高分子材料基礎4專業(yè)課教材

高分子材料及加工流變學主講：陳璞微博/chenpu28第4章通用高分子材料4.1塑料

4.1.1類型及特性4.1.2塑料的組分及其作用4.1.3塑料的成型加工方法4.1.4熱塑性塑料4.1.5工程塑料4.1.6熱固性塑料塑料是以聚合物為主要成分，在一定條件(溫度、壓力等)下可塑造成一定形狀，并在常溫下能保持其形狀不變的高分子有機材料。

塑料的定義

4.1塑料4.1.1塑料類型及特性塑料的主要成分是聚合物，按其成分不同可分為簡單組分和多組分的塑料。塑料常常用聚合物的名稱來命名。作為塑料基礎組分的聚合物，不僅決定塑料的類型而且決定塑料的主要性能。塑料的使用溫度范圍在其脆化溫度和玻璃化溫度之間。同一種聚合物，由于制備方法、制備條件及加工方法的不同，常常既可作塑料用，也可作纖維或橡膠用。（1）根據組分數(shù)目分

塑料的分類

單一組分塑料：單一組分塑料基本上是由聚合物構成或僅含少量輔助物料（染料、潤滑劑等），如聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、有機玻璃等。

多組分塑料：多組分塑料則除聚合物外，還包含大量輔助劑（如增塑劑、穩(wěn)定劑、改性劑、填料等）。如酚醛塑料、聚氯乙烯塑料等。（2）按塑料的物理化學性能分

熱塑性塑料：

在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料。

熱固性塑料：

因受熱或其它條件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、氨基塑料、不飽和聚酯、環(huán)氧塑料等。

（3）按塑料用途分

通用塑料：一般指產量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結構件的塑料。如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。

特種塑料：一般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑等），應用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有機硅等。

（4）按塑料成型方法分

注射、擠出和吹塑塑料：一般指能在料筒溫度下熔融、流動，在模具中迅速硬化的樹脂混合科。如一般熱塑性塑料。

模壓塑料：

供模壓用的樹脂混合料。如一般熱固性塑料。

層壓塑料：

指浸有樹脂的纖維織物，可經疊合、熱壓結合而成為整體材料。

還有澆鑄塑料、反應注射模塑料等。塑料的特點（1）質輕、比強度高塑料質輕，一般塑料的密度都在0.9~2.3克/厘米3之間，只有鋼鐵的1/8~1/4、鋁的1/2左右，而各種泡沫塑料的密度更低，約在0.01~0.5克/厘米3之間。按單位質量計算的強度稱為比強度，有些增強塑料的比強度接近甚至超過鋼材。例如合金鋼材，其單位質量的拉伸強度為160兆帕，而用玻璃纖維增強的塑料可達到170~400兆帕。

（2）優(yōu)異的電絕緣性能幾乎所有的塑料都具有優(yōu)異的電絕緣性能，如極小的介電損耗和優(yōu)良的耐電弧特性，這些性能可與陶瓷媲美。在塑料中加入導電的填料，可制成導體或半導體。塑料也常常用作絕熱材料。

（3）優(yōu)良的化學穩(wěn)定性能一般塑料對酸堿等化學藥品均有良好的耐腐蝕能力，特別是聚四氟乙烯的耐化學腐蝕性能比黃金還要好，甚至能耐"王水"等強腐蝕性電解質的腐蝕，被稱為"塑料王"。（4）減摩、耐磨性能好大多數(shù)塑料具有優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤滑特性。許多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的這些特性，在耐磨塑料中加入某些固體潤滑劑和填料時，可降低其摩擦系數(shù)或進一步提高其耐磨性能。（5）透光及防護性能多數(shù)塑料都可以作為透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯類塑料象玻璃一樣透明。有機玻璃可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作農用薄膜。塑料具有多種防護性能，因此常用作防護保裝用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。（6）減震、消音性能優(yōu)良某些塑料柔韌而富于彈性，當它受到外界頻繁的機械沖擊和振動時，內部產生粘性內耗，將機械能轉變成熱能，因此，工程上用作減震消音材料。例如，用工程塑料制作的軸承和齒可減小噪音，各種泡沫塑料更是廣泛使用的優(yōu)良減震消音材料。塑料還具有以下一些優(yōu)良性能：裝飾性好。塑料具有良好的裝飾性能，能制成線條清晰、色彩鮮艷、光澤明亮的圖案。多功能性。塑料的種類很多，通過改變配方能改變某一種塑料的性能。同一種制品可以兼多種性能，如既有裝飾性，又能隔熱、隔聲。經濟性。塑料制品是低能耗、高價值的材料。雖然某些產品價格較高，但這些產品在安裝使用過程中，施工和維修保養(yǎng)費用低。上述塑料的優(yōu)良性能，使它在工農業(yè)生產和人們的日常生活中具有廣泛用途；它已從過去作為金屬、玻璃、陶瓷、木材和纖維等材料的代用品，而一躍成為現(xiàn)代生活和尖端工業(yè)不可缺少的材料。然而，塑料也有不足之處：耐熱性差。耐熱性比金屬等材料差，一般塑料僅能在100℃以下溫度使用，少數(shù)200℃左右使用；塑料的熱膨脹系數(shù)要比金屬大3～10倍，容易受溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)定性；在載荷作用下，塑料會緩慢地產生粘性流動或變形，即蠕變現(xiàn)象。此外，塑料易老化。塑料制品在陽光、空氣、熱及環(huán)境介質中的酸、堿、鹽等作用下，其機械性能變差，易發(fā)生硬脆、破壞等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“老化”。塑料還易燃。塑料一般是可燃的，而且在燃燒時產生大量的煙霧，還會產生有毒氣體。塑料的這些缺點或多或少地影響或限制了它的應用。但是，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和塑料材料研究工作的深入，這些缺點正被逐漸克服，性能優(yōu)異的新穎塑料和各種塑料復合材料正不斷涌現(xiàn)。單組分的塑料基本上是由聚合物組成的，如聚四氟乙烯是不加任何添加劑的。聚乙烯、聚丙烯等，只加少量添加劑。但大多數(shù)塑料品種是一個多組分體系。除基本組分聚合物之外，還包含了各種各樣的添加劑。聚合物的含量一般為40％～100％。通常最重要的添加劑可分成以下幾種類型：有助于加工的潤滑劑和熱穩(wěn)定劑；改進材料力學性能的填料、增強劑、抗沖改進劑、增塑劑等；改進耐燃性能的阻燃劑；提高耐老化性的各種穩(wěn)定劑。4.1.2塑料的組分及其作用（1）填料及增強劑

填料又稱填充劑，在聚合物中添加填充劑的主要目的為了改善塑料的成型性能，降低成本和收縮率，提高制品的強度、剛性、硬度和耐熱性，還可增加模量和硬度、降低蠕變等。填充劑按化學組成分為有機和無機兩類；按形狀分為粉末狀、纖維狀和片狀等；按功能作用分為增強型和增量型。其中，增強型又稱為增強劑，可在塑料中作為一種獨立的助劑類型。①無機填料在大多數(shù)情況下，無機填料是沒有增強作用的礦物填料。這些填料加入到樹脂中往往使復合材料的力學強度有不同程度的下降。當然，少數(shù)填料及其在適當用量范圍內也有增強作用。常用的無機填料有：碳酸鈣（CaCO3）；硫酸鋇（BaSO4）；炭黑；紅泥等,還有陶土、硅藻土、滑石粉、云母粉等廉價填料。二硫化鉬、金屬粉、二氧化鈦等無機填料能賦予制品特殊性能。②有機填料有機填料最初是指一些天然的有機物，如木屑、棉花以及植物的莖桿等，其主要成分是纖維素和少量的木質素及其它化合物?，F(xiàn)在，有機填料的范圍趨于廣泛，包括了大多數(shù)合成材料的邊角廢料、紡織工業(yè)的合成纖維及其下腳料、交聯(lián)塑料與熱固性塑料的邊角料等。由于大部分有機填料是其它場合舍棄的材料，所以價廉易得，可以就地取材，綜合利用，提高經濟效益。同時還具有增加強度、降低收縮率、改善尺寸穩(wěn)定性等作用。③增強材料增強材料一般為纖維狀物質或織物。常用的增強材料有：玻璃纖維。它是由熔融的玻璃以快速拉伸并冷卻形成纖維狀的物質。玻璃纖維相對密度小、拉伸強度高、耐熱性好、化學穩(wěn)定性與電氣絕緣性優(yōu)良，是最基本、應用最廣的增強材料。有機填料大多難以承受較高的成型成型加工溫度，所以有機填料的使用僅限于成型溫度比較低的塑料，如聚烯烴、PVC、PS和纖維素等塑料。多數(shù)有機填料容易吸收空氣中的水分，故在成型前應預先干燥。碳纖維與硼纖維碳纖維是由碳元素構成的一類纖維材料。在塑料工業(yè)中，碳纖維可作為熱塑性塑料和熱固性塑料的增強材料。其主要優(yōu)點是：質輕；強度與剛度高；耐疲勞性、耐蠕變性與耐摩擦性均好；熱膨脹小；尺寸穩(wěn)定性高；導電與導熱性高。主要缺點是：價格高；沖擊強度不及玻纖增強塑料等。硼纖維是最近出現(xiàn)的輕質高強度增強材料，其性能與碳纖維類似，在飛行和宇航器中已有應用，但因其價格高而未普及。按形狀分類，常用的粉狀填充劑有：木粉、石棉粉、碳酸鈣、滑石粉、陶土、硅藻土、云母粉、石墨粉和炭黑粉等。纖維狀填充劑有：玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、石墨纖維和硼纖維。片狀填充劑有：紙、棉布、玻璃布、玻璃氈和玻璃帶等。生產中對填充劑的一般要求為：分散性好、吸油性小，對聚合物和其它助劑呈惰性、對成型性能沒有嚴重的有害影響、對設備及模具不產生嚴重磨損、不因分解或吸濕導致塑料制品產生氣泡等。填料及增強劑的用量一般為20％～50％。（2）增塑劑

