第四章 塑料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 四 章,无 所 不 能 的 塑 料,4.1,塑料的定义和特点,4.1.1,什么是塑料？,是一类在常温下有固定的形状和强度，在高温下具有可塑性的高分子材料。,塑料的熔融温度一般仅,200,左右，比钢铁低得多，因此容易加工是塑料区别于其他材料的,重要特点,。,第一种塑料,赛璐璐的发现,大多数塑料都能在加热时反复地塑化，称之为,热塑性树脂,。,热塑性树脂,热固性树脂,另外一些塑料，它们只能在第一次加工时塑化，做成固定的形状，以后再把它加热到熔融温度以上，形状不再发生变化，这类塑料称为,热固性树脂,。,Why?,原因是因为它们在第一次加工时发生了化学反应，分子间形成了化学键，使整个分子变成象渔网一样的交联结构。,热固性和热塑性高分子的差异,热塑性高分子,热固性高分子,韧,脆,使用温度较高,使用温度较低,（半）机械化批量生产,手工成型,使用寿命长,使用寿命短,可,循环使用,不可循环使用,固化时间短（仅与温度有关）,固化时间长（与温度和温度有关）,水分难以渗透,吸湿,尺寸稳定,固化时收缩较大,无毒性,未,固化前有毒性,4.1.2,塑料的特点,同无机和金属材料相比，塑料有很多优点。,一）比重轻，强度高,常用树脂的密度在,1g,cm,-3,左右，只有铝的,1/5,，钢铁的,1/10,左右。,许多聚烯烃塑料如聚乙烯,PE,、聚,丙稀,PP,塑料的密度都小于,1g,cm,-3,，能,浮于水上。如果将它们做成泡沫塑料，其密度仅,0.1 g,cm,-3,左右。少数聚合物的密度较大，如聚氯乙烯,PVC,为,1.4 g,cm,-3,，,聚四氟乙烯为,2.2 g,cm,-3,，,但比金属和陶瓷轻。,密度小，但是塑料的强度高,绝对值来比较，大多数聚合物的机械强度比金属差，但是由于高分子的密度小，它们的,比强度,（单位重量材料的强度）反而比金属材料高。,举例,：尼龙的密度是铁的,1/10,，但尼龙的断裂强度只比钢丝小,一半,。,算一下：,具有同样强度的尼龙丝的重量只有钢丝的,1/5,该,特点带来的使用价值和经济价值惊人,汽 车：,至,1990,年，塑料在每辆轿车中所占重量已经到达,10.3,，占车用材料体积的,50,左右，使小轿车的重量减轻了三分之一。,汽车重量每减轻,425kg,，,每升汽油就能多跑,1km,路程，节油,1,以上。至,90,年代，美国在每辆汽车上使用的塑料已达,116kg,，,重量减轻了,1/3,，按全美公路上行驶的汽车来估算，每年可以节省原油,30010,4,t,。,如果做,成全塑汽车,，每辆车质量减轻,47.7,，节能效益将再提高,3,倍,飞 机：,减轻飞行器的自身的重量对节省燃料，降低运运行费具有重要作用。商业飞机的费用,200,美元,/kg.,飞机上使用塑料复合材料的部件：,1,雷达罩,2,前起舱门,3,发动机罩环,4,吊挂整流,5,炭刹车皮,6,后缘板,7,固定前缘底板及金属前缘板,8,内外扰流板,9,襟翼,10,舵面,11,鳍,12,尾翼板,13,升降舵,14,装饰体及地板,15,主起舱门及整流,16,襟翼整流,17,副翼,18,翼身整流,二）绝缘性和绝热性好,塑料高分子是一种不良导体，具有优良的绝缘性和保温性。因而广泛的应用于电气和电子绝缘和保温隔热领域中。,在,电子、电气、雷达、电视、广播、通讯、计算机登电子行业和仪器仪表行业中，塑料的主要用途是置备电缆的绝缘套管和电气设备的绝缘外壳。插头、插座、开关等都与我们生活密切相关。,大多数低压电线的绝缘层主要用什么塑料生产的？,PVC(,聚氯乙烯,),绝 缘 性,为什么近年来电力电缆和高压电缆等用,PE,代替,PVC,呢？