脂肪烃 芳香烃 卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂 温度超过60 后 可少量溶于甲苯 乙酸戊酯 三氯乙烯 松节油 矿物油及石蜡中 温度高于100 可溶于四氢化萘 由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键 其耐候性不好 日晒 雨淋都会引起老化 需要加入抗氧剂和光稳定剂改善 8 2聚乙烯树脂及塑料 加工特性因LDPE HDPE的流动性好 加工温度低 粘度大小适中 分解温度低 在惰性气体中高温度300 不分解 所以是一种加工性能很好的塑料 但LLDPE的粘度稍高 需要增加电机功率20 30 易发生熔体破裂 需增加口模间隙和加入加工助剂 加工温度稍高 可达200 215 聚乙烯的吸水率低 加工前一般不需要干燥处理 聚乙烯熔体属于非牛顿流体 粘度随温度的变化波动较小 而剪切速率的增加下降快 并呈线性关系 其中以LLDPE的下降最慢 聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶 因此 在加工过程中应注意模温 以控制制品的结晶度 使之具有不同的性能 聚乙烯的成型收缩率大 在设计模具时一定要考虑 8 2聚乙烯树脂及塑料 聚乙烯熔体流动速率与制品种类的关系 8 2聚乙烯树脂及塑料 聚乙烯的用途 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯 polymethylmethacrylate 俗称 有机玻璃 简称PMMA 是具有较高软化点 较好冲击强度和耐气候性的 清澈 无色透明的热塑性塑料 一 主要原料甲基丙烯酸甲酯 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 二 PMMA的生产工艺 聚合原理与实施方法甲基丙烯酸甲酯的聚合反应主要按自由基聚合机理进行 其引发方式可以是光 热 或引发剂 可以按本体 悬浮 溶液 乳液聚合等方法实施工业生产 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA生产工艺 本体浇注法生产板 棒 管状有机玻璃 有机玻璃板材的生产 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 三 聚甲基丙烯酸甲酯的结构 性能与用途 聚甲基丙烯酸甲酯的结构聚甲基丙烯酸甲酯是含70 75 间同立构的线型热塑性高聚物 因为它不具有完全的规整结构 而且有庞大的侧基 因此是无定形的 如果采用配位聚合也可以得到全同产构或间同立构聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯的性能 光学性能聚甲基丙烯酸甲酯为高度透明的无定型热塑性塑料 具有十分优异的光学性能 透光率可达90 92 折射率为1 49 并可透过大部分紫外线和红外线 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 力学性能聚甲基丙烯酸甲酯是一种质轻而坚韧的材料 在常温下具有优良的拉伸强度 弯曲强度和压缩强度 但冲击强度一般 且对缺口敏感较大 表面硬度一般 易于划伤 耐磨性较低 抗银纹能力较差 热学性能聚甲基丙烯酸甲酯的氧指数为17 3 属于易燃塑料 燃烧有花果臭味 耐热温度不高 长期使用温度仅为80 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 电学性能由于分子中极性较大 其电性能不如聚乙烯好 其介电常数较大 主要用作高频率绝缘材料 环境性能聚甲基丙烯酸甲酯的耐候性好 长期在户外使用 性能下降很小 聚甲基丙烯酸甲酯中酯基的存在使其耐溶剂一般 只耐碱 稀酸及水溶性无机盐 长链烷烃 油脂 醇类及汽油等 不耐芳烃 氯代烃 具体有四氯化碳 苯 二甲苯 二氯乙烷及氯仿等 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 加工性能聚甲基丙烯酸甲酯熔体属于非牛顿流体 粘度变化主要受螺杆转速的影响 其熔体的粘度比PE PS等高 对温度的敏感性也比其他非牛顿流体类塑料高 聚甲基丙烯酸甲酯对加工温度比较敏感 成型温度在180 230 加工温度范围比较窄 超过260 以上即分解 因此加工时要严格控制温度 以防止过热 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯在加工前需要进行干燥处理 使其含水量在0 02 以下 干燥条件 先在100 110 干燥4h 再于70 80 干燥2h 料层厚度应小于30mm 聚甲基丙烯酸甲酯的熔体粘度较大 成型中易产生内应力 为得到尺寸精度高的制品 必须在85 下进行缓慢退火处理 8 3聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯的用途照明及采光常用于灯罩 汽车 轮船 飞机上的窗玻璃及挡风玻璃 仪表窗 展示窗 广告窗 天花板 照明板等 光学仪器各种光学镜片如眼镜 放大镜及透镜等 信息传播材料如光盘及光纤等 医学材料用于牙科材料如牙托 假牙以及假肢材料等 日用品各种产品模型 标本及工艺美术品等 各种钮扣 发夹 儿童玩具 笔杆及绘图仪器等 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 概况聚氯乙烯是由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物 简称PVC 是最早实现工业化的树脂品种之一 在20世纪60年代以前是产量最大的树脂品种 60年代后退居第二位 近年来 由于PVC合成原料丰富 合成路线的改进 树脂中氯乙烯单体含量的降低 价格低廉 在化学建材等应用领域中的用量日益扩大 其需求量增加很快 地位逐渐加强 按相对分子质量的大小可以将PVC分为通用型和高聚合度两类 通用型PVC的平均聚合度为500 1500 高聚合度型的平均聚合度大于1700以上 常用的是第一种类型 80 85 的PVC树脂是通过悬浮聚合合成的 其次是乳液聚合合成的 按树脂结构不同可以分为紧密型和疏松型两种 其中疏松型呈棉花团状 可以大量吸收增塑剂 常用于软制品的生产 紧密型呈乒乓球状 吸收增塑剂能力低 主要用于硬制品的生产 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 PVC树脂的牌号 特性及用途 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 二 聚氯乙烯的结构 性能及用途 聚氯乙烯的结构聚氯乙烯分子链中含有强极性的氯原子 分子间力大 使聚氯乙烯制品的刚性 硬度 力学提高 并赋予优异的难燃性能 但其介电常数和介电损耗角正切值比PE大 聚氯乙烯树脂含有聚合反应中残留的少量双键 支链及引发剂残基 加上两相邻碳原子之间含有氯原子和氢原子 容易脱氯化氢 使聚氯乙烯在光 热作用下发生降解反应 聚氯乙烯分子链上的氯 氢原子空间排列基本无序 所以制品的结晶度低 一般只有5 15 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 聚氯乙烯树脂为白色或淡黄色的粉末 相对密度为1 35 1 45 其制品的软硬程度可以通过加入增塑剂量的多少进行调整 制成软硬相差悬殊的制品 纯聚氯乙烯的吸水率和透气性都很小 力学性能聚氯乙烯具有较高的硬度和力学性能 并相对分子质量的增大而提高 但随温度的升高而下降 聚氯乙烯中加入的增塑剂数量多少对力学性能影响很大 一般随增塑剂含量的增大 力学性能下降 硬质聚氯乙烯的力学性能好 其弹性量可达1500 3000MPa 而软质聚氯乙烯的弹性模量仅为1 5 15MPa 但断裂伸长率高达200 450 聚氯乙烯的耐磨性一般 硬质聚氯乙烯的静静磨擦因数为0 4 0 5 动磨擦因数为0 23 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 热学性能聚氯乙烯的热稳定性十分差 纯聚氯乙烯树脂在140 即开始分解 到180 迅速分解 而粘流温度160 因此纯聚氯乙烯树脂难以用热塑性方法加工 聚氯乙烯的线膨胀系数较小 具有难燃性 其氧化指数高达45以上 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 电学性能聚氯乙烯的电性能较好 但由于本身极性较大 其电绝缘性不如PE和PP 介电常数 介电损耗角正切值和体积电阻率较大 聚氯乙烯的电性能受温度和频率的影响较大 同时耐电晕性不好 因此 一般只能用于中低压和低频绝缘材料 聚氯乙烯的电性能与聚合方法有关 悬浮法较乳液法好 并且受添加剂种类影响较大 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 环境性能聚氯乙烯可耐除发烟硫酸和浓硝酸以外的大多数无机酸 碱 多数有机溶剂 如乙醇 汽油和矿物油 和无机盐 适合作化工防腐材料 聚氯乙烯在酯 酮 芳烃及卤代烃中溶胀或溶解 其中最好的溶剂是四氢呋喃和环已酮 聚氯乙烯在光 氧 热的长期作用下 容易发生降解 引起聚氯乙烯制品颜色的变化 变化的顺序为 白色 粉红色 淡黄色 褐色 红综色 约黑色 黑色 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 加工性能聚氯乙烯粉末树脂以颗粒状态存在其中悬浮法树脂的颗粒大小为50 250 m 乳液法树脂的颗粒大小30 70 m 这种颗粒又由若干初级粒子组成 悬浮法树脂的初级粒子大小为1 2 m 乳液法树脂的初级粒子大小为0 1 1 m 聚氯乙烯在160 以前以颗粒状态存在 在160 以后颗粒破碎成初级粒子 