為了使塑料增加柔韌性能，改善流動性，常在聚合物中加入一定量的增塑劑。加入增塑劑可使一些玻璃化溫度較高的聚合物在室溫下變軟，同時，增塑劑也使制品的模量降低、剛性和脆性減小。增塑劑一般為沸點高、不易揮發(fā)、與聚合物良好混溶性的低分子油狀物。增塑劑分布在大分子鏈之間，降低分子間作用力，因而具有降低聚合物玻璃化溫度及成型溫度的作用。增塑劑可分為主增塑劑和副增塑劑兩類。主增塑劑的特點是與聚合物的混溶性好、塑化效率高，能單獨加入聚合物，配比可達1:1。副增塑劑與聚合物的混溶性稍差，主要是與主增塑劑一起使用，以降低成本，所以也稱為增量劑。在工業(yè)上使用增塑劑的聚合物主要是聚氯乙烯，80％左右的增塑劑是用于聚氯乙烯塑料。生產中將增塑劑添加到聚合物中的方法很多，最常用的方法是在一定的溫度下，通過強制性混合，使增塑劑均勻分散在聚合物中。理想的增塑劑應滿足以下性能：與樹脂有良好的相容性；增塑效率高；衛(wèi)生性好；耐久性好；穩(wěn)定性好；有優(yōu)良的加工性；絕緣性好；具有阻燃性；低溫柔軟性良好；耐霉菌性好；耐污染性好；價廉易得。塑料常用的增塑劑有：鄰苯二甲酸類（PAE類）。這是使用最廣泛、品種最多、產量最大的增塑劑，其產量約占增塑劑總產量的80％。（3）穩(wěn)定劑

為了防止塑料在光、熱、氧等條件下過早老化，延長制品的使用壽命，常加入穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑又稱為防老劑，它包括：抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、變價金屬離子抑制劑、光屏蔽劑等。能抑制或延緩聚合物氧化過程的助劑稱為抗氧劑。抗氧劑的作用在于它能消除老化反應中生成的過氧化自由基，還原烷氧基或羥基自由基等，從而使氧化的連鎖反應終止。塑料常用的抗氧劑有：酚類抗氧劑、芳胺類抗氧劑等。常用熱穩(wěn)定劑有鹽基性鉛鹽、金屬皂類、有機錫化合物、含氮有機物和以金屬皂類為主體的復合熱穩(wěn)定劑。

熱穩(wěn)定劑的主要作用是抑制成型過程可能發(fā)生的熱降解反應，以保證制品能順利成型并獲得良好質量。熱穩(wěn)定劑主要用于聚氯乙烯及其共聚物。選擇熱穩(wěn)定劑除需考慮其穩(wěn)定效果外，還應考慮與其它助劑的相容性，以及潤滑性、滲出性和毒性等。

變價金屬離子抑制劑就是一類能與變價金屬離子的鹽聯(lián)結為絡合物，從而消除這些金屬離子的催化氧化活性的化學物質。

紫外線吸收劑是一類能吸收紫外線或減少紫外線透射作用的化學物質，它能將紫外線的光能轉換成熱能或無破壞性的較長光波的形式，從而把能量釋放出來，使聚合物免遭紫外線破壞。

生產中，穩(wěn)定劑的添加量一般大于2％，也有少數(shù)情況下高達5％。

光屏蔽劑是一類能將有害于聚合物的光波吸收，然后將光能轉換成熱能散射出去或將光反射掉，從而對聚合物起到保護作用的物質。（4）潤滑劑

為了改善塑料在成型過程中的流動性能，防止塑料熔體對設備及模具的粘附和摩擦，常常需要加入潤滑劑。潤滑劑能增加物料流動性或提高制品脫模作用，還能使塑料制品表面保持光潔。潤滑劑可分為內外兩種。外潤滑劑主要是在成型機械表面和樹脂之間起潤滑作用，使聚合物熔體能順利離開設備及模具表面，以利于流動和脫模。外潤滑劑一般不溶于聚合物，只是在聚合物與金屬的界面處形成薄薄的潤滑劑層。成型方法不同，對潤滑性的要求也不同。擠出成型和注射成型，重點應放在內部潤滑性上；壓延成型重點應放在外部潤滑性上。

內潤滑劑與聚合物有良好的相溶性，能降低聚合物分子間的內聚力，從而有助于聚合物流動并降低內摩擦所導致的升溫。最常用的外潤滑劑是硬酯酸及其金屬鹽類。內潤滑劑是低分子量的聚乙烯等。潤滑劑的用量一般為0.5％～1.5％。（5）抗靜電劑

抗靜電劑的作用是通過降低電阻來減少摩擦電荷，從而減少或消除制品表面靜電荷的形成。抗靜電劑一般是有機氮化物或具有醚結構的化合物?？轨o電劑按使用方式不同可分為：外部抗靜電劑與內部抗靜電劑兩類。外部抗靜電劑使用時通常配成濃溶液，用涂布、噴霧等方法使之附著在塑料表面。由于洗滌摩擦等原因使其耐久性差，故又稱為“暫時性抗靜電劑”。內部抗靜電劑是在成型過程中添加到樹脂中的，與樹脂組分混合為一體，耐久性好，故又稱為“永久性抗靜電劑”。（6）阻燃劑

阻燃劑是用以減緩塑料燃燒性能的助劑。阻燃劑是一類能阻止燃燒、降低燃燒速度或提高著火點的物質。阻燃劑需具備這樣幾個條件：不損害或很少損害塑料制品的物理力學性能；阻燃劑的分解溫度必須適應成型的需要；阻燃效率具有持久性；價廉；具有耐候性；阻燃劑與樹脂的相容性好；無毒、無臭、不污染產品。（7）著色劑

凡添加在聚合物中可使塑料著色的物質統(tǒng)稱為著色劑。著色劑可分為染料、無機顏料和有機顏料三種類型。染料既溶于水也溶于聚合物，可對塑料內外均勻著色，能用于生產有色透明制品。無機顏料不溶于水，也不溶于聚合物，主要依靠遮蓋方式對塑料著色，不存在分解變色問題。有機顏料的溶解性介于前面兩者之間。一般來講，塑料的色澤取決于著色劑的溶解性和溫度，用量一般為0.01%～0.02%。（8）發(fā)泡劑

添加在聚合物中，可使塑料形成蜂窩狀泡孔結構的物質叫做發(fā)泡劑。制作泡沫塑料制品時，需要預先將發(fā)泡劑加入塑料中，以便在成型時放出氣體，形成具有一定孔形的泡沫塑料制品。發(fā)泡劑主要用來增大塑料制品的體積和減輕重量，同時也可提高防震性能。發(fā)泡機理可分為物理發(fā)泡和化學發(fā)泡兩類。物理發(fā)泡通過液體發(fā)泡劑蒸發(fā)膨脹實現(xiàn)；化學發(fā)泡通過發(fā)泡劑受熱分解產生氣體實現(xiàn)。（9）偶聯(lián)劑