,1,，,PVC(,聚氯乙烯,),密度,PE,，,减轻架空重量；,2,，,PVC,燃烧后有毒，易造成环境污染,绝 热,性,当年唐明皇为取悦杨贵妃快马千里运送荔枝；,“一骑红尘妃子笑”已过 如今“泡沫塑料荔枝大家吃”,其他应用实例：,1,，农用薄膜建温棚，东北人冬天也能吃到鲜蔬；,2,，,导弹、火箭、航天飞机等飞行器表面的温度达到,1300,，其表面的保护涂层就是选用导热系数小的高分子材料，如酚醛环氧树脂和有机硅树脂。,三）耐腐蚀性和化学稳定性好,耐腐蚀是环境保护要解决的一个重要课题。,我国每年因腐蚀造成的直接经济损失至少有,200,亿,。,塑料容器存放高腐蚀性液体；防腐涂料应用于设备的保护，合成纤维用于制备滤布等等。,PP,（,聚丙稀）复合管制备自来水管，代替镀锌水管，不会被氧化，水也不会再发黄了，亦能确保直饮水质量。,自来水管放出来的水为什么发黄？,四）光学性质好,有机玻璃、醋酸纤维酯、涤纶和,PVC,都是透光性很好的塑料。,可以应用于制作照相胶卷和投影薄膜，塑料光盘，塑料光纤等。,五）耐磨、自润滑性能好,旱冰鞋的轮子是什么塑料制成的？,热塑型聚氨酯,PTFE,六）加工性能优良，能耗小,加工温度低，可做成管材、板材、型材、线材等等,4.2,塑料主要品种,塑 料,通用塑料,日常生活中大量应用的塑料，生产量大，价格低廉。,PE/PVC/PP/PS/ABS,通用的对强度、耐磨性和其他机械性能要求较高的场合，综合性能优良，使用温度在,150,以下，消耗量在万吨以上。,PA/PC/POM/PBT/PET,通用性工程塑料,特种工程塑料,使用温度在,150,以上，消耗量在万吨以下，具有某种特殊性能。,按照塑料的用途进行分类。,4.2.1,通用塑料,1.,结构最简单的塑料,聚乙烯,PE,发展最迅速，产量最大的一种塑料品种。,按生产工艺来分类,：,高压聚合,低密度聚乙烯,（,LDPE,）,低压齐格勒纳塔催化剂引发聚合,高密度聚乙烯,（,HDPE,）,，其,机械性能为各种,PE,中最好,线形、低密度聚乙烯,（,LLDPE,）,，,环境应力开裂性最高,;,超高分子量聚乙烯（,UHMWPE,）,聚乙烯塑料的手感同石蜡相似，燃烧进会一滴滴往下淌，,并有燃蜡的气味。,2.,全能的塑料,聚氯乙烯树脂（,PVC,）,是因为,PVC,本身是一种质地很硬的塑料，但是通过加入大量 增塑剂，则可以变成比,PE,还柔软的塑料，用于制备各种不同的用品。,为什么,全能？,聚乙烯塑料的主要用途是制备薄膜,经交联处理的,LDPE,已大量用于制作电缆的绝缘层,用 途：,常用的增塑剂有：,邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酯等，其用量可达,PVC,树脂的,30,70,硬质塑料：不耐压的容器、管材、板材等。,加入大量,CaCO,3,做成,钙塑料,，提高塑料的硬 度，来替代钢铁或木材制作塑料门窗、地板、天花板和电线套管等。,软质塑料：饮料、药品和化妆品的外包装。,薄膜产品。,由于染色性非常好，所得产品鲜艳，常用来制造,玩具、凉鞋和人造革等。,PVC,的不足之处：,1,，耐温性差：,15,60,，光热作用下易老化（红色塑料 桶）。,2,，毒性：来自三方面，,a,单体有毒性；,b,增塑剂有毒性；,c,，,燃烧分解时放出令人窒息的,HCL,3,，难降解，环境污染。,3.,最轻的塑料,聚丙稀（,PP,）,20,世纪,50,年代，齐格勒纳塔催化剂引发聚合的出现，解决了石油高温裂解的废气丙稀的应用。制得性能优异、具有高度立体规整性和结晶度的高聚物,PP,。