在190 时初级粒子熔融 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 聚氯乙烯的加工稳定性不好熔融温度 160 高于分解温度 140 不进行改性难以用熔融塑化的方法加工 改性方法一是在其中加入热稳定剂 以提高分解温度 使其在熔融温度之上 二是在其中加入增塑剂 以降低其熔融温度 使其在分解温度之上 要求加工温度控制要精确 加工时间尽量短 聚氯乙烯熔体的流动性不好并且熔体强度低 易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象 尤其使聚氯乙烯硬制品 此现象更突出 必须加入加工助剂 聚氯乙烯熔体之间 与加工设备之间的磨擦力大并且有与金属设备粘附倾向 因此需要加入相容性大的内润滑剂或相容性差的外润滑剂 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 聚氯乙烯熔体为非牛顿流体熔体粘度对剪切速率敏感 加工过程中可以通过提高螺杆转速来降低粘度 但要尽量少调温度 聚氯乙烯加工配方组分多 要充分混合均匀并且要注意加料顺序 为防吸油 吸油性大的填料后加 为防止影响其他组分分散 而润滑剂要后加 混合温度一般在110 聚氯乙烯遇金属离子会加速降解加工前要进行磁选 设备不应有铁锈 8 4聚氯乙烯树脂及塑料 为改变聚氯乙烯的性能 常用的改性品种有 高聚合度聚氯乙烯 氯化聚氯乙烯及聚氯乙烯合金 聚氯乙烯塑料的用途 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 聚苯乙烯是最早 1939年 实现工业化生产的塑料之一 它具有高度透明 电绝缘性好 易着色 加工流动性好 刚性好 及化学腐蚀等优点 也具有性脆 冲击强度低 易出现应力开裂 耐热性差 不耐沸水等明显的缺点 为此 对聚苯乙烯的改性研究也较多 如ABS树脂就是其中最典型的例子 一 主要原料苯乙烯结构式 CH2 CH 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 二 聚苯乙烯塑料的结构 性能与用途 聚苯乙烯的结构PS的大分子主链为饱和烃类聚合物 具有良好的电绝缘性 又因吸湿性小 可用于潮湿环境中 PS的侧基为体积大的苯环 分子结构不对称 大分子链运动困难 PS呈现刚性和脆性 制品易产生内应力 PS的侧苯基在空间的排列为无规结构 导致PS为无定型聚合物 具有很高的透明性 但近年来新开发的间同立构SPS的规整性高 虽其他性能好 但透明性低 由于苯基的存在 主链上 氢原子活化 易于被空气中的氧氧化 制品长期户外使用变黄变脆 但同时 苯基的存在又赋予其较高的耐辐射性能 在106Gy辐射剂量下 性能变化很小 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 聚苯乙烯的性能一般性能PS为无色透明的粒料 燃烧时发浓烟并带有松节油气味 吹熄可拉长丝 制品质硬似玻璃状 落地或敲打会发出类似金属的声音 能断不能弯 断口处呈现蚌壳色银光 PS的吸水率为0 05 稍大于PE 但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大 光学性能透明性好是PS最大的特点 透光率可达88 92 同PC和PMMA一样属最优秀的透明塑料品种 人称三大透明塑料 PS的折射率为1 59 1 60 但因苯环的存在 其双折射较大 不能用于高档光学仪器 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 力学性能PS硬而脆 无延伸性 拉伸至屈服点附近即断裂 PS的拉伸强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高 其拉伸强度可达60MPa 但冲击强度很小 难以用做工程塑料 PS的耐磨性差 耐蠕变性一般 PS的力学性能受温度的影响比较大 热学性能PS的耐热性能不好 热变形温度仅为70 90 只可长期在60 80 温度范围内使用 PS的耐低温性也不好 脆化温度为 30 PS的热导率低 一般为0 04 0 13W m K 线膨胀系数较大 为 6 8 10 5K 1 与金属相差悬殊 故制品不易带金属嵌件 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 电学性能PS的电绝缘性优良 且不受温度和湿度的影响 介电损耗角正切值小 可耐适当的电晕放电 耐电弧性好 适于做高频绝缘材料 环境性能PS的化学稳定性较好 可耐一般酸 碱 盐 矿物油及低级醇等 但受许多烃类 酮类及高级脂肪酸等侵蚀 可溶于芳烃 如苯 甲苯 乙苯及苯乙烯等 氯化烃 如四氯化碳 氯仿 二氯甲烷及氯苯 及酯类等 PS的耐候性不好 其耐光 氧化性都差 不适于长期户外使用 但PS的耐辐射性好 