添加在聚合物中，能提高聚合物和增強劑、填充劑界面間結合力的化學物質。（10）固化劑（交聯(lián)劑、硬化劑）在熱固性塑料成型時，添加在聚合物中促使聚合物進行交聯(lián)反應或加快交聯(lián)反應速度的化學物質。上述各種組分的加入應根據塑料制品的性能和用途不同而定。塑料制品通常是由聚合物或聚合物與其他組分的混合物，于受熱后在一定條件下塑制成一定形狀，并經冷卻定型、修整而成，這個過程就是塑料的成型與加工。熱塑性塑料與熱固性塑料受熱后的表現(xiàn)不同，因此其成型加工方法也有所不同。熱塑性塑料的成型加工方法有：擠出、注射、壓延及吹塑等；熱固性塑料的成型加工方法有：模壓、鑄塑及傳遞模塑等方法。4.1.3塑料的成型加工方法擠出成型是熱塑性塑料最主要的成型方法，一半左右的塑料制品是擠出成型的。擠出法幾乎能成型所有的熱塑性塑料，制品主要有管材、板材、薄膜、電線電纜包覆以及各種異型材。擠出成型還可用于熱塑性塑料的塑化造粒、著色和共混等。擠出成型通常擠出成型工藝過程包括塑化、擠出成型和冷卻定型三個階段。成型物料由擠出機料斗加入料筒后，在料筒溫度和螺桿旋轉、壓實及混合作用下，由固態(tài)的粉料或粒料轉變?yōu)榫哂幸欢鲃有缘木鶆蜻B續(xù)熔體，這一過程稱為塑化。均勻塑化的塑料熔體隨螺桿的旋轉而向料筒前端移動，到達料筒內多孔板后，在螺桿的旋轉擠壓作用下，通過多孔板流入模具，并按模具中成型零部件的形狀成型為高溫管狀物，這一過程叫做擠出成型。1.塑化

2.擠出成型

被擠出的高溫管狀塑料在擠出壓力和牽引力作用下，經冷卻后，形成具有一定強度、剛度和一定尺寸精度的連續(xù)制品，這一過程叫做冷卻定型。3.冷卻定型

聚合物熔融→成型→定型→冷卻→牽引→切割→堆放

擠出生產線通常由主機、輔機組成，統(tǒng)稱為擠出機組。擠出成型的工藝過程為：

擠出機主機由以下三部分組成：擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)。擠出機組輔機的組成根據制品的種類而定，通常由機頭（口模）、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置、堆放或卷取裝置等部分組成?？刂葡到y(tǒng)主要由電器儀表和執(zhí)行機構組成，其主要作用是：控制主、輔機的驅動電機，使其按操作要求的轉速和功率運轉，并保證主、輔機協(xié)調運行；控制主、輔機的溫度、壓力、流量和制品的質量；實現(xiàn)全機組的自動控制。注射成型是熱塑性塑料的一種主要成型方法，隨著注射成型技術的不斷發(fā)展，某些熱固性塑料也可采用注射方法成型。注射成型具有成型周期短、生產效率高、容易實現(xiàn)自動化操作、加工適應性強等優(yōu)點，但設備昂貴。注射成型注射成型過程通常由塑化、注射充模、保壓、冷卻定型和脫模等五個階段組成。注射成型過程合模注射保壓冷卻螺桿預塑開模頂出壓延成型是將加熱塑化的熱塑性塑料通過一組熱輥筒之間使其厚度減薄，成為規(guī)定尺寸的連續(xù)均勻片材（或薄膜）的成型方法。壓延成型主要用于制備聚氯乙烯、纖維素、聚苯乙烯片材（或薄膜）、人造革及其它涂層制品。壓延成型壓延成型的生產特點是：加工能力大，生產速度快，產品質量好，生產連續(xù)。缺點是：設備龐大，投資高，維修保養(yǎng)復雜，制品寬度受限于機器尺寸。大型壓延機往往有三個以上輥筒，輥筒越多壓制的薄膜厚度越小，輥筒有多種空間排列方式。壓延成型工藝流程比較復雜。以生產軟質聚氯乙烯薄膜為例，先把PVC樹脂與增塑劑、穩(wěn)定劑等助劑混合，經螺桿擠出機或開煉機塑化得塑化坯料。喂入壓延機輥筒間進行熱壓延，調節(jié)輥矩可以得到不同厚度的薄膜或片材，再經一系列導向輥把薄膜或片材引導到有拉伸作用的卷曲裝置，使薄膜厚度進一步減小，最后冷卻、測厚、成品卷取。將粉狀、粒狀或纖維狀的樹脂原料置于在液壓機由上下模板組成的模具型腔內，在成型溫度下閉模加壓，使模具內的塑料在熱與力的作用下成型或固化，經冷卻、脫模即得模壓成型制品。模壓成型模壓成型適用于熱塑性塑料和熱固性塑料。對熱固性塑料，模壓時模具溫度一直處于高溫，對熱塑性塑料在熔體充滿型腔后應強制冷卻。由于熱塑性塑料模壓時模具需要交替地加熱和冷卻，故生產周期長，成本高，一般只是用于生產較大平面的制品，普通中小制品生產多用注射成型。用于模壓成型的塑料有：酚醛樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯等。先將塑料預制成片或管坯，置入模中吹入熱空氣，使塑料處于高彈變形的溫度，即可吹制成模型形狀的空心制品。吹塑成型把粉狀或糊狀塑料原料計量后裝入滾塑模中，通過滾塑模的加熱和縱橫向的滾動旋轉，聚合物塑化成流動態(tài)并均勻地布滿滾塑模的每個角落，然后冷卻定型、脫模即得制品。滾塑成型熱塑性塑料一般為線型聚合物，可反復受熱軟化、熔融和冷卻硬化，在軟化、熔融狀態(tài)下可進行各種成型加工，熔體冷卻至軟化點以下能保持一定的形狀而成為制品的聚合物。熱塑性塑料品種繁多，性能各異，生產量大（約占全部塑料產量的60％），用途十分廣泛。其中應用最廣泛的是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯，這四種產品占熱塑性塑料總產量的80％以上。4.1.4熱塑性塑料聚烯烴塑料聚烯烴塑料的主要品種有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及聚丁烯，其中以聚乙烯產量最大。聚烯烴的主要原料為石油。聚烯烴是烯烴類高聚物的總稱，一般指乙烯、丙稀、丁烯的均聚物和共聚物。聚乙烯是分子結構最簡單的一種，它原料來源豐富，價格較低，具有優(yōu)異的電絕緣性和化學穩(wěn)定性，易于成型加工，并且品種較多，可以滿足不同的性能要求。PE是目前產量最大的塑料品種。（1）聚乙烯PECH2CH2n聚乙烯是乙烯聚合而成的聚合物，分子式為：單體乙烯主要是由石油烷烴熱裂解后，分離精制而得，次要的方法有乙醇脫水、乙炔加氧、天然氣中分離出乙烯等。①合成方法乙烯聚合的三種方法：高壓聚合法(ICI法)中壓法（菲利浦法）低壓法（齊格勒法）

LDPE是在壓力150~300MPa、溫度180~200℃的高溫高壓條件下，以氧氣或有機過氧化物為引發(fā)劑，按自由基聚合機理使乙烯聚合而得聚乙烯。要求乙烯純度達99％以上。所得聚乙烯支化度較大，密度較低（0.91~0.93g·cm-3），結晶度為55％~65％。反應式如下：LDPE的聚合

MDPE是在壓力1.5~8.0MPa、溫度130~270℃的條件下，以過渡金屬氧化物為催化劑、烷烴為溶劑，按離子聚合機理聚合制得聚乙烯。MDPE的聚合中壓法聚乙烯結晶度為90％。密度分為0.926～0.940g·cm-3的中密度聚乙烯及0.941～0.965g·cm-3的高密度聚乙烯。

