塑料材料基础简明手册Word下载.docx

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⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；

⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；

⑦尺寸稳定性差，容易变形；

⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；

⑨容易老化；

⑩某些塑料易溶于溶剂。

二、塑料的分类

按使用特性、理化特性、加工方法三种方式分类。

一、按使用特性分类：

根据名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。

①通用塑料

通用塑料：

通用塑料指的是力学性能和耐热性能较低不能作为结构材料但量大面广的塑料。

五大通用塑料：

聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC、ABS

②工程塑料

工程塑料指的是可作为结构材料的塑料。

一般脂类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，可以用作工程结构它与通用塑料并没有明显的界线，其主要品种有聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、聚苯醚PPO、热塑性聚酯TPES、热塑性的聚氨酯TPUR、聚砜PSU、聚芳砜PPSU、聚苯硫醚PPS及其他芳杂环聚合物等。

也有人将氟树脂、超高分子量聚乙烯和所有热塑性的增强塑料，以及其它以此为基础的高分子共混物和改性的材料包括在内。

五大工程塑料

聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、聚苯醚PPO、热塑性聚酯TPES。

工程塑料的特性

①密度小，一般为钢铁的1/4，铜的1/9~1／5，铝的1/2。

这对于全面减轻车辆、飞行器的重量有特殊意义。

②比强度高，用玻璃纤维增强的工程塑料，其抗张强度与质量之比达1700~4000，而钢材仅为1600左右。

③化学稳定性好，对酸、碱以及一般有机溶剂均有良好耐腐蚀性。

④电绝缘性优良。

⑤耐磨，具自润滑性，可减低摩擦系数。

⑥耐热性和尺寸稳定性高。

⑦抗冲击、抗疲劳性能优良。

在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。

通用工程塑料包括：

聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。

特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。

交联型的有：

聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。

非交联型的有：

聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮（PEEK）等。

③特种塑料

一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。

如氟塑料和有机硅,具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用。

增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。

a.强塑料:

增强塑料原料在外形上可分为粒状（如钙塑增强塑料）、纤维状（如玻璃纤维或玻璃布增强塑料）、片状（如云母增强塑料）三种。

按材质可分为布基增强塑料（如碎布增强或石棉增强塑料）、无机矿物填充塑料（如石英或云母填充塑料）、纤维增强塑料（如碳纤维增强塑料）三种。

b.泡沫塑料:

泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。

硬质泡沫塑料没有柔韧性，压缩硬度很大，只有达到一定应力值才产生变形，应力解除后不能恢复原状；

软质泡沫塑料富有柔韧性，压缩硬度很小，很容易变形，应力解除后能恢复原状，残余变形较小；

半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质他软质泡沫塑料之间。

二、按理化特性分类

根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。

⑴热固性塑料

热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，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。

甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料（如脲－甲醛－三聚氰胺－甲醛等）。

其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。

⑵热塑料性塑料

热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等。

热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。

①烃类塑料。

属非极性塑料，具有结晶性和非结晶性之分，结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等，非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。

②含极性基因的乙烯基类塑料。

除氟塑料外，大多数是非结晶型的透明体，包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。

乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。

③热塑性工程塑料。

主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、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。

聚四氟乙烯。

改性聚丙烯等也包括在这个范围内。

④热塑性纤维素类塑料。

主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。

三、按加工方法分类

根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。

膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料；

层压塑料是指浸有树脂的纤维织物，经叠合、热压而结合成为整体的材料；

注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料；

浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料，如MC尼龙等；

反应注射塑料是用液态原材料，加压注入膜腔内，使其反应固化成一定形状制品的塑料，如聚氨酯等。

三、塑料材料的种类

1、ABA（Acrylonitrile-butadiene-acrylate）丙烯腈/丁二烯/丙烯酸酯共聚物

2、ABS（Acrylonitrile-butadiene-styrene）丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物

三元聚合物ABS从本世纪40年代开始商业化，销量逐年增长，现已成为全球销量最大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。

在大宗商品塑料与高性能工程热塑性塑料之间，ABS占据了独特的“过渡”聚合物的位置。

2.1化学和性质

ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。

每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。

丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；

丁二烯提供了初度和冲击强度；

苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。

有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法，任一种工艺方法所制得的ABS原料中的苯乙烯含量均为50％甚至更高。

