【塑料橡胶材料】塑料
的特性
耐高温盘根
一、聚乙烯类塑料
聚乙烯是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，英文名简称PE。PE的合成原料来自石油，自1965年以来一直高居世界塑料树脂产量第一位。目前，聚乙烯的主要品种有：低密度聚乙烯（LDPE），高密度聚乙烯（HDPE）， 线性低密度聚乙烯（LLDPE），（超）高分子量聚乙烯（UHMWPE），
茂金属聚乙烯（m-PE）
仍有其改性品种：乙烯—乙酸乙烯酯（EV A）
氯化聚乙烯（CPE）。
PE为线性聚合物，属于高分子长链脂肪烃；分子对称无极性，分子间作用力小，力学性能不高、电绝缘
性好、熔点低、印刷性不好。PE的结构规整，线性度高，因而易于结晶。结晶度从高到低排序：HDPE，LLDPE，LDPE。随结晶度的提高，PE制品的密度、刚性、硬度和强度等性能提高，但冲击性能下降。 （1）一般性能 PE树脂为无味、无毒的白粉末或颗粒，外观呈乳白，有似腊的手感；吸水率低，小于0•01%。PE膜透明，透明度随结晶度提高而下降。PE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。PE易燃，氧指数仅为17•4，燃烧时低烟，有少量熔融滴落，火焰上黄下蓝，有石蜡气味。PE的耐水性较好。制品表面无极性，难以粘合和印刷，须经表面处理才可改善。
（2）力学性能 PE的力学性能一般，其拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性能较好。PE的耐环境应力开裂性不好，但随分子量增大而改善。PE的耐穿刺性好，且以LLDPE最好。（3）热学性能 PE的耐热性不高，随分子量和结晶度的提高而改善。PE的耐低温性好，脆化温度一般可达－50℃以下；随分子量的增大，最低可达－140℃。PE的线膨胀系数大，在塑料中属较大者。PE的热导率属塑料中较高者。
（4）电学性能 PE无极性，因此电性能十分优异。介电损耗很低，且随温度和频率变化极小。PE是少数耐电晕性好的塑料品种，介电强度又高，因而可用做高压绝缘材料。
（5）环境性能 PE具有良好的化学稳定性。在常温下可耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，具体有稀硫酸
、稀硝酸、任何浓度的盐酸、、磷酸、甲酸及乙酸等，但不耐强氧化剂如发烟硫酸、、浓硫酸和铬酸等。PE在60℃以下不溶于一般溶剂，但和脂肪烃、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；温度超过100℃后，可溶于四氢化萘。
PE耐候性不好，日晒、雨淋都会引起老化，需加入抗氧剂和光稳定剂改善。
2、聚乙烯类塑料的应用范围
（1）薄膜类制品
薄膜类制品是PE的最主要用途。LDPE树脂用于膜类制品可占50%之上，可用于食品、日用品、蔬菜、收缩、自粘、垃圾袋等轻质包装膜及农业用地膜、棚膜等。HDPE树脂用于膜类制品可占10%之上。因其薄膜强度高，主要用于重包装膜、撕裂膜及背心袋等。LLDPE树脂用于膜类制品的比重比LDPE仍要大，可占树脂的70%之上。LLDPE膜具有延伸性好、较高的拉伸强度、耐穿刺、耐环境应力开裂及低温冲击性好、可制成超薄膜等优点，主要用于包装膜、垃圾袋、保鲜膜、自粘膜及超薄地膜等。 （2）注塑制品
PE因加工性好而广泛用于注塑制品，其中HDPE占30%之上，LDPE和LLDPE各占10%之上。主要生产：日用品如盆、桶、盒、暖瓶壳、杯、玩具等，周转箱、瓦楞箱。 （3）中空制品
