常用塑料及应用.docx

1、常用塑料及应用常用塑料及其应用目录一、塑料简介 11.1、塑料的定义及组成 11.2、塑料的分类 1二、通用塑料简介 1三、常见的通用塑料 13.1聚乙烯类塑料（PE） 13.2聚氯乙烯（PVC） 43.3聚丙烯（PP） 63.4聚苯乙烯（PS） 8四、工程塑料简介 104.1工程塑料的分类 104.2工程塑料的性能特点 104.3工程塑料的成型方法 114.4工程塑料的应用领域 11五、通用工程塑料 115.1聚酰胺（PA） 115.2聚碳酸酯(PC) 155.3聚甲醛(POM) 175.4聚苯醚(PPO) 195.5热塑性聚酯 225.6超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 265.7ABS

2、28六、结语 30常用塑料及应用一、 塑料简介1.1、塑料的定义及组成塑料是以树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可塑制成一定的形状，并在常温下能保持既定形状的材料。树脂是塑料最基本也是最重要的成分。树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂如松香、虫胶等；合成树脂如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂等。大部分塑料中还需要加入各种助剂，以改进塑料的加工性能和使用性能。助剂有增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、阻燃剂等。1.2、塑料的分类按照塑料的用途不同，可以将塑料分为通用塑料、工程塑料和功能性塑料。通用塑料指产量大、价格低、应用范围广的塑料。在日常生活中用的最广的有聚氯

3、乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，它们的产量占全部塑料产量的3/4以上。工程塑料是指机械强度好，能作为工程材料和代替金属制造各种机械设备或零件的塑料。这类塑料主要有聚碳酸酯、ABS树脂、聚酰胺、聚甲醛、聚酯等。功能性塑料是指具有特殊性能和特殊用途的塑料，如含氯塑料、硅树脂、聚酚酯、环氧树脂、不饱和聚酯、离子交换树脂等特殊材料。在本文中，主要介绍常见的通用塑料和工程塑料。二、 通用塑料简介通用塑料是指综合性能好、耐热温度在100一下、力学性能一般、产量很大、应用范围很广泛、价格很低的一类树脂。通用塑料包括聚乙烯类、聚丙烯类、聚氯乙烯类和聚苯乙烯类四类。通用塑料的发展历史比较早，加工工

4、艺十分成熟，主要用于包装、农业、日用、绝缘和建筑等方面。三、 常见的通用塑料3.1聚乙烯类塑料（PE）图1 PE粒料3.1.1简介PE是指有乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，其合成原料来自石油，因石油资源丰富，其产量自1965年一直高居第一。PE是一种工业化年代较晚，但发展最快的塑料品种。最早实现工业化的品种为LDPE，于1951年首次实现万t级工业规模生产。目前PE的主要品种有LDPE、HDPE、LLDPE、UHMWPE和茂金属聚乙烯。3.1.2性能1）一般性能：PE树脂为无味、无毒的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡的手感，吸水率低，小于0.01%。PE易燃，耐水性较好。热性能：PE的耐热

5、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，随着分子量的增大，最低可达-140。PE的线胀系数大，不同品种PE的大小顺序为LDPELLDPEHDPE。PE热导率属塑料中较高者，不同PE的大小顺序为HDPELLDPELDPE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，可用于高频绝缘。PE是少数耐电晕性好的塑料品种，介电强度高，因而可用作高压绝缘材料。化学性能：PE属于烷烃类惰性聚合物，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，但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硫酸和铬酸等。因PE分子中含有少量双键和醚基，其耐

6、候性不好，日晒雨淋都引起老化。2）机械性能：PE的机械性能一般，其拉伸强度较低，抗蠕变性不好，只有耐冲击性能较好。三种PE比较而言，冲击强度LDPELLDPEHDPE,其他力学性能LDPELLDPEHDPE.PE的力学性能受密度、结晶度和分子量的影响大，随这几项指标的提高，其力学性能增大。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，并以LLDPE最好。PE的具体性能见下表。表1 LDPE、LLDPE、HDPE的具体性能性能LDPELLDPEHDPE相对密度0.910.930.920.9250.920.97吸水率0.010.01650880500弯曲强度MP3411压缩强

