高分子科學(xué)課程4PU、PMMA、POM

1、返回 *1 第九章聚甲基丙烯酸甲酯（第九章聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） Polymethyl Methacrylate） 1簡介簡介 簡介：簡介：1933年美國的年美國的Rowm和和HAAS公司開始生公司開始生 產(chǎn)，產(chǎn)，1938年在日本開始工業(yè)化生產(chǎn)，年在日本開始工業(yè)化生產(chǎn)，在透明度、在透明度、 耐侯性上是塑料中最優(yōu)秀的，最早應(yīng)用于防風(fēng)玻耐侯性上是塑料中最優(yōu)秀的，最早應(yīng)用于防風(fēng)玻 璃。璃。 返回 以丙烯酸及其酯類聚合所得到的聚合物統(tǒng)以丙烯酸及其酯類聚合所得到的聚合物統(tǒng) 稱丙烯酸類樹酯稱丙烯酸類樹酯( (港臺稱港臺稱壓克力壓克力），相應(yīng)的塑料），相應(yīng)的塑料 統(tǒng)稱聚丙烯酸類塑料，其中以聚甲基丙烯酯

2、甲統(tǒng)稱聚丙烯酸類塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲 酯應(yīng)用最廣泛。酯應(yīng)用最廣泛。 聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代號為聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代號為PMMA，俗俗 稱稱有機玻璃有機玻璃，是迄今為止合成透明材料中，是迄今為止合成透明材料中質(zhì)地質(zhì)地 最優(yōu)異，價格又比較適宜最優(yōu)異，價格又比較適宜的品種。的品種。 返回 *3 v 2.PMMA合成路線合成路線 按自由基機理聚合按自由基機理聚合 實施方法可采用實施方法可采用本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶 液聚合等，液聚合等， v本體聚合適于本體聚合適于直接制備型材（板、棒、管等）直接制備型材（板、棒、管等）；不不 用稀釋劑只用單體，采用過氧化

3、苯甲酰、偶氮二異丁用稀釋劑只用單體，采用過氧化苯甲酰、偶氮二異丁 腈做引發(fā)劑，加熱聚合。腈做引發(fā)劑，加熱聚合。 v懸浮法適于懸浮法適于制備模塑用的顆粒料或粉狀料制備模塑用的顆粒料或粉狀料； v溶液聚合用于溶液聚合用于制備膠粘劑制備膠粘劑； v乳液聚合用于乳液聚合用于制備涂料制備涂料 返回 *4 采用本體聚合制備型材要分段進行，一般需分為采用本體聚合制備型材要分段進行，一般需分為 預(yù)聚、澆鑄、完成聚合三步。預(yù)聚、澆鑄、完成聚合三步。 （1）制備預(yù)聚體）制備預(yù)聚體 將單體與增塑劑、引發(fā)劑、脫膜劑按比例配勻，將單體與增塑劑、引發(fā)劑、脫膜劑按比例配勻， 泵送至帶攪拌器的反應(yīng)釜內(nèi)，加熱使聚合反應(yīng)開始，泵

4、送至帶攪拌器的反應(yīng)釜內(nèi)，加熱使聚合反應(yīng)開始， 加熱使反應(yīng)體系達加熱使反應(yīng)體系達85時停止加熱，反應(yīng)升溫達時停止加熱，反應(yīng)升溫達 90時開啟冷卻系統(tǒng)，待反應(yīng)體系粘度達時開啟冷卻系統(tǒng)，待反應(yīng)體系粘度達2Pas 時，時， 這時單體轉(zhuǎn)化率達這時單體轉(zhuǎn)化率達90%，即得到可用于澆鑄的預(yù)聚，即得到可用于澆鑄的預(yù)聚 體。體。 （2）澆鑄）澆鑄 將預(yù)聚體澆入模具中。棒材所用模具是拋光的不將預(yù)聚體澆入模具中。棒材所用模具是拋光的不 銹鋼圓筒，板材模具由兩塊清潔的無機玻璃板組成。銹鋼圓筒，板材模具由兩塊清潔的無機玻璃板組成。 制備板材時，兩塊玻璃板之間周邊需墊以硫化橡膠片，制備板材時，兩塊玻璃板之間周邊需墊以硫化