以HDPE树脂为主，可占树脂用量的20%。其制品具有耐应力开裂性好、耐油性好、耐低温冲击性好等优点，可用于食品油、酒类、汽油及化学制剂等液体的包装。此外仍有中空玩具等。
（4）管材类制品
以HDPE树脂为主，主要用于生活给水、燃气输送、农业排灌、电缆穿线管、液体吸管及圆珠笔芯等。LDPE管仍可用于化妆品、药品、牙膏、鞋油等的包装。
（5）丝类制品
圆丝用HDPE为原料，主要用于编织渔网、缆绳、工业滤网及民用纱窗网等。扁丝以HDPE
和LLDPE为原料，主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。
（6）电缆制品
PE广泛用于中、高压电缆的绝缘和护套材料，其中以LDPE为主，最高耐压可达220kV。（7）其它制品
HDPE、LLDPE可用于打包带。LLDPE可用于型材。
3、聚乙烯的其它品种
（1）茂金属聚乙烯（m-PE）
茂金属聚乙烯是聚合反应所用催化剂为茂金属型的聚合物，因其性能独特而单列，英文简称 m-PE。
茂金属聚乙烯的特性有：分子量高且分布窄、支链少而短、密度低、纯度高、高透明性、高拉伸强度、高冲击性、热封温度低且范围广、耐穿刺性等。
用茂金属聚乙烯制成的薄膜具有优异的强度、高透明度和低热封温度（比 LLDPE
低20℃）。
目前，由于茂金属聚乙烯的价格偏高，一时尚不能取代传统的聚乙烯，但能够同EPR、EV A 等相竞争。其应用主要为膜类产品，如LLDPE和茂金属HDPE共混，可用于生产阻油脂性重包装袋。
（2）超高分子量聚乙烯（UHMWPE）
超高分子量聚乙烯为相对分子质量高达100万-400万的聚乙烯类聚合物，英文简称UHMWPE。和普通PE相比，UHMWPE具有耐磨性好（比POM大15倍）、低摩擦性（摩擦系数油润滑时为0.05~0.08）、抗冲击性好、自润滑性好、生理相容性好及耐腐蚀等优点；但其硬度低、强度不高、耐热性差、抗蠕变性差及成型加工困难。
UHMWPE主要用来生产管材、型材、中空制品和注塑制品，具体应用如下：
①耐磨输送管道。可用于煤、矿粉、水泥、石灰、盐、粮食的输送管道，耐磨性比金属高10～50倍。
②机械零件。主要利用其耐磨性，如纺织机械中的投梭器、打梭棒、齿轮、连接器、扫花杆、缓冲块及偏心块等；在造纸机械中用于水箱盖板、刮水器、压密件、接头及密封轴杆等；机床中用于导轨、滑道及摩擦轮等。
③医用材料。利用生理相容性好和耐腐蚀的优点，用于矫形外科材料和人工关节等。
④其它制品。利用耐辐射性，制造核电站遮盖板；利用高冲击性，制造防弹衣、滑雪板等。（3）乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EV A）
EV A中乙酸乙烯酯（V A）的含量不同，其性能差异很大，用途也不同。EV A的外观为半透明或半乳白的颗粒或料粉，易燃，离火不灭，且有熔融滴落，发出乳酸味。EV A的特点为：良好的柔软性、韧性、耐低温性、耐候性、耐应力开裂性、热合性、焊接性、粘结性、透明性、高光泽性、耐化学药品性、抗臭氧性、着性及和填料的容合性等。
EV A的加工性良好，加工特性和技术和LDPE相同，但由于熔融粘度较低，热稳定性有限，加工温度比LDPE低20-40℃。
EV A主要应用在如下几方面：
①薄膜类为EV A的主要用途，可用于包装膜和农业用膜，具体有重包装膜、冷冻包装膜、食品包装膜、复合膜、热收缩膜、自粘膜及阻隔保鲜膜等。EV A农膜的保温性、透光性、耐老化性、无滴性都优于PE膜。
②注塑制品自行车座、玩具、密封容器、人造草坪及汽车挡泥板等。
③挤出制品软管、电缆护套、吸水管等。
④发泡制品凉鞋、拖鞋、鞋底、自行车胎及玩具车轮等。
（4）氯化聚乙烯（CPE）