HDPE的生產按物料在反應器中的相態(tài)類型有液相法和氣相法兩種。液相法又可分為溶液法和泥漿法。我國各樹脂生產廠家多采用齊格勒催化劑的泥漿法。HDPE的聚合該法以Al(C2H5)3+TiCl4體系在烷烴中的漿狀液為催化劑，在壓力為1.3MPa、溫度為100℃的條件下按離子聚合機理反應制得聚乙烯。聚合后的漿狀物，經醇解、水洗、干燥、造粒，即得到粒狀HDPE。以上三種方法制得的聚乙烯，在性能上有顯著不同，這是大分子的支化程度及結構有較大差異之故。高壓法合成的是低密度聚乙烯，支化程度較大。中壓法合成的是中密度聚乙烯及高密度聚乙烯。低壓法合成的是高密度聚乙烯，結晶度高(85％~90％)，支化程度很小，也可制得超高分子量聚乙烯，用作工程塑料。LDPE的密度為0.910~0.925g/cm3，HDPE的密度為0.941~0.965g/cm3。

PE分子是近似飽和的直鏈烷烴，由支化的碳氫長鏈構成，即以－CH2－CH2－鏈節(jié)組成的長鏈上具有長度和數(shù)目不等的側基，這些側基大多數(shù)是2～4個碳原子的短鏈烷基。

PE樹脂分子間力小，分子鏈柔順性好，基本結構簡單、規(guī)整，具有相當程度的結晶能力。無論采用哪一種聚合方法得到的PE都具有晶體結構。但PE的結晶受分子鏈支化度的影響，隨著支化度的增加，降低了大分子鏈的規(guī)整性和對稱性，結晶能力隨之下降。高度支化的PE結晶度低，分子堆砌不緊密，因而密度也小。純凈的PE是乳白色蠟狀固體粉末，無味、無臭、無毒，柔而韌，比水輕。工業(yè)上為使用和貯存的方便，通常在聚合后即加入適量的塑料助劑進行造粒，制成半透明的顆粒狀物料。②性能

PE易燃燒且離火后繼續(xù)燃燒，火焰上黃下藍，熔融滴落，透水率低。透明度隨結晶度增加而下降。

PE的品種很多，性能各自有些差異。這些差異主要是由于大分子的結構不同而引起的，也與聚合工藝和后期造粒過程中加入的助劑有關。熱性能：線性高密度聚乙烯熔點為132~135℃，支化低密度聚乙烯熔點較低（112℃）且范圍寬。PE的Tg隨分子量、結晶度和支化程度的不同而異。PE的使用溫度不高，LDPE的連續(xù)使用溫度在60℃以下，HDPE在80℃以下?；瘜W性能：聚乙烯在室溫下耐酸、堿和鹽類的水溶液，常溫下不溶于任何已知溶劑中，有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性。PE對O2、

N2

、CO2等的透氣率較大，但對水蒸氣的透過率低。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解。電性能：聚乙烯是線性碳氫聚合物，分子結構沒有極性基團，具有優(yōu)異的電性能，體積電阻率高，適合制備高頻絕緣材料。PE的電性能不受分子量影響，隨密度的變化也不大，但其中若有雜質或在聚合、加工、應用中分子鏈上引入極性基團，對電性能則有不良影響。力學性能：聚乙烯具有優(yōu)異的力學性能，有很高的強度、柔性和彈性。LDPE性能柔韌耐沖擊；而HDPE的拉伸強度、剛度和硬度則優(yōu)于LDPE。常溫下，HDPE的斷裂伸長率小、延展性差。PE的力學性能隨溫度升高呈下降趨勢。衛(wèi)生性能：PE分子鏈主要碳、氫構成，本身毒性極低，被認為是衛(wèi)生性最好的塑料品種。成型加工性能：聚乙烯粘度低，流動性好，無需加入增塑劑就有很好的成型加工性能。聚乙烯塑料的使用領域主要有：電線絕緣、管材、薄膜、容器、板材等。高壓聚乙烯一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、電線包覆層等。中、低壓聚乙烯則以注射成型制品及中空制品為主。超高分子量聚乙烯由于其優(yōu)異的綜合性能，可作為工程塑料使用。

PP發(fā)展速度較快的原因主要在于丙稀來源豐富，價格低廉，合成工藝較簡單，合成的PP具有較好的綜合性能，用途廣泛。與HDPE相比，PP不但有較高的拉伸強度、剛度、硬度、耐應力開裂性、透明性和耐熱性，而且有突出的延伸性和抗彎曲疲勞性，成型加工性能也極為優(yōu)良。（2）聚丙烯PP聚丙烯的分子式為：CH2CHnCH3當前聚丙烯已成為發(fā)展速度最快的塑料品種，其產量僅次于PE、PVC和PS而居于第四位。目前生產的聚丙烯95％為等規(guī)聚丙烯，無規(guī)聚丙烯是生產等規(guī)聚丙烯的副產品，間規(guī)聚丙烯是采用特殊的齊格勒催化劑并于－78℃低溫聚合而得。①合成方法單體丙烯的制法與乙烯大致相同，主要是從煉廠氣、天然氣、輕油、石腦油等石油餾分的高溫裂解和分離精制而得。丙烯常溫下為氣體，在－47℃時液化，聚合用的丙烯單體純度要求較高，一般丙稀含量應大于99.5%，否則會破壞催化劑，降低反應速率，甚至難以聚合。

PP的工業(yè)生產方法有溶液聚合、在烴類稀釋劑中的懸浮聚合、液相本體聚合和氣相本體聚合四種。工業(yè)上主要采用懸浮聚合方法，該法又稱為溶劑法或泥漿法，反應式如下：但由于PP分子主鏈碳原子上交替存在甲基，在一些方面與PE的性能有很大差別。例如，甲基的存在使PP主鏈稍微僵硬一些，分子的對稱性也降低，其綜合效應使PP的熔融溫度比HDPE提高了約40℃。

該法是將純度為99.5%以上的丙稀、烷烴類稀釋劑、三氯化鈦和一氯二乙基鋁催化劑和分子量調節(jié)劑連續(xù)不斷地通入聚合釜中進行聚合反應。聚合溫度維持在60℃左右，壓力約1MPa。生成的PP在稀釋劑中形成懸浮液，通過閃蒸裝置回收來反應的丙稀單體后，于酯化釜中加入甲醛進行酯化反應以破壞殘存的催化劑，再經中和、洗滌、分離、干燥、擠出造粒，即得到顆粒狀產品。溶解于溶劑中的副產品——無規(guī)聚丙烯，在溶劑回收過程中除去。一般PP樹脂在成粒之前，常加入各種塑料助劑，尤其是穩(wěn)定劑，以防止PP在貯存和使用過程中發(fā)生老化。PP是無臭、無味、無毒，呈乳白色的熱塑性樹脂，外觀似PE，但比PE更透明、更輕，密度為0.89~0.91g/cm3，除聚4-甲基戊烯-1外，它是所有樹脂中最輕的一種，浮于水。PP與PE一樣。易燃，火焰有黑煙，燃燒后滴落并有石油味。②性能力學性能：PP的拉伸強度高于PE、PS和ABS，并且受溫度影響較小。PP在室溫以上有較好的抗沖擊性能，且低溫沖擊強度較PE低。PP的剛性和硬度比PE高，且具有優(yōu)良的耐彎曲疲勞性和良好的耐環(huán)境應力開裂性。熱性能：PP分子鏈上甲基的存在及甲基在空間規(guī)整的排列，使大分子鏈柔性下降，因而其耐熱性比PE好得多。PP的熔點為164~170℃，長期使用溫度可達100~120℃，PP的Tg為－10~－30℃，因而低溫脆性較PE大。PP的導熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)較PE小。化學性能：PP具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性。在100℃以下，大多數(shù)無機酸、堿、鹽的溶液對PP無破壞作用，抗硫酸、鹽酸及氫氧化鈉的能力優(yōu)于PE及PVC，且耐熱溫度高。但非極性有機溶劑易使PP溶脹或溶解，隨著溫度升高，溶脹程度增加。對于大多數(shù)極性有機溶劑，PP是穩(wěn)定的。電性能：PP與PE一樣，都是非極性聚合物，具有優(yōu)良的電絕緣性，并因其吸水率小于0.01%，其電絕緣性不受環(huán)境濕度的影響，可在較高溫度和頻率下使用。衛(wèi)生性能：PP的衛(wèi)生性與PE相似，在食品衛(wèi)生學上屬于安全的塑料品種，可應用于食品包裝，并可進行蒸沸殺菌，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能經受135℃消毒溫度的品種。但應注意助劑對PP衛(wèi)生性的影響。成型加工性能：由于PP的熔點高于PE，因而成型加工溫度也較高，但熔體粘度較HDPE低。PP有較好的流動性，可采用擠出、注射、吹塑等成型加工方法，具有優(yōu)良的成型加工性能。PP在成型加工中也有高溫氧化傾向，應盡量避免其熔體與空氣接觸或盡量減少與空氣接觸的時間，否則，發(fā)生高溫氧化會降低制品的力學強度。PP在成型時易發(fā)生分子取向，因而使制品具有各向異性，成型時應予以注意。