,（,1,）,全同立构,PP,（,2,）,间同立构,PP,（,3,）,无规立构,PP,以上两种统称为,立构规整性高分子,（,tactic polymer,):C*,的立体构型有规则连接，简称,等规高分子,。,密度仅,0.9g/cm,3,-0.91g/cm,3,是通用塑料中相对密度最小的品种,无毒、无味、耐热性好，能在,110,左右长期使用，常用作一次性茶杯、饭碗、饭盒及微波炉 专用餐具等。,用 途：,力学性能好，用作制备高强度扁丝原料。,钙塑料：装潢材料等,耐曲折性好：文具盒和仪器盒的铰链,玻璃纤维增强后做汽车保险杠等,PP,的缺点：,一是受阳光照射或与铜接触会很容易老化；,其次是在低温下会变脆，所以在使用上要特别注 意，尽量不要在室外及低温下使用。,解决方案：,1,，,PP,中加入抗氧化剂和抗紫外剂防止它的老化。,2,，与其他单体共聚合改性，乙,-,丙共聚树脂。,4.,最鲜艳的塑料,聚苯乙烯（,PS,）,最早实现工业化的塑料之一,。,特点：,极易染成鲜艳的颜色，富于装饰性。常用来制作玩具。积木、方块。,白色污染的主要来源,一次性泡沫饭盒,聚苯乙烯的不足之处是质地很脆，耐冲击强度差，纯,PS,做的圆珠笔杆落地则碎。,解决方法：,用,PS,同丙烯酸酯或丙烯腈类单体,共聚,制成的聚合物既有很好的透明度，又有较好的强度，做成的圆珠笔杆既美观，又结实，深受学生朋友们的喜爱。,解说,HIPS-,高抗冲性,PS-,5.,抗冲击强度优良的树脂,ABS,树脂,缺点：耐热性不够高，,60,70,1954,年美国博格华纳公司开发,。,丙稀氰（,Acrylonitrile,）,丁二烯（,Butadiene,）,苯乙烯（,Styrene,）,共聚，结合了三种组分的优点，,A,使它具有耐化学腐蚀性，,B,使它具有耐冲击性和韧性，,S,使它有良好的加工性、染色性。,应用：,家电和汽车工业中广泛应用，如电视机、电话及仪器仪表的外壳，冰箱的内胆。汽车零部件、泵的叶轮等,。,6.,不会碎的玻璃,聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA,PMMA,可见光的透光率高达,92,，紫外光的透过率也高达,75,。,无机玻璃,.85%,.10%,。,染色性好，可以加入珍珠粉或荧光粉，带领绚丽多彩的色彩效果。,4.2.2,工 程 塑 料,1.,尼龙,聚酰胺,合成通式：,主要品种有尼龙,66,，尼龙,-6,，尼龙,-610,，尼龙,-1010,等。,后两个数字表示二元胺和二元酸中碳原子的数目。,分子中碳原子越多，聚合物的性质就越柔软。,尼龙,-66,丝做板刷，鞋刷，尼龙,-1010,丝做牙刷。,2.,聚碳酸酯,PC,合成反应：,PC20,世纪,50,年代发展起来的一种工程塑料,。,PC,的主要应用：,婴儿耐瓶、饮水杯（又称太空杯）和纯净水的水桶，可反复消毒，透光性比,PMMA,好。,3.,热塑 型聚酯,PET,PET,俗称涤纶或的确凉,，由对苯二甲酸同乙二醇酯缩聚制成的塑料，,20,世纪,60,年代以前主要用于生产合成纤维，,1966,年日本帝人公司和荷兰,AK20,公司首先将它用作工程塑料。,PET,的主要应用：,因为强度好，可用于制作计算机软盘、录音或录像带片基；碳酸气饮料瓶和食用油瓶。,4.,聚甲醛,POM,POM,是一种非常坚韧、耐磨的工程塑料，有很优异的耐冲击、抗疲劳性。,抗张强度比黄铜和锌还高，经拉伸后可同刚材媲美。,POM,的主要应用：,代替价格昂贵的有色金属，制备齿轮、轴承、滑块、阀门、开关、键盘、拉链和把手等耐磨器件。,5.,聚砜,PSF,PSF,(,双酚,A,钠盐与二氯二苯砜缩聚而成,),主链中有许多苯环，是一种高强度的耐高温塑料。刚性高和耐磨性好，介电性能、耐温性、耐氧化性和耐辐射性都很优良，可在,150,以上长期使用。