CPE含氯量大小不同，其性能差别很大。含氯量在25%-40%时为软性材料，含氯量大于40%时为硬质材料。常用的CPE含氯量为30%-40%，且以含氯量35%的135A和含氯量为40%的140B俩个牌号最为常用。
CPE为PE氯化的产物，PE大分子的规整性被破坏，结晶能力降低，制品的柔软性提高，成为弹性体类材料。CPE具有优异的抗冲性、阻燃性（氧指数为27）、耐热性（可在120℃温度下长期使用）、耐候性、耐油、耐酸碱、耐臭氧老化，耐磨性高，电绝缘性好。
CPE的加工可分为直接加工和硫化加工俩种。
直接加工可用注塑、挤出、压延等方法成型，制品如压延法生产防水卷材、挤出法生产门窗用密封条等。硫化加工可制造仿革鞋底等。
CPE的应用可分为单独制品和改性剂俩类。单独制品不如改性剂用量大，主要用来制造防水卷材、密封条、电缆护套及输送带等。作为抗冲改性剂，可用于硬质PVC、PE及ABS的共混材料，主要改善制品的冲击性能和阻燃性能。此外，CPE仍可用于共混物的相容剂。
二、聚氯乙烯塑料
聚氯乙烯是由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，英文简称PVC。PVC为最早实现工业化的树脂
品种之一，是在20世纪60年代以前产量最大的树脂品种，只是在60年代后期退居第二位。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，在化学建材等领域中的应用日益扩大，其需求量增加很快，地位逐渐加强。
PVC树脂的合成，在20世纪50年代以前一直以乙炔电石法生产，50年代后期转向原料充足、成本低廉的乙烯氧化法。目前世界上由此法生产的PVC可占到80%之上。PVC树脂的合成以悬浮法为主，产量可占80%-85%，其次为乳液法。按分子量的大小可将PVC分成通用型和高聚合度型俩种，常用的树脂大都为通用型。按树脂的形态可分为粉状和糊状俩种。粉状常用于生产压延、注塑和挤出制品；乳液常用于生产人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套等。按结构不同可分为紧密型和疏松型俩种，疏松型可大量吸收增塑剂，常用于软制品的生产；紧密型吸收增塑剂的能力低，主要用于硬制品的生产。
PVC的突出性能为力学强度高、硬度大、耐化学腐蚀性好、电绝缘性好、印刷和焊接性好、阻燃、价格低、制品软硬度可调等，常用于替代金属和木材。PVC的缺点为热稳定性不好，加工性不好，耐冲击性能差，耐老化及耐寒性差。
1、聚氯乙烯塑料的结构性能氧化钢
（1）PVC的结构
PVC的分子链中含有强极性的氯原子，分子间力大，这使PVC制品的刚性、硬度等力学性能提高，且赋予优异的难燃性能。其分子结构的特点使PVC在光、热作用下易发生降解反应；制品的结晶度低，一般只有5%-15%。
（2）PVC的性能
①一般性能PVC树脂为一种白或淡黄的粉末，相对密度为1.35-1.45。其制品的软硬程度可通过加入增塑剂的份数多少调整，制成软硬相差悬殊的制品。纯PVC的吸水率和透气性都很小。
②力学性能PVC具有较高的硬度和力学性能，且随分子量的增大而提高，但随温度的升高而下降。PVC中加入增塑剂份数不同，对力学性能影响很大，一般随增塑剂含量增大，力学性能下降。PVC的耐磨性一般，硬质PVC的静摩擦系数为0.4-0.5，动摩擦系数为0.23。
③热学性能PVC的热稳定性十分差，纯PVC树脂在140℃即开始分解，到180℃迅速加快，而PVC的熔融温度为160℃，因此纯PVC树脂难以用热塑方法加工。PVC的线膨胀系数较小。具有难燃性，其氧化指数高达45之上。
④电学性能PVC是一种电性能较好的聚合物，但由于极性较大，其电绝缘性不如PE和PP；PVC的电性能受温度和频率的影响较大，一般只适用于中低压和低频绝缘材料。