PP在加工和使用中易受光、熱、氧的作用發(fā)生降解和老化，所以一般要添加穩(wěn)定劑。聚丙烯塑料主要用于制造薄膜、電絕緣體、容器、包裝品等。

PP管材在80℃下可長期使用，常用于輸送酸、堿、鹽液，以及石油和熱水管道，也可用作排液、排灌管等；PP棒材主要用來生產零部件，如齒輪、線軸、滑輪等；PP片材可采用熱成型、焊接等二次加工技術，制造浴盆、箱子襯里、馬達和泵的罩殼液體貯槽等。PP的注射制品可用于汽車、機械、化工、電器等方面的工業(yè)。聚丙烯還可通過熔融紡絲制得纖維，俗稱“丙綸”，用于制造人工草坪、地毯、織物等。聚苯乙烯一直是主要的熱塑性塑料品種之一，目前聚苯乙烯的產量僅次于PE和PVC而居于第三位。（3）聚苯乙烯PS

PS為無臭、無味、無毒、無色、透明、無延展性、表面光澤好的仿玻璃狀材料，質地堅硬，呈剛性，掉到地面或敲打時有清脆的響聲，俗稱“響膠”。PS易燃，離火后繼續(xù)燃燒，火焰橙黃色并有濃煙炭束。PS易于成型出各類色彩鮮艷、表面光澤的制品，廣泛用于電氣、儀器儀表、包裝、裝璜和日常生活等方面。

PS的主要缺點是脆性較大，機械強度不高，質硬而脆，耐熱性差，易燃，這在一定程度上限制了它的應用。為了改善上述性能，長期以來對PS的改性進行了大量的研究，發(fā)展了以苯乙烯為基礎的一系列聚合物，稱為苯乙烯類樹脂，使PS的缺點得到了不同程度的改善。①合成方法聚苯乙烯是由單體苯乙烯通過連鎖聚合反應制得的。nCH2CHCH2CHn苯乙烯是芳香族碳氫化合物，常溫下為無色透明液體，其蒸汽有輕度毒性，略帶有香甜味，但在空氣中快速氧化后生成醛、酮等氧化物，有刺激性異味。單體苯乙烯的制造方法很多，可由乙苯通過不同的方法制得，或由乙炔與苯直接反應而得。工業(yè)上以乙苯催化脫氫法為主，反應式如下：苯乙烯可以通過本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合、乳液聚合等方法合成PS，工業(yè)上應較多的是的本體聚合和懸浮聚合。制得的聚苯乙烯分子量一般為20萬左右。CH2CH3CH

CH2溫度催化劑＋H2

本體聚合法：先將苯乙烯在預聚釜中于95～115℃下進行預聚合，待轉化率達到30~35%后，再連續(xù)送入塔式反應器，反應溫度從160℃分段遞升至225℃，最終轉化率維持在97%左右。反應產物經過后處理除去未反應揮發(fā)物后，從塔底部排出，經過擠出造粒得到PS粒狀物。本體聚合的PS純度高，具有優(yōu)良的透明性和電性能。但是，由于聚合體系粘度高，攪拌困難，易造成局部溫度過高而引起分子量分布不均，因而產品的力學性能會受到一定影響。PS大分子鏈上的苯基呈無規(guī)構型，這使得PS為典型的非結晶聚合物，透明度達88~92%，折光率為1.59~1.60，具有良好的光澤。PS的比重為1.04~1.09。由于大分子鏈上苯基的空間位阻效應，使得PS的大分子鏈較為僵硬，宏觀上表現(xiàn)出剛而脆的性質。位阻效應還削弱了分子間的作用力，使熔體具有很好的流動性。②性能力學性能：PS的拉伸彈性模量和彎曲強度較高，是剛性較大、抗彎能力較強的塑料品種。但它的沖擊強度較低，常溫下脆性大，在成型加工中容易產生內應力，在較低的外力作用下即產生應力開裂。熱性能：PS的熱性能與分子量大小、單體含量及雜質含量有關，單體和雜質的存在會導致熱性能下降。PS的Tg為80~100

℃，熔融溫度為150～180℃，Td約300℃，最高使用溫度不超過80℃。PS的導熱系數(shù)不隨溫度而改變，是良好的絕熱材料。化學性能：PS是飽和的碳氫聚合物，具有一定的化學穩(wěn)定性，PS能耐某些礦物油、有機酸、堿、鹽及其水溶液。PS溶于苯、甲苯及苯乙烯。PS在熱、氧、大氣條件下易發(fā)生老化現(xiàn)象。電性能：PS具有優(yōu)異的電絕緣性，體積電阻和表面電阻高，是良好的高頻絕緣材料。衛(wèi)生性能：PS是碳氫聚合物，毒性極低，屬于衛(wèi)生安全的塑料品種，PS不適合盛放含油脂較高的食品以及酸性的物質。光學性能：PS的折光指數(shù)為1.59~1.60，透光率達88~92%，具有優(yōu)良的光學性能，可用于制造光學零部件。成型加工性能：PS是熱塑性塑料中較易成型加工的品種之一，PS的成型溫度范圍寬，熔體粘度低，塑化速率和固化速率較快。PS的吸水率低，成型收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好。PS制品不宜帶有金屬嵌件，在成型加工中PS熔體易沿著料流方向發(fā)生取向。PS廣泛用于工業(yè)裝飾、照明指示、電絕緣材料以及光學儀器零件、透明模型、玩具、日用品等。PS的另一重要用途是制備泡沫塑料，用于絕熱和包裝材料。為克服PS脆性大、耐熱性低的缺點，發(fā)展了一系列改性聚苯乙烯，其中主要的有ABS、MBS、AAS、ACS、AS、EPSAN等。AAS（ASA）是丙烯腈、丙烯酸酯和苯乙烯三種單體組成的熱塑性塑料，其性能、成型加工方法及應用與ABS相近，耐候性要比ABS高8~10倍。ACS是丙烯腈、氯化聚乙烯和苯乙烯三種單體構成的熱塑性塑料，其性能、加工及應用與AAS相近。EPSAN是在乙烯-丙烯-二烯烴橡膠上用苯乙烯-丙烯腈進行接枝的共聚物。其性能與ABS相仿，但透明性較ABS好。MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯組成的熱塑性塑料，其性能與ABS相仿，但透明性好，故有透明ABS之稱。AS是丙烯腈和苯乙烯的共聚物。BS是丁二烯和苯乙烯的共聚物。二者都改進了聚苯乙烯的韌性。

ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物，是在PS改性的基礎上發(fā)展起來的，它是介于工程塑料和普通塑料的一個生產量大、發(fā)展快的材料。由于ABS是由三種單體共聚合而成的，故能表現(xiàn)三種組成的協(xié)同性能：丙烯腈使聚合物耐化學腐蝕，具有一定表面硬度；丁二烯使聚合物呈橡膠狀韌性；苯乙烯使聚合物具有剛性和流動性。（4）ABS——丙烯腈-丁二烯-苯乙烯總之ABS塑料具有耐熱、表面硬度高、尺寸穩(wěn)定，耐化學性及電性能良好，易于成型和機械加工等特點，ABS表面還可以鍍鉻。

ABS燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊氣味，但無熔融滴落。

ABS塑料不透明，除薄膜外都呈淺象牙色、微黃色、瓷白色、天然色，其比重在1.05左右，略重于水。ABS無毒、無味，吸水率為0.3%。具有堅韌、質硬、剛性的特點，低溫抗沖擊性能好是另一特點。①合成方法