通常至少两种工艺结合使用，以使最终产物最佳化。

ABS树脂属于两相体系：

苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）为连续相，丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。

实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应（接枝），本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。

因此，人们可把ABS看作是第一个在商业上取得成功的聚合物合金之一。

改变三种单体A、B、S的比例，聚合物的分子量和橡胶相的形态就能有无限的ABS产品供选择。

例如，橡胶相的颗粒大小可以从小于0．1微米变到几个微米。

橡胶相内平均颗粒大小和颗粒大小分布，对聚合物性能的整体均衡，包括强度、韧度和外观有重要影响。

大橡胶颗粒增加韧度而降低光滑度。

与分子量相关的硬相链长度对ABS树脂的性能也有显著的影响。

一般地，聚合物链越长，强度性能（包括冲击和延性）越高，而流动性能越低。

最后，硬SAN相与橡胶相的比率将影响ABS树脂的流动性和抗冲击性能之间的均衡，例如，橡胶含量的增加将提高ABS材料的冲击强度和韧度，但通常以流动性变差为代价。

流动性能和抗冲击性能之间的均衡是ABS材料的基本产品特征，这种特征将普通用途的ABS材料彼此区别开来。

2.2合金及专用品

如果在聚合过程中加人更多种的单体，或者混入化学添加剂，或者与另一种塑料共混或形成合金，就可以进一步拓宽以ABS为基础的树脂的性能范围。

例如，在聚合过程中加入α一甲基苯乙烯或马来酸酥，就能生产出具有较高热变形温度的以ABS为基础的材料。

使用甲基丙烯酸甲酯，能使硬相和橡胶相的折射指数相匹配，从而使材料具有透明度。

通常，ABS树脂与添加剂在聚合过程中作为最后一个工序进行配料，或者作为分别的工序在挤压或班伯里密炼机等熔体混合设备中进行熔融配料。

所用的典型添加剂能改进耐紫外线性能和热稳定性、阻燃性和抗静电性能。

具有更高强度和硬度的增强型ABS已经商业化。

ABS的一个有用的特点就是能与各种不同的聚合物形成一系列合金，这些合金具有超出传统均衡性能的新的性能范围。

最普通的是ABS－一聚碳酸酯（PC）合金，与基础ABS三元共聚物相比，它表现出改进了的抗冲击性能（特别是在低温下）和高耐热性能。

它们在汽车市场，如仪表面板和车轮挡板等方面有很强的适用性。

通过加入助剂，PC／ABS合金还能制成阻燃型材料，并已在商用机器市场上取得很大成功。

阻燃型ABS材料的另一个商业化途径是与PVC组成合金；

PVC是具有阻燃性的材料。

ABS与一种结晶型聚合物组成合金，会具有更强的化学稳定性。

已商品化的有：

ABSPBT（聚对苯二甲酸丁烯酯）合金和ABS尼龙合金，其目标市场包括草坪和花园器具、汽车内部材料、动力工具壳体和化妆品包装材料。

ABS合金的一个新系列，可以不需要化学添加剂或填料（炭或金属），而显示的“永久”的静电消散性能。

这种永久抗静电性能是耐擦拭的，并对温度相对敏感。

这些合金不风化并有良好的着色能力，应用目标主要是材料加工领域。

2.3加工

ABS是无定形的热塑塑料，它在一定温度范围内软化而不是突然熔化。

ABS稍具吸湿性，在熔化加工前应予以干燥。

ABS通常以丸片形成出售，颜色为原色、预着色或混合色，也有以自然粉末形成出售。

也可用浓缩色料来满足最终用户的精确要求。

各种ABS材料都易于接受常用的二次加工处理，如机加工、粘合、紧固、电镀、涂漆等。

ABS树脂的一个基本长处就是加工性能。

ABS材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。

很多加工形式都可选用，包括注塑、挤塑、热成型、结构泡沫和吹塑。

2.4用途

ABS基产品的性能范围宽广，加工宽裕度大，价格与性能较均衡，这使它的应用市场很广。

运输。

这是ABS在美国的最大市场，年需用约3亿磅树脂。

汽车方面的应用很多，包括车内和车外。