7、度MP2810缺口冲击强度（J/）8090704070洛氏硬度R45R703）加工特性：LDPE、HDPE的流动性好，加工温度低，粘度大小适中，分解温度低，是一种加工性能很好的塑料。但LLDPE的粘度稍高，易发生熔体破裂，需增加口模间隙和加入加工助剂，加工温度稍高。PE的吸水率低，加工前不需要干燥处理。PE熔体属于非牛顿流体，粘度随温度的变化波动较小，而随剪切速率的增加下降快，并呈线性关系，其中以LLDPE的下降速度最慢。PE制品在冷却过程中容易结晶，因此在加工过程中应注意模温，以控制制品的结晶度，使之具有不同的性能。PE的成型收缩率大，在设计模具时一定要考虑。在选用树脂时，不同PE制品与熔体

8、流动速率的关系如下表表2 PE的熔体流动速率与制品种类的关系用途熔体流动速率（）LDPELLDPEHDPE吹塑薄膜0.30.80.33.30.58.0重包装薄膜0.11.00.11.63.06.0挤出平膜1.42.52.54.0单丝、扁丝1.02.00.251.2管材、型材0.15.00.22.00.15.0中空吹塑容器0.30.50.31.00.21.5电缆绝缘层0.20.40.41.00.58.0注塑制品1.5502.3502.020涂覆202003.3115.010旋转成型0.75201.0253.0203.1.3加工技术1）注射成型：LDPE的注射工艺条件为：注射温度：180-240，

9、模具温度：50-70，注射压力：80-100MpaHDPE的注射工艺条件为：注射温度：180-250、模具温度：50-70、注射压力：80-100MpaLLDPE的注射工艺条件为：注射温度：200-240、模具温度：50-70、注射压力：80-100Mpa2）挤出成型:LDPE的挤出温度随制品不同而变化，管材150、薄膜163、片材177、电缆218、挤出平膜246。 HDPE的挤出条件为温度165-260，挤出压力为35-140Mpa3.1.4应用（图1）1）薄膜类制品：PE的最主要用途。LDPE树脂用于膜类制品可占50%以上，可用于食品、日用、蔬菜、收缩等轻质包装膜及农业用地膜、棚膜、保鲜

10、膜等。HDPE树脂用于膜类制品可占10%以上，因其薄膜强度高，主要用于重包装膜、撕裂膜及背心袋等。LLDPE膜具有延伸性好、较高的拉伸、耐刺穿、收缩膜、可制成超薄、耐应力开裂及低温冲击性好等优点，主要用于包装膜、超薄地膜等。图2 PE膜收缩包装机2）注射制品：PE的加工性好而广泛用于注射制品，其中HDPE占30%以上， LDPE和LLDPE各占10%以上。主要产品为：日用品如盆、筒等，周转箱，玩具等。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、汽油及化学试剂等液体的包装，此外还有中空玩具等。4）管材类制品

11、：HDPE树脂为主，主要用于生活给水、煤气输送、农业灌溉等；LDPE管还可以用于化妆品、药品、鞋油及牙膏等化学品的包装。5）丝类制品：圆丝以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. （a）薄膜类制品 （b）注射制品 （c）中空制品 （d）管材类制品图3 PE制品3.2聚氯乙烯（PVC）3.2.1简介PVC为聚乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，是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

12、树脂品种，只是在60年代后期退居第二位。按分子量的大小可将PVC分为通用型（平均聚合度为500-1500）和高聚合度型（平均聚合度大于1700）两类。常用的PVC树脂大都为通用型。图4 PVC粒料3.2.2性能（表3）1）一般性能：PVC树脂为一种白色或淡黄色的粉末，其制品的软硬程度可以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。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树脂难以用热塑性方法加工。电学性能：PVC是一种电性能较好的聚合物，但由于本身极性较大，其电绝缘性不如

13、PP和PE;PVC的电性能受温度和频率的影响较大，本身的耐电晕性又不好，一般只适用于中低压和低频绝缘材料。PVC的电性能与聚合方法有关，悬浮法较乳液法好，还受添加剂的种类影响较大。环境性能：PVC可耐大多数无机酸、碱、多数有机溶剂和无机盐，适合作化工防腐材料。PVC对光、氧、热都不好，很容易发生降解，引起PVC制品颜色的变化。2）机械性能：PVC具有较高的硬度和力学性能，并随分子量的增大而增大，但随温度的升高而下降。PVC中加入增塑剂份数不同，对力学性能的影响很大，一般随增塑剂含量增大，力学性能下降。PVC的耐磨性一般。3）加工性能：a.PVC粉末树脂在160以前，以颗粒状态存在；在160以后