5、橡膠片， 并用彈性夾具夾緊。采用彈性夾具的目的是為了調(diào)節(jié)并用彈性夾具夾緊。采用彈性夾具的目的是為了調(diào)節(jié) 板材厚度。板材厚度。 （ v 2.PMMA本體聚合本體聚合 返回 (3) )完成聚合：完成聚合： 將澆有預(yù)聚體的模具置于熱水箱內(nèi)加熱，將澆有預(yù)聚體的模具置于熱水箱內(nèi)加熱， 在在40-42下聚合至凝膠狀，再將模具轉(zhuǎn)入蒸下聚合至凝膠狀，再將模具轉(zhuǎn)入蒸 氣加熱箱內(nèi)在氣加熱箱內(nèi)在110下繼續(xù)聚合下繼續(xù)聚合3h，即可取出即可取出 模具冷卻，得到產(chǎn)品。模具冷卻，得到產(chǎn)品。 以上分段聚合的目的是可以有效地解決聚合以上分段聚合的目的是可以有效地解決聚合 放熱的散熱問題，并可解決一步聚合時的收縮放熱的散熱問題

6、，并可解決一步聚合時的收縮 量過大使制品尺寸難以控制的問題，還可以避量過大使制品尺寸難以控制的問題，還可以避 免將單體直接澆入模具中免將單體直接澆入模具中 返回 *6 3. PMMA性能性能 3.1 3.1 識別：識別：PMMA透明顆粒易燃燒、離火后繼續(xù)透明顆粒易燃燒、離火后繼續(xù) 燃燒，火焰顏色是淺藍色，頂端白色、并帶有燃燒，火焰顏色是淺藍色，頂端白色、并帶有 噼啪聲，氣味是強烈的花果臭、腐爛蔬菜味，噼啪聲，氣味是強烈的花果臭、腐爛蔬菜味， 融化、起泡。融化、起泡。 3.2PMMA又稱有機玻璃，最大特點是透明性好，又稱有機玻璃，最大特點是透明性好， 在所有常見塑料中透明性最好，透光率可達在所有

7、常見塑料中透明性最好，透光率可達 93% ；耐候性優(yōu)秀、又有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性；耐候性優(yōu)秀、又有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性 。 是非結(jié)晶性硬質(zhì)材料是非結(jié)晶性硬質(zhì)材料 返回 *7 3. PMMA其它性能其它性能 密度，密度，g/cm31.17-1.20 折光率，折光率，%1.494 最高連續(xù)使用溫度，最高連續(xù)使用溫度，80 拉伸強度，拉伸強度，MPa50-77 簡支梁缺口沖擊強度，簡支梁缺口沖擊強度，kJ/m25-15 彎曲強度，彎曲強度，MPa90-120 返回 *8 v透明塑料的透光率和玻璃透光率（透明塑料的透光率和玻璃透光率（3mm板材）板材） 玻璃玻璃91-95% PMMA93% PC92% GPS

8、90% AS89% PVC80-88% 透明透明ABS80-85% PET65% MBS PP、PE等等 返回 *9 v4.PMMA應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 v 1）揭示板、廣告板、展板；）揭示板、廣告板、展板； v 2）建筑照明方面：做透光天井、枝型燈照明蓋）建筑照明方面：做透光天井、枝型燈照明蓋 等；等； v 3）交通運輸方面：飛機擋風(fēng)玻璃，船舶、汽車）交通運輸方面：飛機擋風(fēng)玻璃，船舶、汽車 門窗上。門窗上。 v 4）體育方面：籃球籃板。）體育方面：籃球籃板。 v 5）制筆、軍工、牙刷柄、儀器儀表的殼體。）制筆、軍工、牙刷柄、儀器儀表的殼體。 返回 *10 1簡介：簡介：1937年由德國年由德國B

9、aryer公司開發(fā)，公司開發(fā)，1940年開始年開始 工業(yè)化生產(chǎn)。在主鏈上有許多重復(fù)工業(yè)化生產(chǎn)。在主鏈上有許多重復(fù)-NH-C-O-，是由，是由 多異氰酸酯多異氰酸酯與與多元醇多元醇反應(yīng)制得的一類具有獨特加工反應(yīng)制得的一類具有獨特加工 性能的高聚物，它分為兩類，一類是體型分子結(jié)構(gòu)，性能的高聚物，它分為兩類，一類是體型分子結(jié)構(gòu)， 屬于熱固性塑料，可用于制作各種硬度的泡沫塑料、屬于熱固性塑料，可用于制作各種硬度的泡沫塑料、 澆注成型各種彈性體；另一類為線性分子結(jié)構(gòu)，屬澆注成型各種彈性體；另一類為線性分子結(jié)構(gòu)，屬 熱塑性塑料，主要用于合成革、彈性體、纖維（熱塑性塑料，主要用于合成革、彈性體、纖維（氨氨