早期的ABS樹脂是采用混煉法生產的，由于混煉法制得的ABS樹脂質量差，長期使用易變質或分層，因而，現(xiàn)在ABS樹脂的生產主要采用接枝共聚法，常用的有乳液接枝共聚和本體－懸浮接枝共聚。乳液接枝共聚：首先將丁二烯加入聚合釜中，以合成的脂肪酸鉀皂為乳化劑，有機過氧化物為引發(fā)劑，在5~20℃下進行乳液聚合，制得聚丁二烯乳膠。之后，轉入接枝釜中加入苯乙烯和丙烯腈，在65~75℃下進行乳液接枝共聚，使丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝到聚丁二烯上，得到ABS乳液，經凝聚、離心洗滌、干燥、造粒得到產品。力學性能：ABS突出的力學性能是沖擊強度高，沒有明顯的力學缺陷，有較好的綜合力學性能，被廣泛地用作工程塑料。②性能熱性能：ABS的耐熱性一般，大多數(shù)ABS在－40℃時仍具有一定的沖擊強度，表現(xiàn)出韌性。ABS的使用溫度為－40~85℃，一般不超過100℃。化學性能：ABS能耐水、無機鹽、堿及弱酸，但不耐氧化性酸，如濃硫酸、濃硝酸；ABS的耐候性較差，在紫外線和熱氧的作用下易發(fā)生氧化降解。為了提高其耐候性，常加入炭黑和酚類等抗氧劑。電性能：ABS的電性能與懸浮法PS相似，溫度、濕度和頻率變化對ABS電性能的影響不顯著。成型加工性能：ABS易于吸濕，成型前常需進行干燥處理，ABS熔體具有較好的熱穩(wěn)定性易于成型加工。ABS的成型收縮率為0.4~0.8%，可以制得尺寸精度較高的制品，且成型后的制品通?？梢圆贿M行熱處理。ABS具有良好的綜合性能，應用廣泛?？稍跈C械工業(yè)用來制造齒輪、葉輪、軸承等；可由于制造電視機、洗衣機冰箱外殼；其制件、管材和片材可使用于化工、石油和天然氣工業(yè)；ABS在汽車工業(yè)上的應用也發(fā)展很快，如擋泥板、扶手、加熱器等，甚至用ABS夾層塑料板做成小汽車的車身；ABS也是建筑的新型材料之一；ABS做成電氣零件、食品包裝容器、家具等效果良好；ABS還是很好的非金屬電鍍材料，經過表面金屬化處理可成為金屬的代用品。聚氯乙烯塑料聚氯乙烯具有化學穩(wěn)定性和力學性能良好、電氣絕緣性優(yōu)良、價格低、難燃自熄等優(yōu)點；但也有不耐高溫、使用溫度不高、硬質制品的脆性較大、在光和熱作用下易老化的缺點。聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯的均聚物，是僅次于PE的第二位的塑料品種，它是一種歷史最長、產量高價格低、用途廣的一種熱塑性塑料。聚氯乙烯為無定型熱塑性塑料，燃燒特性為：難燃、離火即滅、火焰呈黃色，下端綠色，白煙，燃燒時塑料變軟發(fā)出氯的刺激性味。⑴合成方法

PVC塑料的生產方法很多，我國目前主要采用電石路線，以石灰石、焦炭、食鹽為原料，經過一系列化學反應，制得氯乙烯單體，再經聚合得到聚氯乙烯樹脂。有些工廠已采用較先進的乙烯氧氯化法，即用石油裂解氣制造氯乙烯單體。聚氯乙烯樹脂的聚合方程式：nCH2CHCl引發(fā)劑△CH2CHCln聚合方法可分為懸浮法、乳液法、溶液法和本體法四種，最初實現(xiàn)工業(yè)化的是乳液法，而當前是以懸浮法為主。⑵結構與性能聚氯乙烯樹脂是一種無定型的熱塑性塑料，結晶度在5％以下，比重為1.40。PVC難燃，離火即滅。力學性能：PVC是極性聚合物，其固體表現(xiàn)出良好的力學性能。加入增塑劑可提高流動性，降低塑化溫度，使其變軟。通常，在100份PVC樹脂中增塑劑大于25份為軟質塑料，伸長率增加，拉伸強度、剛度、硬度等力學性能均降低。增塑劑小于25份為硬質或半硬質塑料，有較高的力學強度。熱性能：PVC的脆化溫度在－50℃以下，Tg為80～85℃左右，長期使用溫度不宜超過65℃，PVC的耐寒性較差?；瘜W性能：PVC有良好的化學穩(wěn)定性，無增塑劑的PVC耐大多數(shù)無機酸、堿、鹽。PVC的耐化學藥品性隨溫度升高而降低。電性能：PVC具有較好的電性能，但由于熱穩(wěn)定性差，其電性能隨溫度和頻率的升高而變劣，只能作為一般的低頻絕緣材料使用。衛(wèi)生性能：人們普遍認為PVC的衛(wèi)生性差，很少用食品工業(yè)。近年來，隨著PVC合成技術水平的提高，已經可以制得滿足衛(wèi)生要求的PVC制品，并已應用于食品包裝工業(yè)。⑶成型加工及應用

PVC的粘流溫度和熱分解溫度非常接近，給成型加工帶來很大的困難。為此，需加入增塑劑降低Tf，加入穩(wěn)定劑來提高Td。它們的加入還可便于成型加工、延長制品的使用壽命。

PVC的加工工藝為，首先將PVC與增塑劑、穩(wěn)定劑、顏料等按一定配方比例均勻混合。第二步是將混合料進行塑化。在擠出機或兩輥機上進行塑化后的物料可直接成型（如壓延），或經造粒后再成型（如擠出、注射等）。

PVC塑料主要應用于：a.軟制品，主要是薄膜和人造革。薄膜制品有農膜、包裝材料、防雨材料、臺布等；b.硬制品，主要是硬管、瓦楞板、門窗、襯里、墻壁裝飾等；c.電線、電纜的絕緣層；d.地板、家具、錄音材料等。采用化學發(fā)泡或其它發(fā)泡方法，可制成軟質或硬質PVC泡沫塑料制品，用于日常生活、建筑、造船、交通運輸、冷凍設備等方面；選用乳液法或懸浮法PVC樹脂，添加必要的塑料助劑，配成PVC溶膠塑料，可用蘸浸、搪塑等成型方法制成手套、容器、球類、玩具等一系列PVC溶膠塑料制品。⑷氯化聚氯乙烯（CPVC）將PVC氯化即可得CPVC。CPVC的特點是耐熱、耐老化、耐化學腐蝕性好，基本性能與PVC相近，但耐熱性比PVC高。⑸改性聚氯乙烯氯乙烯可與乙烯、丙稀、丁二烯、醋酸乙烯進行共聚改性。⑹聚偏氯乙烯塑料（PVDC）

PVDC是偏氯乙烯的共聚物，具有高度結晶性。PVDC軟化點高且與分解溫度接近，與一般的增塑劑相溶性又差，成型加工較困難。聚乙烯醇及其衍生物塑料⑴聚乙烯醇（PVA）

PVA為白色或奶黃色粉末，是結晶型聚合物，熔點為220~240℃，Tg為85℃，吸濕性大。PVA能溶于水。聚乙烯醇的性能主要決定于水解度、含水量和分子量。

PVA可用澆鑄法及擠出法制成薄膜，用于包裝；PVA的主要用途是用以制聚乙烯醇縮醛樹脂，其次是用作織物處理劑、乳化劑、粘合劑等。⑵聚乙烯醇縮醛聚乙烯醇縮醛是聚乙烯醇與甲醛、乙醛或丁醛等醛類的縮合產物。作為塑料使用的主要是聚乙烯醇縮丁醛（PVB）。

PVB是透明、韌性、惰性材料，主要是用流涎法或擠出與熱壓相結合的方法制成薄膜，PVB薄膜主要用作安全玻璃夾層。PVB也可以擠出成型制成軟管或硬管。丙烯酸塑料⑴聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）丙烯酸塑料包括丙烯酸類單體的均聚物、共聚物及共混物為基的塑料。丙烯酸塑料中以聚甲基丙烯酸甲酯最為重要。聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機玻璃，是甲基丙烯酸甲酯（MMA）的均聚物。當前工業(yè)生產的PMMA都是按自由基聚合機理聚合而得，聚合方式分本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合及乳液聚合四種。乳液聚合主要用來制造膠乳，用于皮革和織物處理。①合成方法②性能

PMMA是目前最優(yōu)秀的有機透明材料，透光率92％，比無機玻璃還高，重量僅為無機玻璃的一半。PMMA透光性高的原因在于：它是無定形聚合物，其內部分子排列方式不致干擾進入內部的光線在各個部分通過時的速度，因而光線都以同樣速度前進，不會使光線四面分散互相干擾。