14、颗粒破碎成初级粒子，在190时初级粒子熔融。b.PVC的加工稳定性不好，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热稳定剂，以提高其分解温度，使其在熔融温度之上；而为在其中加入增塑剂，以降低其熔融温度，使其在热分解温度之下。PVC加工温度控制要精确，加工时间要尽量短。c.PVC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；尤其使PVC硬质品，此现象更突出，必须加入加工助剂。d.PVC熔体粘附金属倾向性大，熔体之间以及熔体与加工设备之间摩擦力大，需加入润滑剂以克服摩擦力。e.PVC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P

15、VC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，近可能少调温度。f.PVC在加工前需要干燥处理，具体条件为：温度110，时间1-1.5h.g.PVC的组分十分多，要充分混合均匀。一要注意加料顺序，吸油性大的填料要后加，以防吸油；润滑剂最后加，以防影响其他组分的分散；二要控制好混合温度，一般在110左右。h.PVC遇金属离子会加速降解，加工前要进行磁选，设备不应有铁锈。表3 PVC软硬材料性能比较性能及单位硬质材料软质材料真密度g/c1.351.451.161.30折光率1.521.55吸水率/%0.070.150.75抗拉强度/MPa35651525弯曲强度/ MPa70100冲击

16、强度KJ/140不断连续耐温/6565热变形温度/70-5压塑成型温度/140220140175压塑成型压力/5153.5143.2.3加工技术1）注射成型：料筒温度：160-190，喷嘴温度高于料筒温度10-20，注射压力90Mpa以上，保压压力60-80Mpa，模具温度40，螺杆转速30r/min左右2）挤出成型：若选用单螺杆挤出机，需选用粒料，料筒温度正向设置；若选用锥形异向旋转型双螺杆挤出机，树脂可选用粉料，料筒温度反向设置，从加料段到计量段从高到低，有利于热能利用和有效排气。PVC硬制品的挤出条件为：料筒温度：160-180，机头温度：180-200，螺杆转速25r/min左右。PV

17、C软制品的挤出条件为：料筒温度：170-190，机头温度：190-210，螺杆转速30r/min左右。3）压制：压制多用于热固性塑料，但热塑性PVC塑料也常用于压制成型，主要用于生产鞋底、硬板及周转箱等形状简单的制品。PVC压制成型的工艺为：挤出型坯冷压成型，一般也称为冷挤压。3.2.4应用1）硬质PVC制品的应用管材：用于上水管、下水管、输气管、输液管及穿线管等型材：用于门、窗、装饰板、木线、家具及楼梯扶手等。板材：可分为瓦楞板、密实板和发泡板等，用于壁板、天花板、百叶窗、地板等。片材：用于吸塑制品，如各种包装盒等。丝类：用于纱窗、蚊帐、绳索等。瓶类：食品、药品及化妆品等包装材料。注射制品：

18、管件、阀门、办公用品罩壳及电器壳体等。2）软质PVC制品的应用薄膜：农用大棚膜、包装膜、雨衣膜等。电缆：用于中低压绝缘盒护套电缆料。鞋类：鞋底和面材料。革类：人造革、地板革及壁纸等。其他：软透明管、唱片及垫片等。 （a）PVC管材 （b）PVC板材 （c）PVC薄膜 (d)PVC皮革图5 PVC制品3.3聚丙烯（PP）图6 PP粒料3.3.1简介PP是由丙烯单体经自由基聚合而成的聚合物。在我国，PP的产量继PE、PVC排在第三位。按结构不同，PP可分为等规、间规和无规三类。目前主要应用的为等规PP，用量可占90%以上。3.3.2性能1）一般性能：PP树脂为白色蜡状固体，外观视PE，但比PE更透

19、明，更轻。PP易燃，离火继续燃烧，吸水率低，气体透过率低。PP的呈纤性好，可用于丙纶的生产。热性能：PP的耐热性良好，制品可耐100热水煮沸，可在100-120长期使用，用于热水管道；不受外力作用时，可在150使用不变形。但其耐低温性不好，在-5-20即脆化，不能用于低温。电性能：PP为非极性类聚合物，电绝缘性优良；电性能受湿度、稳定温度和频率的影响小，耐电弧性好，但不耐电晕。因低温脆性影响，PP在绝缘领域应用远不及PE和PVE广泛，主要用于电信电缆的绝缘和电器外壳。环境性能：PP属于烷烃类聚合物，具有很高的耐化学腐蚀性。其耐候性不好，对紫外线很敏感，不改性难以用于户外，需加入抗氧剂和光稳定剂