10、綸綸）、涂料、粘合劑等。）、涂料、粘合劑等。 v第十章聚氨酯第十章聚氨酯(聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯)（polyurethane,PU） 返回 *11 v 聚氨酯的主要原料是以甲苯二異氰酸酯（ 聚氨酯的主要原料是以甲苯二異氰酸酯（TDI） 或二苯甲烷二異氰酸酯或二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)等多元異氰酸酯和多等多元異氰酸酯和多 元醇（聚醚型或聚酯型）在催化劑或固化劑的作用元醇（聚醚型或聚酯型）在催化劑或固化劑的作用 下進行遙爪聚合制得。由這幾種材料不同配比可制下進行遙爪聚合制得。由這幾種材料不同配比可制 得各種性能的聚氨酯。得各種性能的聚氨酯。 v MDI比比TDI反應(yīng)活性高，揮發(fā)性小，作業(yè)時毒反

11、應(yīng)活性高，揮發(fā)性小，作業(yè)時毒 性小，主要用于涂料和粘合劑。性小，主要用于涂料和粘合劑。 2.PU合成路線合成路線 返回 *12 v3PU的應(yīng)用的應(yīng)用 聚氨酯具有可發(fā)泡性、彈性、耐磨性、粘接性、聚氨酯具有可發(fā)泡性、彈性、耐磨性、粘接性、 耐低溫性、耐溶劑性、耐老化性能優(yōu)良，所以耐低溫性、耐溶劑性、耐老化性能優(yōu)良，所以 廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于機電、船舶、航空、車輛、土木建機電、船舶、航空、車輛、土木建 筑、輕工、紡織等行業(yè)。筑、輕工、紡織等行業(yè)。 返回 *13 vPU產(chǎn)品產(chǎn)品 主要產(chǎn)品有泡沫塑料、橡膠、涂料、粘合主要產(chǎn)品有泡沫塑料、橡膠、涂料、粘合 劑、合成纖維、合成革等。劑、合成纖維、合成革等。

12、v TPU(熱塑性聚氨酯熱塑性聚氨酯) v 通常是由雙官能團的通常是由雙官能團的聚酯或聚醚二元醇 聚酯或聚醚二元醇、低分子二低分子二 元醇、二異氰酸酯元醇、二異氰酸酯反應(yīng)生成。基本上是反應(yīng)生成?；旧鲜蔷€型線型聚合物。聚合物。 它由它由兩部分兩部分組成，一部分是長鏈二元醇與二異氰酸酯組成，一部分是長鏈二元醇與二異氰酸酯 反應(yīng)生產(chǎn)的反應(yīng)生產(chǎn)的低熔點柔軟段低熔點柔軟段；另一部分是低分子二元醇；另一部分是低分子二元醇 與二異氰酸酯反應(yīng)生成的高與二異氰酸酯反應(yīng)生成的高熔點剛性段熔點剛性段。調(diào)節(jié)組成和。調(diào)節(jié)組成和 用量比例，即可得到不同性能的用量比例，即可得到不同性能的TPU。按原料劃分可。按原料劃分可

13、 分為聚酯性分為聚酯性TPU、四氫呋喃均聚醚型、四氫呋喃均聚醚型TPU、聚己內(nèi)酯、聚己內(nèi)酯 TPU。產(chǎn)品有注塑的各種制件、擠出。產(chǎn)品有注塑的各種制件、擠出TPU管、壓延管、壓延 TPU膜等。膜等。 返回 *14 1.聚丙烯聚丙烯 丙綸丙綸 2.PET 滌綸滌綸 3.PA6 錦綸錦綸 4.PA 芳綸芳綸(聚對苯二甲酰對苯二胺聚對苯二甲酰對苯二胺) 5.PU 氨綸（魔卡）氨綸（魔卡） 用于紡織纖維的幾種塑料用于紡織纖維的幾種塑料 返回 *15 第十一章聚甲醛（第十一章聚甲醛（POM）Polyacetal 或或 Polyoxy nethylene） 1、 簡介：聚甲醛又名聚氧化次甲基，分子主鏈上簡介

14、：聚甲醛又名聚氧化次甲基，分子主鏈上 有（有（-CH2-0-）鏈節(jié)的線性高分子化合物。是本世）鏈節(jié)的線性高分子化合物。是本世 紀(jì)紀(jì)60年代問世的新型熱塑性工程塑料，發(fā)展速度年代問世的新型熱塑性工程塑料，發(fā)展速度 迅速。迅速。 返回 *16 v 2.POM合成路線合成路線 v 2.12.1均聚均聚POM：甲醛在各種催化劑作用下聚合，變：甲醛在各種催化劑作用下聚合，變 成相對分子量高的三聚甲醛，然后聚合而成。成相對分子量高的三聚甲醛，然后聚合而成。 v 2.2共聚共聚POM：由三聚甲醛與少量的其它共聚單體，：由三聚甲醛與少量的其它共聚單體， 如二氧戊環(huán)在催化劑的作用下，共聚而成。如二氧戊環(huán)在催化劑