⑤环境性能PVC可耐大多数无机酸（发烟硫酸和浓硝酸除外）、碱、多数有机溶剂和无机盐。PVC在酯、酮、芳烃及卤烃中溶胀或溶解，其中最好的溶剂为四氢呋喃和环乙酮。PVC 对光、氧、热的耐受性都不好，很容易发生降解。
2、聚氯乙烯塑料的成型加工
（1）PVC的加工特性
①PVC的加工热稳定性不好，熔融温度高于分解温度，不进行改性难以用熔融塑化的方法加工。改性方法一为在其中加入稳定剂，以提高其分解温度，使之达到熔融温度之上；二为在其中加入增塑剂，以降低其熔融温度，使之降到分解温度之下。
PVC用热稳定剂有四类，即铅盐类、有机锡类、金属皂类和稀土类。铅盐类最常用，但不能用于要求无毒和透明制品；有机锡类稳定效果好，透明，有毒或无毒，因价高限制了使用；金属皂类稳定效果一般，分透明或不透明、有毒或无毒，很少单用，常复合使用，多用于软制品；稀土类稳定剂为最新品种，具有透明、无毒等优点，大有发展前途。PVC热稳定剂可用于硬制品和软制品，在硬制品中的用量大于软制品。
PVC最常用的主增塑剂为邻苯二甲酸酯类，如DOP、DBP、DIDP等，辅增塑剂有DOA、DOS、氯化
石蜡、环氧大豆油、石油酯、磷酸酯等。增塑剂主要用于软制品，须加入25份之上。硬制品只加入5份以下。
PVC加工温度控制要精确，加工时间要尽可能短。
②PVC熔体的流动性不好，熔体强度低，易产生熔体破碎和制品表面粗糙等现象，尤其是硬制品，此种现象更突出。为改善流动性，必须加入助剂，最常用的为ACR（甲基丙烯酸甲酯共聚物）。
③PVC熔体粘附金属倾向大，熔体之间以及熔体和加工设备之间摩擦力大，需加入润滑剂以克服摩擦阻力。按润滑剂和PVC树脂的相容性大小不同，可分为内润滑剂（相容性大）和外润滑剂（相容性差）。
④PVC熔体属非牛顿流体，熔体粘度对剪切速率敏感。所以，对热敏性PVC树脂，在加工中要降低粘度，可通过提高螺杆转速来达到目的，尽可能少调温度。
单片机程序烧录
⑤PVC在加工前需要干燥处理，温度110℃，1-1.5h。
⑥PVC配方中的组分特别多，要充分混合均匀。同时一要注意加料顺序，吸油性大的填料要后加，以防吸油；增塑剂最后加，以防影响其它组分的分散。二要控制好混合温度，一般在110℃左右。
⑦PVC遇金属离子会加速降解，加工前要进行磁选，设备不应有锈迹。
（2）PVC的加工方法
①挤出可用于生产膜、片、板、管、棒、异型材、丝等制品。
②注塑可用于生产凉鞋、壳体、管件、阀门、泵等制品。
③压延可用于生产膜、片、板、人造革、壁纸等制品。
④压制压制法多用于热固性塑料，但PVC塑料也常用压制成型，主要用于生产鞋底、硬板及周转箱等形状简单的制品。
⑤塑料糊成型将PVC糊状树脂涂于基材上，充分熔融后压花、冷却即可。具体涂覆方法有刮涂法、滚塑法及蘸浸法等。
3、聚氯乙烯塑料的改性品种
电弧螺柱焊机（1）高聚合度PVC
高聚合度PVC和普通PVC结构基本相同，不同点在于其分子量大、分子链长、链的规整性及结晶度增加，分子链间的缠绕点增多，具有类似交联的结构。高聚合度PVC的性能如下：具有较强的吸收增塑剂的能力，可和高达150份的增塑剂混合，制成软制品。
力学性能优异，拉伸强度和撕裂强度高。
永久压缩变形小，仅为35%-60%，而普通PVC在65%之上；回弹性高，一般可达40%-50%。
制品的硬度可在邵氏A40-95范围内任意调整，而且受温度影响小，使用条件比较宽泛。
优良的耐热、耐寒及耐老化性能。
耐磨性好，比普通PVC高俩倍。
高聚合度PVC的加工性能差，熔融温度比普通PVC高约10℃之上，熔体粘度大。具体的加工方法，注塑可生产高档鞋底、凉鞋、密封垫等，挤出可生产耐热和耐寒电缆、耐压管、汽车和冰箱密封条，压延可生产高档人造革、防水膜及土工膜等。