20、。2）机械性能：PP的机械性能与分子量和结晶度有关，分子量低、结晶度高、球晶尺寸大时，制品的刚性大而韧性低。PP具有良好的机械性能，其拉伸屈服强度和拉伸强度都超过PE，而且经增强和拉伸处理后还可大幅提高。PP的机械性能受温度的影响比较小。PP的冲击强度依赖于温度的大小，在室温以上，PP的冲击性能良好，但在低温时，其冲击性能迅速变差。PP的冲击强度还与分子量、结晶度、结晶尺寸等有关。PP制品的表面硬度和刚性较高，并有良好的表面光咋，但不如PS和ABS高。PP有突出的抗弯曲疲劳性，PP的耐蠕变性能较好，因此经过适当的增强改性可用作工程塑料。3）加工特性：aPP的吸水率低，不需要干燥处理。b.PP的

21、熔体接近非牛顿流体，粘度对温度敏感性小，而取决于剪切速率的大小。c.PP属结晶类聚合物，成型收缩率大，对制品精度的影响较大，在具体设计模具和确定工艺条件时要注意。PP在加工中易产生取向，造成不同方向上性能的差异，在成型中要引起注意。d.PP制品对缺口较敏感，制品应避免出现尖角和缺口，以免引起应力集中。e.PP在高温下对氧特别敏感，为防止加工中发生热降解，一般在树脂合成时加入抗氧剂。PP熔体与铜接触会导致降解，应避免与铜接触或加入抗铜剂。f.PP制品进行退火处理后，可以消除参与应力，改善工艺性能。表4 PP的具体性能项目及单位数值吸水率（24h）%0.030.04拉伸强度MPa3039断裂伸长/

22、%100300拉伸模量/GPa1.11.6弯曲强度/MPa4256压缩强度/MPa3956热膨胀系数1/1.110-4成型线收缩率/%1.02.0洛氏硬度R80100冲击强度KJ/23体积电阻1015电压击穿强度KV/mm20介电常数/106Hz22.6介电损耗正切/106Hz0.001耐电弧/s136185热变形温度/（0.46MPa下）1101163.3.3加工技术1）注射成型：选用通用注射机，浇口随制品质量的增大而增大，原料熔体指数中等。具体成型工艺条件为：料筒温度后160-180，中180-200，前200-220，喷嘴200-280，模具温度60-80，注射压力40-70Mpa，注射

23、时间20-60s，冷却时间20-60s。2）挤出成型：挤出机的螺杆加料段的长度要比PE长，以克服热导率低的特点。具体的成型条件为：加料段180，其他250，最高达300，冷却条件对制品的透明性和冲击性能影响都很大。PP挤出制品可进行拉伸处理，即可单向拉伸，也可双向拉伸，拉伸倍率达3倍以上；拉伸后制品的强度、冲击性、透明性、耐热性、表面光泽和阻隔性都有明显的提高。3.3.4应用1）注射制品PP注射制品可占一半左右，日用品以普通PP为原料，汽车配件以增强或增韧PP为原料，其他用途以高冲击强度和低脆化温度的PP-C原料为主。PP的具体注射制品如下：汽车：保险杠和轮壳罩等用增韧PP，增强PP用于仪表、

24、方向盘、风扇叶、手柄和蓄电池壳等。日用品：衣架、椅子、桶类、盆类、办公用品、货箱等。电器：洗衣机桶、电视机壳、电扇叶、电冰箱内衬等。2）薄膜制品PP膜可占PP用量的10%左右，其特点为透明性和表面光泽接近玻璃纸，但柔软性不好，手揉有强声；强度高，可用于重度包装材料；透气率仅为HDPE膜的30%，适用于防潮包装材料如高级衣物、药品及香烟等包装。PP膜的耐热性能好，可进行煮沸消毒，用于冷冻和保鲜食品的包装。PP膜的电绝缘性能好，经过热定型处理的定向薄膜可用于电容器、电机和变压器的绝缘材料，比PET好。PP双向拉伸膜的强度和透明性、光泽都好，可用于打字机带、粘胶带基膜及香烟包装膜等。3）纤维制品PP