15、的作用下，共聚而成。 返回 *17 均聚均聚POM的密度、結(jié)晶度、熔點都高，熱穩(wěn)定性的密度、結(jié)晶度、熔點都高，熱穩(wěn)定性 差，加工溫度范圍窄（約差，加工溫度范圍窄（約10度）；度）； 共聚共聚POM的密度、結(jié)晶度、熔點低于均聚的密度、結(jié)晶度、熔點低于均聚POM， 但熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于均聚但熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于均聚POM，加工溫度寬（約，加工溫度寬（約50 度）。度）。 v 3.均聚均聚POM與共聚與共聚POM的區(qū)別的區(qū)別 返回 *18 性能性能 均聚均聚POM 共聚共聚POM 密度（密度（g/cm3） 拉伸強度（拉伸強度（MPa） 伸長率（伸長率（%） 彈性模量（彈性模量（MPa） 彎曲強度（彎曲強度

16、（MPa） 缺口沖擊強度（缺口沖擊強度（kJ/m2） 無缺口沖擊強度（無缺口沖擊強度（kJ/m2） 熔點（熔點（） 熱變形溫度熱變形溫度() 耐寒溫度（耐寒溫度（） 連續(xù)工作溫度（連續(xù)工作溫度（） 成型收縮率（成型收縮率（%） 吸水率（吸水率（%） 結(jié)晶度（結(jié)晶度（%） 加工溫度范圍加工溫度范圍 190變色時間（變色時間（min 1.43 70 1520 3600 99 7.7 7590 175 165170 -60 8590 2.2 0.25 7285 約約10 95100 1.41 6062 60 2900 91 89 150 165 158 -60 100104 2 0.22 6275

17、約約50 110120 返回 *19 4. POM性能性能 4.14.1識別：識別：POM表面光滑、有光澤，易燃燒、離火表面光滑、有光澤，易燃燒、離火 后繼續(xù)燃燒，火焰顏色是淺藍色，初期火焰很小、后繼續(xù)燃燒，火焰顏色是淺藍色，初期火焰很小、 氣味是刺激的甲醛味，眼睛和呼吸道有強烈反應(yīng)，氣味是刺激的甲醛味，眼睛和呼吸道有強烈反應(yīng)， 融化。融化。 4.2 聚甲醛聚甲醛沒有側(cè)鏈、密度和結(jié)晶度高沒有側(cè)鏈、密度和結(jié)晶度高，綜合性能，綜合性能 優(yōu)異。優(yōu)異。POM的的耐磨性和自潤滑性優(yōu)越耐磨性和自潤滑性優(yōu)越，并且耐，并且耐 油、耐疲勞性能好，并且其油、耐疲勞性能好，并且其耐疲勞性是在常見的耐疲勞性是在常見的

18、 熱塑性塑料中最好，熱塑性塑料中最好，能耐能耐106次以上反復(fù)負(fù)荷的次以上反復(fù)負(fù)荷的 作用作用。 返回 *20 5. POM應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛用用于拉鏈、齒輪、軸承、滑板應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛用用于拉鏈、齒輪、軸承、滑板 等。等。 返回 *21 v聚甲醛大量用于注射成型，也可進行擠出、吹塑等聚甲醛大量用于注射成型，也可進行擠出、吹塑等 各種成型。還可以機械加工。各種成型。還可以機械加工。 v聚甲醛一般是乳白色粒料，易吸濕，約聚甲醛一般是乳白色粒料，易吸濕，約0.25% ，吸，吸 濕后外觀發(fā)霧，成型加工前須進行干燥，一般用熱風(fēng)濕后外觀發(fā)霧，成型加工前須進行干燥，一般用熱風(fēng) 干燥器或在加料斗中進行干燥與預(yù)熱。熱風(fēng)干燥溫度干燥器或在加料斗中進行干燥與預(yù)熱。熱風(fēng)干燥溫度 80-90 ，4-6h物料厚度物料厚度25mm 。若在料斗中干燥預(yù)。若在料斗中干燥預(yù) 熱，溫度熱，溫度80 ，時間 ，時間1h，還附加上原料停留的時間。，還附加上原料停留的時間。 因聚甲醛是結(jié)晶性樹脂，熔融時的粘度急劇變化。完因聚甲醛是結(jié)晶性樹脂，熔融時的粘度急劇變化。完 全熔融后的聚甲醛粘度變化不大。全熔融后的聚甲醛粘度變化不大。 因提高溫度對粘度的影響并不大，所以過于提高溫度因提高溫度對粘度的影響并不大，所以過于提高溫度 是無益的。是無益的。 6 POM