PMMA有柔軟的大分子鏈段，強度較好，它的抗拉強度60～70MPa，沖擊強度12～13kJ/m2，比無機玻璃高7～18倍。PMMA韌性高于PS，但比ABS低得多，具有一定的脆性，在較高沖擊能的作用下會破裂，但碎裂后生成的碎片不像無機玻璃那樣鋒利。PMMA的表面硬度低，容易被硬物擦傷而失去光澤，不過細微的劃痕可用拋光打磨除去。PMMA可在－60~65℃范圍內長期使用，短時使用溫度不宜超過80℃。PMMA具有優(yōu)良的耐氣候性，耐紫外線和大氣老化，在戶外放置5年后，透光率僅下降1％。PMMA還耐水溶性鹽、弱酸和某些稀酸。但不耐氧化性酸和強堿。PMMA具有可燃性。PMMA分子結構中酯基的存在使其易于吸濕，因而物料在成型加工前必須進行干燥，否則水分在加熱時揮發(fā)成氣體或產生高溫水解，導致制品起泡，產生斑紋、銀紋等，不但影響制品的透明性和外觀質量，力學性能也會降低。

盡管PMMA的大分子鏈與PE相似，但其電性能卻比PE差得多，其主要原因是PMMA分子鏈上帶有極性側基（COCH3）所致。PMMA還具有某些獨特的電性能。

在成型加工溫度下，PMMA的熔體粘度較高，對溫度的敏感性大。因而，一方面要求成型加工設備能產生較高的成型壓力，另一方面要求嚴格控制成型加工溫度，溫度波動時難以得到尺寸精度較高的制品。

本體法PMMA的用途都與其優(yōu)異的光學性能有關，主要用于透明制品、裝飾制品及一些要求防爆、防震且透明的部件。例如：飛機艙罩、汽車和船的窗玻璃、建筑玻璃、安全玻璃、光學玻璃以及高級飾品和日用品等。纖維素塑料纖維素是最豐富的天然聚合物，纖維素的化學組成屬于多糖類化合物，分子式為：C6H10O5n世界上的第一個塑料工業(yè)產品“賽璐珞”就是由纖維素制得的。纖維素的聚合度n依植物不同而異。纖維素具有吸水性，可水解生成葡萄糖，也可在光、熱、氧、機械作用下降解。纖維素分子中羥基的氫原子可以被取代而生成酯或醚，此類衍生物可用來制造人造纖維、涂料、粘合劑、塑料及炸藥。纖維素塑料是在纖維素酯或醚類衍生物中加入增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、著色劑等助劑，通過壓延、流涎、擠出、注射等成型加工過程而得。為改善纖維素塑料的表面硬度、加工性能和降低價格，可添加5~10％的酚醛樹脂、醇酸樹脂等。工程塑料是指在工程技術中作結構材料的塑料。其力學性能、耐磨性、耐腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性均較高。由于它既具有一定的金屬特性又具有塑料的優(yōu)良性能，所以在機器制造、輕工、電子、日用、導彈、原子能等部門得到廣泛應用。目前，在工程上使用較多的塑料有PA、PC、POM、ABS、PSU、PPO、PPS等。其中ABS因產量大、價格便宜、用途廣泛，經常被劃入通用塑料范圍。4.1.5工程塑料聚酰胺（PA）聚酰胺俗稱尼龍，是主鏈上含有酰胺基團的聚合物，可由二元酸和二元胺縮聚而得，也可由內酰胺自聚制得。尼龍是開發(fā)最早的工程塑料，首先是作為最重要的合成纖維原料，而后發(fā)展為工程塑料。尼龍產量約占工程塑料總產量的三分之一，居于工程塑料的首位。

PA樹脂是乳白色或微黃色不透明粒狀或粉狀物，密度1.02~1.15g·cm-3，吸水率0.3~9.0%；PA的結構可以看作是PE分子鏈中每間隔一定的距離嵌入一個酰胺基團，由于酰胺基團的存在，PA類聚合物都顯示出耐磨，易吸水的共性。⑴性能尼龍是結晶型聚合物，具有良好的力學性能，雖然剛性遜于金屬，但比抗拉強度高于金屬，比抗壓強度與金屬相近，因此代替金屬材料。尼龍有吸濕性，隨著吸濕性的增加，屈服強度下降、屈服伸長率增大。尼龍的抗沖強度比一般塑料高得多，疲勞強度為抗張強度的20％~30％。尼龍具有優(yōu)良的耐摩擦性和耐磨耗性。尼龍是一種自潤滑材料。尼龍的使用溫度一般為－40~100℃，具有良好的阻燃性，較好的電絕緣性，耐油、耐溶劑性良好。缺點是吸水性較大，影響尺寸穩(wěn)定性。⑵成型加工與應用尼龍可用多種方法成型，如注射、擠出、模壓、吹塑、澆鑄、冷加工等，其中以注射成型最重要。

PA的結晶性使其具有較大的成型收縮率，一般為1.5~2.5%，結晶的不完全性和不均勻性還會導致制品在成型后出現(xiàn)后收縮，產生內應力。吸水率較高會使熔體粘度下降，制品表面出現(xiàn)氣泡、銀絲、斑紋，而且制品的力學性能也顯著降低。因此，成型前必須對樹脂進行干燥，使含水量降低至0.3%以下。尼龍塑料也常加入各種添加劑：穩(wěn)定劑、增塑劑、潤滑劑等。尼龍廣泛地用于制造各種機械、電氣部件，如軸承、齒輪、輥軸、滑輪、渦輪、風扇葉片、墊片、貯油容器、接頭等。對于使用溫度高于80℃或精度要求較高的制品，成型后可以進行熱處理，即將制品置于高于使用溫度20℃的非氧化性油中停留適當時間，通常不超過半小時。為了提高制品的尺寸穩(wěn)定性和沖擊強度，也可以將制品放入水或醋酸鉀水溶液中進行調濕處理，調濕溫度為80~121℃。⑶主要產品尼龍66是產量最大的品種，其次是尼龍6、尼龍610、尼龍1010等。改性和新型聚酰胺有以下幾種：①增強尼龍、②單體澆鑄尼龍、③反應注射成型尼龍、④芳香族尼龍、⑤透明尼龍、⑥高抗沖尼龍、⑦電鍍尼龍。⑷改性和新型聚酰胺名稱特性增強尼龍加入玻纖，起到增強作用。MC尼龍各項力學性能比尼龍6高，設備和模具簡單，可直接澆鑄。RIM尼龍與尼龍6相比，RIM尼龍具有更高的結晶性和剛性，更小的吸濕性。Nomex耐高溫、耐輻射，具有優(yōu)異的力學性能和電性能。Kevlar高強度、低密度、耐高溫。透明尼龍高度透明、低吸水性，力學強度優(yōu)良。高抗沖尼龍具有高抗沖強度。電鍍尼龍外觀與電鍍ABS相同，性能更優(yōu)異。聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯(PC)是上世紀50年代末發(fā)展起來的重要熱塑性工程塑料。它具有優(yōu)異而均衡的力學、熱和電性能，特別是沖擊強度為一般熱塑性塑料之冠。PC易于成型加工，可以用注射、擠出等方法制成各種產品。聚碳酸酯是線性聚合物,分子主鏈中含有碳酸酯基基團:根據碳酸酯基結構中的酯基不同，可分為芳香族PC、脂肪族PC等多種類型。目前用作工程塑料的聚碳酸酯只有雙酚A型的芳香族聚碳酸酯。ORO

CO

PC的主要原料為雙酚A，其合成方法分光氣法和酯交換法兩種。

PC是無色或微黃色透明顆粒，無味、無臭、無毒。密度為1.2g·cm-3，透光率為75~90％，可制成透明、半透明、不透明的各種制品。

PC具有優(yōu)異的沖擊強度和耐蠕變性，拉伸強度和彈性模量也較高，具有良好的尺寸穩(wěn)定性。但PC的疲勞強度和耐磨性較差，無自潤滑性，較易產生內應力，引起應力開裂。

PC的Tg為145~150℃，沒有明顯的熔點，最高使用溫度為135℃，PC既有良好的耐寒性，又有良好的耐熱性，可在-60~120℃下長期使用。

PC耐無機和有機的稀酸溶液、食鹽溶液等，尤其是耐油性優(yōu)良，但它不耐堿液、濃硫酸、濃硝酸、王水等，及弱酸，易于和極性有機溶劑作用。PC對熱、氧、大氣和紫外線均有良好的穩(wěn)定性。

PC屬于電性能優(yōu)良的塑料品種，加上它具有較高的耐熱性、透明性、韌性和阻燃性，使其在電氣方面有廣泛的應用。

PC的熔體粘度較PE、PS、PA大得多，熔體的流動特性接近牛頓液體，熔體粘度受剪切速率的影響較小，對溫度變化很敏感，通過提高溫度來降低粘度比增大壓力更有效。PC在成型前必須進行干燥。PC熔體冷卻時收縮均勻，成型收縮率小。