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 聚苯乙烯的加工性能PS属无定形树脂 无明显熔点 熔融温度范围比较宽 可在120 180 之间成为流体 热稳定性较好 分解温度在300 以上 PS熔体属非牛顿流体 粘度强烈地依赖剪切速率的变化 但温度的影响也比较明显 PS的流动性十分好 是一种易于加工的塑料 PS的吸水率比较低 在加工前一般不需干燥 如有特殊需要时 如要求透明性高 才干燥 具体干燥温度为70 80 时间1 5h PS在加工中易产生内应力 除选择正确的工艺条件 改进制品设计和合理的模具结构外 还应对制品进行热处理 热处理的条件为在温度65 85 热风循环干燥箱或热水中处理1 3h PS成型收缩率比较低 一般仅为0 4 0 7 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 聚苯乙烯的用途电器制品PS兼有透明性和良好的绝缘性 可用于电视机 录音机及各种电器的配件 壳体及高频电容器等 透明制品PS具有优异的透明性 可用于一般光学仪器 透明模型 灯罩 仪器罩壳及包装容器等 PS的着色性和光泽性好 可广泛用于日用品的生产 具体有儿童玩具 装饰板 磁带盒 家具把手 梳子 牙刷把 笔杆及文具等 包装材料主要是PS泡沫塑料 多用于电器 精密仪表 工艺品 玻璃制品及陶瓷制品等包装 隔热材料等 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 四 ABS树脂的生产ABS树脂是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯的三元共聚物 由于它具有优良的耐冲击韧性和综合性能 是重要的工程塑料之一 应用非常广泛 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 ABS塑料的结构 性能及用途 ABS塑料的结构ABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成 不同的结构单元赋予其不同的性能 丙烯腈 耐化学腐蚀剂性好 表面硬度高 丁二烯 韧性好 苯乙烯 透明性好 着色性 电绝缘性及加工性 三种单体结合在一起 就形成了坚韧 硬质 刚性的ABS树脂 不同厂家生产的ABS因结构差异较大 所以性能差异也较大 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 ABS塑料的性能一般性能ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料 其制品可着成五颜六色 并具有90 的高光泽度 ABS的相对密度为1 05 吸水率低 ABS同其他材料的结合性好 易于表面印刷 涂层和镀层处理 ABS的氧指数为18 2 属易燃聚合物 火焰呈黄色 有黑烟 烧焦但不落滴 并发出特殊的肉桂味 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 力学性能ABS有优良的力学性能 其冲击强度极好 可以在极低的温度下使用 即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏 ABS的耐磨性优良 尺寸稳定性好 又具有耐油性 可用于中等载荷和转速下的轴承 ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的 ABS的力学性能受温度的影响较大 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 热学性能ABS的热变形温度为93 118 制品经退火处理后还可提高10 左右 ABS在 40 时仍能表现出一定的韧性 可在 40 100 的温度范围内使用 电学性能ABS的电绝缘性较好 并且几乎不受温度 湿度和频率的影响 可在大多数环境下使用 环境性能ABS不受水 无机盐 碱及多种酸的影响 但可溶于酮类 醛类及氯代烃中 受冰乙酸 植物油等侵蚀会产生应力开裂 ABS的耐候性差 在紫外光的作用下易产生降解 于户外半年后 冲击强度下降一半 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 ABS塑料的加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料 可用通用的加工方法加工 ABS的熔体流动性比PVC和PC好 但比PE PA及PS差 与POM和HIPS类似 ABS的流动特性属非牛顿流体 其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系 但对剪切速率更为敏感 ABS的热稳定性好 不易出现降解现象 ABS的吸水率较高 加工前应进行干燥处理 一般制品的干燥条件为温度80 