25、纤维制品主要包括单丝、扁丝和纤维三类。PP单丝的密度小，韧性好，耐磨性好，适于生产绳索和渔网等。PP扁丝拉伸强度高，适于生产编织袋以代替麻袋；PP编织袋具有防潮，高强等特点，可用于包装化肥、水泥、粮食及化工原料等，PP扁丝还可以生产编织布，用于宣传品及防雨布等。PP纤维广泛用于地毯、毛毯、衣料、人造草坪及窗帘等。4）挤出制品管及管件，为新型应用领域，主要以PP-C为原料，管材可用于上水、排水、供暖及化工腐蚀介质等，管材与管件用热熔法连接。片，PP片材以PP/PE共混物为原料，主要用于习俗制品，具体有水杯、工艺品等。此外，PP还可用作棒、板等制品，板材可用于生产汽车挡泥板、汽车座椅、马达和泵的壳

26、体、液体储槽等。5)中空制品PP中空制品的透明性和力学性能好，但层瓶主要用作包装洗涤剂、化妆品和药品等，与阻隔材料复合瓶用于食品如酱油、液体燃料和化学试剂等。 （a）PP薄膜 （b）pp纤维 （c）PP管材 （d）PP中空制品图7 PP制品3.4 聚苯乙烯（PS）图8 PS粒料3.4.1简介PS是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物。PS包括普通聚苯乙烯（GPPS），可发性聚苯乙烯(EPS)和茂金属聚苯乙烯(SPS)。PS的主要用途为包装产品50%，透明产品40%，注塑产品10%。3.5.2性能1）一般性能：PS为无色透明的粒料，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；制品质硬似玻璃

27、状，落地或敲打会发出类似金属的声音；能断不能弯，断口处呈现蚌壳色银光。其吸水率为0.05%，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。光学性能：透明性好，同PC、PMMA一样属于最优秀的透明塑料品种。但因苯环的存在，其双折射较大，不适合用于高档光学仪器。热学性能：PS的耐热性能不好，只可长期在60-80温度范围内使用；其耐低温性能也不好，脆化温度为-30.由于其线胀系数较大，与金属相差悬殊，故制品不宜带金属嵌件。电学性能：PS的电绝缘性优良，不受温度和湿度的影响，可耐适当的电晕放电，耐电弧性好，适于做高频绝缘材料。环境性能：PS的化学性能稳定，可耐一般酸、碱、盐、矿物油及低级醇等。PS的

28、耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不适于长期户外使用；但耐辐射性好。2）机械性能：PS硬而脆、无延伸性，拉伸至屈服点附近即断裂。PS的拉伸强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高，其拉伸强度可达60Mpa；但冲击强度很小，难以用作工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕变性一般，PS的力学性能随温度的影响比较大。3）加工性能：PS属无定形树脂，无明显熔点，熔融温度范围比较宽，可在120-180之间成为流体。热稳定性较好，分解温度在300以上。PS熔体属于非牛顿流体，粘度强烈的依赖剪切速率的变化，但温度的影响也比较明显。PS的流动性十分好，是一种易于加工的塑料。PS的吸水率较低，在加工前一般不需要干燥；如有特殊需要

29、（如要求透明性高）才干燥，具体干燥温度为70-80，时间为1.5小时。PS在加工中易产生内应力，除选择正确的加工条件，改进制品设计和合理的模具结构外，还应对制品进行热处理。热处理的条件为在温度65-85热风循环干燥箱或热水中处理1-3h.表5 PS和改性PS的具体性能项目及单位PS改性PS密度g/cm31.051.06洛氏硬度652090抗拉强度/MPa35851080断裂伸长率/%151556拉伸模量/Gpa2.84.21.04.2弯曲强度/Mpa609835110冲击强度KJ/202060热膨胀系数1/6810-56910-5玻璃化转变温度/100100113透光率%905080体积电阻率/1017101910151016介电常数（103Hz）2.42.72.54.53.4.3加工方法1）注射：选用普通注射机即可。具体工艺条件为：成型温度为180-215，注射压力为30-150Mpa，模具温度小于70。2）挤出：可在普通的挤出机加工，制品有管材、棒材、片材、薄膜和纤维等。成型后未拉伸时强度低、性脆、拉伸后透明度、光泽、强度和韧性都明显提高。具体的基