PC可采用注射、擠出、吹塑、壓制等方法成型加工。

PC在電氣、機械、光學、醫(yī)藥等工業(yè)部門都有廣泛應用。在機械方面多用于制造機器的零部件，如：齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、凸輪、直軸、曲軸等；在電氣方面廣泛用作接線柱、插頭、線圈框架、絕緣套管等，以及計算機、電視機、錄音機的零件和殼體；PC還用于光學、醫(yī)療、建筑、日常生活等方面。聚甲醛（POM）聚甲醛是指分子鏈中含－CH2－O－基團的線型聚合物，是一種高熔點、高結晶的熱塑性工程塑料，具有優(yōu)異的綜合力學性能，良好的尺寸穩(wěn)定性和成型加工性。自上世紀60年代初工業(yè)化生產以來，發(fā)展速度較快，已成為工程塑料的一個重要品種，僅次于尼龍和PC居于第三位。

POM分為共聚甲醛和均聚甲醛兩種，共聚甲醛是三聚甲醛與少量二氧五環(huán)的共聚物，均聚甲醛是甲醛或三聚甲醛的均聚體。均聚甲醛力學性能稍高，但熱穩(wěn)定性不及共聚甲醛，并且共聚甲醛合成工藝簡單，易于成型加工，故目前在產量和發(fā)展趨勢上都占了優(yōu)勢。

POM的分子結構與PE較相似，鏈節(jié)結構簡單、對稱具有柔性，并且在大分子鏈上沒有側基，因而容易結晶，是典型的結晶聚合物。

POM大分子鏈上的C－O鍵的鍵長較小，有極性，因而它的分子斂集緊密，顯示出比PE高得多的剛度和硬度。同時，由于C－O鍵的存在使大分子的內旋轉容易，因而POM的熔體流動性好，固體沖擊強度也較高。通常均聚甲醛的結晶度為75～85％，共聚甲醛結晶度為70～75％，這也正是共聚甲醛力學強度不如均聚甲醛的原因。共聚甲醛中的C－C鍵對降解有終止作用，使其具有較好的熱穩(wěn)定性，而均聚甲醛則較差。

POM為半透明或不透明的乳白色粉末狀或粒狀樹脂，密度為1.42g·cm-3，吸水率小于0.25%。

POM具有優(yōu)異的力學性能：較高的拉伸彈性模量，較好的剛性、硬度和耐沖擊性。POM具有優(yōu)良的耐疲勞性和耐磨性，動態(tài)摩擦時具有自潤滑作用、無噪聲，尺寸穩(wěn)定性好，耐水、耐油。POM是塑料中力學性能最接近金屬材料的品種之一，可在100℃下長期使用。

POM是結晶型聚合物，均聚甲醛熔點為175℃，共聚甲醛熔點為165℃。POM具有較高的熱變形溫度,在受力較小時，短時使用溫度達140℃。POM屬熱敏性聚合物，在成型溫度下的熱穩(wěn)定性差，易分解。

POM能耐多數(shù)有機溶劑，對油脂類也有較好的穩(wěn)定性，在70℃以下還沒有發(fā)現(xiàn)有效的溶劑，共聚甲醛的耐堿性好。但POM的耐酸性和阻燃性不好。

POM的電性能比其它工程塑料稍差，但在較寬的頻率和溫度范圍內變化很小，POM的電絕緣性好。

POM的結晶度高，熔融溫度范圍窄，屬于非牛頓型熔體，熔體粘度對剪切速率較敏感，對溫度的依賴性不大。POM的熱穩(wěn)定性差，成型收縮率較大，吸濕性較小，可不經干燥直接成型。

POM是熱塑性塑料，可以進行注射、擠出、中空吹塑、壓制等成型加工，其中以注射成型應用最為廣泛。擠出成型多用于型材的生產，如板材、棒材等，然后通過機械加工制得最終產品。

POM的比強度和比剛度與金屬十分接近，其制品80％以上用于代替銅、鋅、鋁等有色金屬制造各種零部件，廣泛用于汽車工業(yè)、機械制造、精密儀器、電子、電訊、日用制品等方面。尤其適合制作耐磨以及承受循環(huán)載荷的制件，如齒輪、軸承等。其它較重要的工程塑料還有：聚四氟乙烯（PTFE）聚苯醚（PPO）、聚對苯二甲酸二丁酯（PBT）、和二乙酯（PET）、聚酰亞胺（PI）、聚砜（PSF）等。熱固性塑料具有剛性和硬度大、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱耐燃、價格低廉等特性，在合成樹脂中占有一定的地位。熱固性塑料在工業(yè)上重要的品種有：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料及有機硅塑料等。4.1.6熱固性塑料熱固性塑料成型的一般方法有模壓、層壓及澆鑄，也可采用注射成型及其他成型方法。熱固性塑料成型加工的共同特點是，所用原料都是分子量較低的液態(tài)粘稠流體，脆性固體的預聚體或中間階段的縮聚體，其分子內含有反應活性基團，為線型或支鏈結構。在成型為塑料制品過程中同時發(fā)生固化反應，由線型或支鏈型低聚物轉變成體型聚合物。這類聚合物不僅可用來制造熱固性塑料制品，還可做粘合劑和涂料，并且都要經過固化過程才能生成堅韌的涂層和發(fā)揮粘層作用。酚醛塑料（PF）酚醛塑料（PF）是苯酚與甲醛縮聚。是合成樹脂中發(fā)現(xiàn)最早、最先實現(xiàn)工業(yè)化生產的樹脂品種，世界總產量占合成聚合物的4％~6%，居于第六位，在熱固性塑料中則居于第一、二位。最常用的酚醛樹脂單體是苯酚和甲醛，根據催化劑的酸性或堿性的不同、苯酚/甲醛的比例不同，可生成熱塑性或熱固性樹脂。酚醛塑料是以酚醛樹脂為基本組分，加入填料、潤滑劑、著色劑及固化劑等添加劑制成的塑料，填料用量可達50％以上。酚醛塑料可分為以下幾種主要類型：⑴酚醛層壓塑料⑵酚醛模壓塑料⑶酚醛泡沫塑料⑴酚醛層壓塑料酚醛層壓塑料是由樹脂浸漬過的片狀填料經干燥、切割、疊合，放入壓機內層壓，經加熱、加壓固化可制得板、管、棒等層壓制品。如把浸漬、干燥后的片材裁剪成一定的形狀，疊合成一定的厚度進行模壓成型，則可得到具有簡單截面形狀的工業(yè)配件等制品。酚醛層壓塑料主要組成是樹脂和填料。填料有紙張、棉布、石棉布、玻璃纖維織物等。

PF層壓制品中應用較多的是層壓板，其特點是：密度小、力學強度高、電性能好、熱傳導率低、摩擦系數(shù)小、易于機械加工。玻璃布層壓板是電氣工業(yè)中的重要絕緣材料，廣泛應用于電機及電器設備；布及木質層壓板在機器制造業(yè)中，可制成無聲齒輪、軸瓦及其它機械零件；石棉層壓板主要用于作剎車片、離合器片等，也可作具有高力學強度和耐熱性的機器零件；以玻璃纖維織物為基材的PF層壓板具有較高的力學性能和耐熱性，可作為結構材料使用，用于飛機、汽車、船舶、電氣等方面。⑵酚醛模壓塑料酚醛模壓塑料制品的剛度和表面硬度高。使用溫度范圍寬，不燃，具有良好的電性能和化學穩(wěn)定性。但由于加入的填料和助劑的品種及數(shù)量不同，其性能之間有一定差異。我國生產的PF模壓塑料根據所加填料和助劑的不同分為若干種類，如電氣類、絕緣類、高頻類、高電壓類、耐酸類、濕熱類、耐熱類、日用類等，主要用作電器方面的絕緣件、也可用于日用品和機械零件等。⑶酚醛泡沫塑料熱塑性或熱固性酚醛樹脂，加入發(fā)泡劑、固化劑等，經受熱分解產生氣體使塑料發(fā)泡，起泡后使其固化，即得酚醛泡沫塑料。酚醛泡沫塑料可用作隔熱材料、浮筒、救生圈等。酚醛塑料主要特點是價格便宜、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱性優(yōu)良，根據不同的性能要求可選擇不同的填料和配方以滿足不同用途的需要。氨基塑料