85 时间2 4h 对特殊要求的制品 如电镀 的干燥条件为温度70 80 时间18 18h ABS制品在加工中易产生内应力 内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验 如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止 应进行退火处理 具体条件为放于70 80 的热风循环干燥箱内2 4h 再冷却至室温即可 8 5聚苯乙烯 ABS树脂及塑料 ABS塑料的用途壳体材料广泛用于制造电话机 移动电话 传呼机 电视机 洗衣机 录音机 收音机 复印机 传真机 玩具及厨房用品等的壳体 机械配件ABS可用于制造齿轮 泵叶轮 轴承 把手 管材 管件 蓄电池槽及电动工具壳等 汽车配件具体品种有方向盘 仪表盘 风扇叶片 挡泥板 手柄及扶手等 其他制品化工各类防腐蚀管材 镀金制品 文具如笔杆等 保温 防震用泡沫塑料 仿木制品等 8 8聚氨酯及塑料 聚氨酯为大分子链中含有氨酯型重复结构单元的一类聚合物 全称为聚氨基甲酸酯 简称PU或PUR 是由多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多羟基化合物在一定比例下反应的产物 一般分为热塑性和热固性两大类 或分为弹性体和泡沫塑料两大类 8 8聚氨酯及塑料 其中一步法可采用最为普遍 其工艺流程示意图如图所示 优点是物料粘度小 输送容易 利用反应的放出热量对产品进行熟化 工艺简单 设备投资少 易于操作管理 多用于生产低密度模塑制品 二步法生产方法又分为预聚法和半预聚法两种 其预聚法工艺流程示意图如下图所示 多用于聚醚型泡沫塑料的生产 半预聚法多适用于生产硬质泡沫塑料 其工艺流程示意图如下 一步法生产聚氨酯泡沫塑料工艺流程示意图 8 8聚氨酯及塑料 4 聚氨酯弹性体的生产聚氨酯弹性体是一种PU的密实制品 其性能介于橡胶与塑料之间 具有高回弹性 吸震性 耐磨性 耐油性 耐撕裂 耐化学腐蚀及耐辐射等性能 由于其加工方法越来越简单 应用越来越广泛 已发展成为PU的主导制品 PU弹性体可以分为混炼型 浇铸型和热塑型三种 其中浇铸型制品是将混合后的液体注入到模具之中 经过加热即可固化形成各种复杂制品 特别适合于生产大型PU制品 热塑型PU弹性体制品是将市售线型或部分交联型聚合物 通过注塑 挤出 吹塑和压延等方法制取 也可将其溶剂化后涂覆加工成革制品 8 8聚氨酯及塑料 三 聚氨酯的结构 性能与用途1 聚氨酯泡沫塑料的结构 性能与用途软质聚氨酯泡沫塑料软质聚氨酯泡沫塑料具有轻度交联结构 其相对密度为0 02 0 04 回弹性高 软质聚氨酯泡沫塑料主要用于家具 如床垫 座垫 座垫 沙发 体育防震用品及防震包装材料 半硬质聚氨酯泡沫塑料半硬质聚氨酯泡沫塑料的交联度高于软质聚氨酯泡沫塑料 开孔率为90 具有更高的压缩强度 主要用于防震缓冲材料和包装材料 硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料为高度交联结构 开孔率为5 15 热导率为0 008 0 025W m K 是一种优质绝热保温材料 可以在 200 150 下使用 耐化学稳定性好 但不耐强酸强碱 由于硬质聚氨酯泡沫塑料冲击强度低 故常加入环氧树脂和有机纤维进行改性 硬质聚氨酯泡沫塑料主要用于绝热制冷材料 如冰箱 冷藏柜 冷庫 输送冷 热介质管道保温材料 用于建筑隔热保温材料 用于结构材料 如椅子骨架 桌子 门框及窗框等 8 8聚氨酯及塑料 1 聚氨酯弹性体的结构 性能与用途 1 聚氨酯弹性体的结构聚氨酯弹性体的结构主要为聚酯或聚醚二元醇与二异氰酸酯反应生成的软段和由低分子二元醇和二异氰酸酯反应生成的硬段构成的嵌段聚合物 不同PU弹性体的差别只在于柔性链段与刚性链段的比例 连接和排列方式不同 从而导致整体性能的差异 同时 聚氨酯弹性体也有不同程度的交联结构 软段影响制品的弹性及低温性能 硬段影响模量 硬度和撕裂强度等 8 8聚氨酯及塑料 2 聚氨酯弹性体的性能聚氨酯弹性体的性能介于塑料与橡胶之间 其中聚酯型PU的力学性能高 耐油性好 但耐水性差 聚醚型PU的耐低温性能及耐水性优于聚酯型PU 但耐油性 力学性能稍差一些 3 聚氨酯弹性体的用途汽车工业以聚酯型PU热塑性弹性体主 加入6 8 的玻璃纤维或玻璃微球增强 具体有保险杠 挡泥板 方向盘 阻流板 行李箱盖 门把手 扶手 仪表盘及防滑链等 还可用作低速行驶的汽车 叉车 小平车等 轮胎 建筑材料主要用于运动场人造跑道 地下管密封件 防水材料 建筑混凝土墙壁和天花板浮雕的模板等 合成革用于服装 家具 箱包及车辆座椅等 8 8聚氨酯及塑料 医疗器材制作绷带 心脏助动器 血泵 人造血管 人工肾及人造心室等 其他方面用于高承重和高耐磨的钢铁及造纸工业中的轧辊 油田 冶金工业中的高耐磨和高强度的结构材料 如油田旋转除砂器 选煤筛网 浮选机 螺旋选矿机 矿砂输送管和转送带等