为了内部注塑使用，已开发出高耐热、普通用途和光滑性低的材料，用作仪表面板、控制板和其它汽车内部装演部件。

人们普遍认为ABS是制作汽车内部组件的首选塑料。

外部应用则包括散热器格栅、前灯罩和大型卡车的用挤压一热成型方法制成的各种饰带。

电镀级ABS可用于把手、灯框、镜座、格栅和装饰带。

器具。

1989年美国的器具市场消耗2．5亿磅ABS树脂，其中绝大部分消耗在主要的器具上，挤压一热成型门和油罐衬里为首。

透明ABS用作冰箱的冻结箱托架。

器具市场的其它用途有厨房用具、动力工具、真空扫除机、缝纫机和电动头发吹风机上用的注塑外壳。

ABS受人偏爱是由于它的强度、韧度、光滑度。

着色力、加工性能和价格等之间的良好平衡。

商用机器。

是ABS的一个大的“附加值”市场，这部分在1989年约为7500万磅树脂，在历史上一直保持强劲的增长速度。

阻燃级材料在计算机外壳及控制板方面很适用。

建筑。

ABS在此领域内有广泛应用，特别是在排水、废水和排气（合称DWV）管，以及注塑管件等方面。

1989年美国的销量超过1．5亿磅。

ABS材料能与低价格的PVC在DWV管材市场上共存，是由于它能提供改进了的低温冲击性能、较易粘接和低得多的比重。

消费品和工业品市场中有许多部分应用ABS。

这包括玩具、医疗器具、草坪和花园用具、家具、化妆品包装、船舶、排灌、箱包和淋浴间。

非常美观。

良好的加工性能、高光滑度及有利的成本／性能之间的平衡等方面的要求，决定了ABS对于这个广阔市场部分的适合性。

2.5商业信息

尽管ABS用工业标准来说，已有很长的历史，这类产品及其服务的大多数市场和应用，还远没有成熟。

未来几年内，美国对ABS树脂的需求预计将以每年3～5％的速度增长。

ABS在欧洲的增长率估计与美国相似，而太平洋地区相则为每年7～10％左右。

以ABS为基础的合金甚至比标准ABS树脂预计有更快的增长。

在1991年中的价格表上，普通用途ABS注塑级产品的价格范围为：

中档的冲击／原始型树脂的标价为1．47美元／磅；

极高冲击强度级材料的价格为1．62美元／磅。

一般地，挤塑级产品的标价要低5％～10％。

专用阻燃级和高耐热级起价为1．65美元／磅，这是原始材料批发价。

以下是美国的三个主要的ABS生产商：

通用塑料公司（Cycolac牌树脂），孟山都公司（Lustran），陶氏化学公司（Magnum牌）。

通用塑料公司的（美）国内生产能力最大，所占市场份额居先。

所有这三个供应商都有美国以外的生产能力。

2A、ACS（Acrylonitrile-Chlorinatedpolyethylene-styrene）丙烯腈/氯化聚乙烯/苯乙烯共聚物

ACS是丙烯睛、氯化聚乙烯、苯乙烯的三元聚合物，即相当于ABS的一个专用级。

2A.1性质

ACS虽然在物理性质方面与ABS相似，但在阻燃性能、耐候性、抗粉尘静电沉积性及热变质性等方面优于ABS。

由于ACS是所有外壳用模塑材料中阻燃能力最高的，因而被定为UL94V-O级（1／16英寸样品）。

它还对光照引起的变形和褪色有极强的抵抗力，这使它不仅适合户外使用，而且适合做办公机器外壳和部件。

ACS对灰尘静电沉积有固有的抵抗力，因此，不必在配方中添加抗静电剂。

材料的热变形温度范围从172到194°

F.

2A.2加工

尽管ACS所用的注塑方法几乎与ABS和聚苯乙烯的相同，但ACS中的氯化物成分却突出强调下述加工条件：

在注塑ACS过程中，温度最好维持在374—410°

F范围内，不超过428°

F。

由于同样的原因，ACS在注塑机内不得长时间停留。

可以用普通的挤压机，模头的温度范围为326—392°

2A.3用途

ACS制作的物品可以相互粘合，可以热冲印，涂漆，并大量用于橱具和壳体。

ACS应用范围包括：

办公机器的外壳和部件，如办公自动化设备、台式电子计算机、复印机、电子现金出纳机；

家用器具的外壳和零件，如电视机、电子炉和录音机及录相机；

电气开关、电气接件、交流电接头、测量仪器和防火设备及组件。

表1ACS的典型物理性能数据来源：

ShowaDenkoK.K.