适于制备汽车、飞机中耐热的零部件，也可用于制备线圈骨架和电位器的部件等。,微孔成膜材料。,6.,聚 酰 亚 胺,主链上具有芳杂环的结构，比聚砜的刚性和耐热性更好，可以在,250,300,以上长期使用。是制造电机漆包线绝缘层的重要原料，主要应用于宇航和电子工业,。,俗称电木，是世界上最早实现工业化的合成塑料。,用于制造电木产品，也是清漆和胶粘剂的原料。,同炭黑，玻璃纤维，玻璃布热压在一起；木屑或刨花热压粘结制备层压板。,4.2.3,热 固 性 树 脂,1.,酚 醛 树 脂,2.,氨基塑料,甲醛同尿素或三聚氰胺缩聚形成的聚合物。,密胺塑料,（甲醛和三聚氰胺聚合），无毒，用于制造餐具。,4.2.3,热 固 性 树 脂,3.,不饱和聚酯,不饱和聚酯树脂,UP,是由二元醇和不饱和二元酸经缩聚而得的产物，改变二元醇和二元酸的品种和数量，可以获得各种性能的缩聚物国内，目前已工业化生产的不饱和聚酯树脂有,100,多种牌号,n HO R OH +n HOOC R,COOH,不饱和聚酯树脂,UP,在固化前是长链型分子，相对分子质量一般为,100,3000,，这些不饱和的长链可以与不饱和单体交联形成复杂结构的网状分子。,它的结构特点在于同时具有酯键和不饱和键,UP,主要用于玻璃钢和涂料。在增强塑料中，,UP,因在加工固化时不排出水或其他副产物，可在较低的压力和温度下成型。,据,2000,年左右统计，,不饱和聚酯树脂,UP,用于增强材料,FRP,的比例达到,85%,左右，在,FRP,中占主要用量是建筑材料,12.3%,，浴室用品,26%,，净化槽,19.5%,，工业用机械材料,12.3%,等。近年来，,UP,的主流消费为人造大理石、运输器材和浴缸等领域。,1 UP,的特性及用途,Unsaturated resin(UP),简介,Unsaturated resin(UP),简介,通用型,不饱和聚酯树脂,UP,的合成如上图所示。,从图上可以看出，改进,UP,性能可以从选用新型的二元酸或醇的单体或环氧单体，使用新型功能化助剂，使用新型固化剂等方面着手。,开发和应用低收缩性,UP,树脂、阻燃,U,P,树脂、透明性,UP,树脂、低挥发性,UP,树脂、发泡,UP,树脂、耐热型,UP,、低吸水型,UP,树脂、玻璃钢渔船专用,UP,树脂、光固化,UPR,树脂、强韧性,UP,树脂、耐腐蚀,UP,树脂和,PET,型,UP,树脂。,通过化学改性或者用共混改性等方法,提高产品性能,增加品种数量,扩大应用领域。,我国,UP,在近十年虽然发展较快，但与国外相比差距较大，生产规模小，产品质量低，品种型号只有,500,个左右，原材料短缺，新品种技术开发投入不够,各种功能性阻燃,UP,树脂的研究和应用亟待解决。,2 UP,研究的技术发展趋势,Unsaturated resin(UP),简介,俗称“,塑料王”,，王水中都不会融解。,低摩擦系数,家具脚,。,4.2.4,特 种 塑 料,1.PTFE,聚四氟乙烯,2.,有机硅树脂,高温绝缘性好，可制备高级的电气绝缘材料；无毒，重要的医用高分子材料。,4.3,塑料的主要用途和选用,1,，塑料薄膜,LDPE,HDPE,LLDPE,及,PE,同其他高分子的共聚物。,家用保险膜；,与其他单体共聚物（,EVA,）,。,2,，塑料包装膜的新品种,热收缩薄膜；缠绕包装薄膜；复合薄膜（表面蒸镀技术）等,3,，中空容器,PET,瓶：饮料瓶、食用油瓶、日化及日用品瓶、医药瓶、农药包装瓶等。,4,，塑料周转箱 装汽水、瓶子的箱，,PE,、,PP,注射成型而得。,5,，塑料编制袋,6,，泡沫塑料,PE,、,PP,是最好回收的。这两者的利润也是最高的。