（2）氯化聚氯乙烯
氯化聚氯乙烯英文简称CPVC，比PVC含氯量大，增强了极性，使大分子的主链运动受限制，从而使制品的耐热性、电绝缘性、阻燃性、耐腐蚀性、力学性能等得以提高。但热稳定性、熔体流动性和冲击性变差
CPVC可单独加工，也可和CPE、EV A、ABS等共混加工，以改进加工性和制品的脆性。CPVC目前主要用于阻燃和耐热管材。
（3）PVC合金
PVC合金主要是共混弹性体类冲击改性树脂，具体有ACR、CPE、MBS、EV A、ABS、氯丁胶及胶等，其中以ACR和CPE的效果最好，最为常用，MBS只用于透明制品中。
4、聚氯乙烯塑料的应用范围
（1）硬质PVC制品
管材可用于上水管、下水管、输气管、穿线管等。
型材可用于门窗、装饰板、木线、家具及楼梯扶手等。
板材有瓦楞板、密实板和发泡板等。用于壁板、天花板、百叶窗、地板、装饰材料、家具材料及化工防腐贮槽等。
片材用于吸塑制品。
丝类用于纱窗网、蚊帐、绳索等。
可视化调度系统瓶类用于食品、药品、化妆品等包装。偏心井口
注塑制品管件、阀门、各类罩壳、电器壳体等。
（2）软质PVC制品
薄膜农用大棚膜、包装膜、日用装饰膜、雨衣膜、本皮膜等。
电缆用于中低压绝缘和护套电缆料。
鞋类鞋底和鞋面材料。
革类人造革、地板革等。
其它软透明管、垫片等。
（3）PVC糊制品
人造革、地板革、壁纸、乳胶手套、玩具、密封垫等。
三、聚丙烯塑料
聚丙烯是由丙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，英文简称PP。按结构不同，PP可分为等规、间规（又称茂金属PP）、无规三类。目前应用的主要是等规PP，用量可占90%之上。无规PP不能用于塑料，常用于改性载体。间规PP为低结晶聚合物用茂金属催化剂生产，属于高弹性热塑材料。因价格高，目前间规PP应用面不广，但很有发展前途，是PP树脂的新增长点。
PP的优点为电绝缘性和耐化学腐蚀性优良、力学性能和耐热性在通用热塑性塑料中最高、耐疲劳性好、价格在所有树脂中最低。经过玻璃纤维增强的PP，具有很高的强度，性能接近工程塑料，常用作工程塑料。PP的缺点是，低温脆性大，耐老化性不好。
1、聚丙烯塑料的结构性能
（1）PP的结构
PP为线性结构，其大分子链上甲基的排列方式不同，性能也不同：等规PP的结构规整性好，具有高度的结晶性，熔点高，硬度和刚性大，力学性能好；无规PP为无定型，强度很低，难以用作塑料；间规PP的性能介于俩者之间，硬度和刚性小，但冲击性能好。PP分子结构特点，导致PP的耐氧化性和耐辐射性差，难以用于户外。
（2）PP的性能
①一般性能 PP树脂为白蜡状固体，外观似PE，但比PE更透明、更轻，为仅次于TPX的最轻品种。PP易燃，离火焰继续燃烧，火焰上黄下蓝，有少量黑烟，熔融滴落，有石油气味。PP的吸水性低，气体透过率低。PP的成纤性较好，可用于丙仑的生产。
②力学性能 PP具有较好的力学性能，其拉伸屈服强度和拉伸强度都超过PE，拉伸强度仍超过PS和ABS，经增强和拉伸处理后仍可大幅提高。PP的力学性能受温度的影响比较小，在温度为100℃时，拉伸强度仍能保持一半。
PP的冲击强度受温度影响较大，在室温之上PP的冲击性能较好，但在低温时，其冲击性能迅速变差。PP的冲击强度仍和分子量、结晶度、结晶尺寸等因素有关。
PP制品的表面硬度和刚性较高，且有良好的表面光泽，但不如PS和ABS高。
PP的干摩擦为系数为0.12，和PA接近，但在润滑状态下下降不明显，只适于低PV值和
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