性能不同品级的数值

NF-920（高硬度）NF－760（耐热型）

密度1．161．16

抗张强度，MPa44．135．3

拉伸模量，MPa2．22．0

弯曲强度，MPa56．947．0

弯曲模度，MPa2．452．07

延伸率，％5050

带切口的悬臂梁式冲击强度，英尺[$#8226]磅／英寸1．01．4

洛氏硬度，R106102

1．81MPa下的热变形温度，°

F176192

2A.4商业信息

ACS由ShowaDenko公司独家生产，仅有着色粒片一种形式，价格稍高于标准阻燃级ABS。

3、AES（Acrylonitrile-ethylene-styrene）丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物

4、AMMA（Acrylonitrile/methylMethacrylate）丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯共聚物

5、ARP（Aromaticpolyester）聚芳香酯

6、ASAcrylonitrile-styreneresin丙烯腈-苯乙烯树脂

7、ASA（Acrylonitrile-styrene-acrylate）丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯共聚物

ASA聚合物是无定形材料，可以采用挤塑和注塑加工制成，对气候影响有极好抵抗力的产品。

三元共聚物ASA的机械性能通常类似于ABS树脂，不同的是ASA的性能受室外气候的影响要比ABS树脂小得多。

7.1化学和性能

三元共聚物ASA可以用拥有专利权的专利反应工艺，或接枝工艺来生产。

在反应法中，ASA是通过在苯乙烯和丙烯睛（SAN）的聚合反应过程中接技一种丙烯酸酯弹性体而制得，弹性体细粉末均匀地分散入并接校在SAN分子链上。

ASA杰出的耐候性来自于丙烯酸酯弹性体。

对许多塑料而言，在日光辐射特别是在光谱的紫外线一端辐射与大气中氧气共同作用下，会发生脆化和变黄。

ASA部件发生这种变化所需的时间比其它塑料长得多。

ASA部件即使在低温下也具有很高的光滑度，很好的化学稳定性和耐热性能，以及很高的冲击强度。

ASA在1．82MPa的压力下，标准热变形温度为180—220°

F；

抗张强度为27．6～48．3MPa；

断裂伸长率为25—40％；

弯曲模量1516～1723MPa；

带切口的悬臂梁式冲击强度为9．0一11．0英尺[$#8226]磅／英寸。

ASA能耐下列物质的作用：

饱和烃、低芳烃汽油和润滑油、植物油与动物油、水、盐的水溶液、稀酸和稀碱。

然而，它容易受浓无机酸、芳烃、氯代烃、酯、醚、酮和某些醇类的侵蚀。

ASA比ABS有更好的抗环境应力断裂性能。

ASA材料的阻燃级别是UL94—HB。

7.2专用品

ASA还有和其它聚合物有极好的混溶性的特点，而且以ASA为基础的合金及混合料可以使它的耐候性被有效利用。

丙烯酸橡胶的规格、数量和分布的变化都能形成不同的专用制品，具有较高的热变形温度HDT、低毛糙表面，或耐擦伤性能。

玻璃纤维增强的ASA／PBT热塑塑料聚酯，具有优良的耐候性，并结合了增强PBT的机械性能和热性能的优点，而且有良好的韧度和尺寸稳定性。

7.3加工

ASA树脂可以用大多数传统方法进行加工。

这些方法包括型材及片材挤塑和共挤塑、注塑、结构泡沫模塑和挤压吹塑。

挤塑片材可以热成型。

吹塑应在有槽的、有冷却和热绝缘的加料段的挤压机中进行。

螺杆应有略深的螺纹，以减少摩擦热。

使用带有蓄料器的挤压机效果最好。

要把ASA树脂切片进行预干燥。

要在加工之前，用一个空气循环炉在185°

F下把切片预干燥4—6小时。

ASA部件可以用热旋转焊接技术；

在某些场合，超声焊接也是可能的。

ASA部件还可以用2一丁酮、二氯乙烯或环己烷进行溶剂焊接。

不用进行表面预处理，部件就很容易接受并保持印刷和涂漆。

也可能用传统方法进行真空镀金属。

7.4用途

ASA杰出的耐候性使它在下述领域内十分有用：

建筑领域:

用作水槽、排水管及管件、标志牌、邮筒、轻便家用护墙板、花盆、百叶窗框装饰。

休闲娱乐：

户外家具、挡风板、游泳池泵及过滤器外壳、温泉、水池用台阶及小船。

汽车和运输：

外侧视镜壳体、托架。

保险杆封皮、装饰。

7.5商业信息

现有标准的和用户指定颜色的ASA树脂的品种范围很宽。

按颜色不同，1993年初的典型的批发价为1．70—2．00美元／磅。

市场出售的ASA基本树脂的牌号有：

LuranS牌（BASF塑料材料公司）；

Gelog牌（通用塑料公司）；

Centrex牌（孟山都公司）。

8、CACelluloseacetate醋酸纤维塑料

9、CABCelluloseacetatebutyrate醋酸-丁酸纤维素塑料

10、CAPCelluloseacetatepropionate醋酸-丙酸纤维素

11、CECelluloseplastics,general通用纤维素塑料

12、CFCresol-formaldehyde甲酚-甲醛树脂

13、CMCCarboxymethylcellulose羧甲基纤维素

14、CNCellulosenitrate硝酸纤维素

15、CPCellulosepropionate丙酸纤维素

16、CPEChlorinatedpolyethylene氯化聚乙烯

17、CPVCChlorinatedpoly（vinylchloride）氯化聚氯乙烯

18、CSCasein酪蛋白

19、CTACellulosetriacetate三醋酸纤维素

20、ECEthylcellulose乙烷纤维素

21、EMAEthylene/methacrylicacid乙烯/甲基丙烯酸共聚物

乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMAC）是所有高压α烯烃共聚物中热稳定性最好的一种。

无论作为单一料或者掺混料，EMAC在薄膜、挤压贴胶、片材。

模塑、吹塑、制管型材挤塑和共挤塑等领域有很多用途。

它可以添加50％以上的填料而不影响其弹性，而且可以与所有聚烯烃树脂相容，因而可用作母料的基质树脂。

21.1化学和性能

EMAC是用普通高压反应器生产，丙烯酸甲酯单体和乙烯气体一起喷射进入反应器，反应生成无规共聚物。

商品EMAC含有18～24％（wt）的丙烯酸甲酯，商用材料的熔融指数值为0．5-20克／10分钟。

有些规格是纯树脂，另有一些规格则含有爽滑和抗粘结配料。

为了改进其加工性能、柔软度。

粘合性能，正在开发其它配方。

EMAC共聚物最值得注意的性能改善（与LDPE均聚物相比较）包括：

维卡（Vicat）软化温度从194°

F下降为138°

弯曲模量减小；

抗环境应力断裂的性能显著提高；

介电性能增强。

该类材料对大多数化学品有良好的抵抗力，但不是设计作为在有机溶剂和硝酸中连续浸泡之用。

21.2加工

采用标准的LDPE薄膜挤压生产线，在约325°

F的熔化温度下，很容易把EMAC加工成吹制薄膜。

吹制薄膜拥有极高的急落冲击强度，而且使用传统的热熔接设备或射频方法（RF）很容易使之热熔接。

这些同类材料能在惯常的挤压贴胶温度600～620°

F下进行挤压贴胶或共挤压贴胶。

流延薄膜，注塑和吹塑加工温度处于上述温度范围内，这显示出乙烯丙烯酸甲酯共聚物十分多面的加工性能。

所制薄膜具有类似乳胶橡胶的柔软度，很适合作一次性手套及某些医疗用品。

21.3用途

根据FDA和USDA的规定，EMAC满足食品包装的要求。

在使用双氧水卫生洗涤液的无菌包装方面，EMAC也已被认可作热封口及食品表面接触材料。

这类材料还符合医药用USP的VI级标准要求。

EMAC树脂在焚化时，不会释放令人讨厌的物质，如卤素。

EMAC薄膜的表面浊