,4.4,塑料制品的回收再利用,废塑料主要是有五大树脂，,PE,、,PP,、,PVC,、,PS,、,ABS,这五种占,95,。,现在旧塑料空瓶塑料价格,7500/,吨，做这行旧塑料加工有利润吗？,单个瓶子价格偏高了，价格一直在波动，你看一下新料的价格，再比较一下有两三千块钱的利润空间，有一个差价，这样就知道结果的。,4.4,塑料制品的回收再利用,一般情况利润：,一吨的原料成本，人工成本，水电费用，厂房租金，工人工资，运输费用其它以外，刚开始做有五百到六百块钱的利润空间，但是如果你够吨级产量的话刚开始就有一千多，如果机械熟练，工艺熟练，那就要适当改性后，就附加值比较高，有些地区原料比较便宜，有些纯利润达到三千块钱的也有,。,塑料回收的道德缺失,！,！,河北省文安县出现了采用注射器、输液管、血浆袋等各种医疗垃圾生产一次性水杯、水桶、饮料瓶等食用器皿的“生产基地”；浙江省台州市有企业用废旧手机按键及塑料壳生产奶瓶，以及有企业用回料加工纯净水瓶,4.4,塑料制品的回收再利用,回收利用废旧塑料，既可以消除“白色污染”，又能够创造利润，是利国利民的好事。,4.4,塑料制品的回收再利用,而从去年以来，世界原油价格持续上涨，再生塑料价格优势突出，更是促使这一行业旺盛发展。近日而言，,PP,的价格在人民币,11,000,元,/,吨左右，而一级,PP,回收料的价格可低至人民币,5600,元,/,吨；,PVC,的价格约为人民币,7200,元,/,吨左右，而一级,PP,回收料的价格在人民币,30004000,元之间，其中差价显而易见,。,塑料回收的道德缺失,原因,4.4,塑料制品的回收再利用,但是，废旧塑料的正常用途是生产包装用托盘、保温防火建材、吹膜制袋和粘胶剂等等，而绝非生产食用器皿！卫生部,1990,年,11,月发布的“关于食品用塑料制品及原材料卫生管理办法”第七条中就明确规定：凡加工塑料食具、容器、食品包装材料，不得使用回收塑料。,塑料回收的道德缺失,原因,4.4,塑料制品的回收再利用,在“利润最大化”的驱使下，部分商家不惜违反法规进行生产，完全置消费者的安全于不顾。须知道：医疗垃圾中可能存在传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性等有害物质，在制成食用器皿后很可能随食品或饮料进入人体，危害健康，甚至可能导致死亡；而毒奶瓶，可能会使儿童的生殖系统和大脑发育失常，对呼吸道和肺等器官造成伤害。,这一切，极易使人们联想到“凶手”一词，继而倍感悲哀,某些商家的道德正在沦丧,。,一看：看颜色,生活中塑料制品选择技巧：,二闻：闻气味,三摸：摸外表,一,是感官检测法，无毒塑料袋有柔韧性，手摸时有润滑感、表面似有蜡；有毒塑料袋颜色混浊或呈淡黄色、手感发粘。,要发现“藏毒”塑料袋，有以下办法,：,二,抖动检测法，抓住塑料袋一端用力一抖，发出清脆声者无毒；若声音闷涩者则可能有毒。,三，燃,烧检测法，无毒的聚乙烯塑料袋能燃烧，火焰是蓝色的，上端火焰显黄色，燃烧时散发出石蜡气味；有毒的聚氯乙烯塑料袋较难燃烧，着火时显黄色，外边火焰呈绿色，并发出盐酸的刺鼻味,1,，对材料的保护功能；,2,，对商品的装饰功能；,3,，塑料包装材料的卫生性能；,4,，塑料的使用温度；,5,，对环境保护的适应性；,6,，价格。,塑料包装材料的选用原则：,1,，挤出成型；,2,，注射成型；,3,，压制成型；,4,，压延成型；,5,，吹塑成型；,6,，其他成型方法。,塑料的加工方法：,纤维增强热塑性高分子复合材料板材成型,1 30,年代，乙烯与甲醛聚合，从而发现,PE,。,2,钢瓶气体的消失,普鲁姆凯特。,PE,和,PTFE,的发现：,科学的偶然源于必然！,