材料导论第五章高分子材料精.ppt

材料导论第五章高分子材料第1页，本讲稿共74页第一节第一节 塑塑 料料q 概 述 塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。塑料的组成塑料的组成塑料的组成塑料的组成：1）树树脂脂:塑塑塑塑料料料料的的的的主主主主要要要要组组组组分分分分。它它胶胶粘粘着着塑塑料料中中的的其其它它一一切切组组成成部部分分，并并使使其其具具有有成成型型性性能能。绝绝大大多多数数塑塑料料就就是是以以所所用树脂命名的。用树脂命名的。第2页，本讲稿共74页2）填填充充剂剂（填填料料）:提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料的的的的力力力力学学学学、电电电电学学学学性性性性能能能能或或或或降降降降低低低低成成成成本本本本等等等等。它它在在塑塑料料占占有有相相当当大大的的比比例例。如如加加入入铝铝粉粉可可提提高高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。常常用用填填充充剂剂有有云云母母粉粉、石石墨墨粉粉、炭炭粉粉、氧氧化化铝铝粉粉、木木屑、玻璃纤维、碳纤维等。屑、玻璃纤维、碳纤维等。3）增增塑塑剂剂:提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料的的的的可可可可塑塑塑塑性性性性和和和和柔柔柔柔软软软软性性性性。常常用用熔熔点点低低的的低低分分子子化化合合物物来来增增加加大大分分子子链链间间距距离离，从从而而达达到到增增加加大大分分子链的柔顺性的目的。子链的柔顺性的目的。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。第3页，本讲稿共74页4）稳稳定定剂剂:提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料对对对对热热热热、光光光光、氧氧氧氧等等等等的的的的稳稳稳稳定定定定性性性性，延延延延长长长长使使使使用寿命用寿命用寿命用寿命。常常用用热热稳稳定定剂剂有有硬硬酯酯酸酸盐盐、环环氧氧化化合合物物和和铅铅的的化化合合物物等。等。光稳定剂光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。有炭黑、氧化锌等遮光剂。5）增色剂）增色剂:赋予塑料制品各种色彩赋予塑料制品各种色彩赋予塑料制品各种色彩赋予塑料制品各种色彩。常常用用的的着着色色剂是是一一些些有有机机染染料料和和无无机机颜料料。有有时也也采采用能用能产生生荧光或磷光的光或磷光的颜料料。第4页，本讲稿共74页6）润润滑滑剂剂:提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料在在在在加加加加工工工工成成成成形形形形过过过过程程程程中中中中的的的的流流流流动动动动性性性性和和和和脱脱脱脱模模模模能力，同时可使制品光亮美观能力，同时可使制品光亮美观能力，同时可使制品光亮美观能力，同时可使制品光亮美观。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。7）固固化化剂剂:与与与与树树树树脂脂脂脂发发发发生生生生交交交交联联联联反反反反应应应应，使使使使受受受受热热热热可可可可塑塑塑塑的的的的线线线线型型型型结结结结构变成热稳定好的体型结构构变成热稳定好的体型结构构变成热稳定好的体型结构构变成热稳定好的体型结构。常用的常用的固化固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。8）其他）其他:还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。第5页，本讲稿共74页 塑料的分类塑料的分类塑料的分类塑料的分类：1）按塑料热性质分类：）按塑料热性质分类：热热热热塑塑塑塑性性性性塑塑塑塑料料料料：受受热热时时软软化化或或熔熔融融、冷冷却却后后硬硬化化，韧韧性性好好，可可反反复复成成形形。它它包包括括聚聚乙乙烯烯、聚聚氯氯乙乙烯烯、聚聚丙丙烯烯、聚聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。热热热热固固固固性性性性塑塑塑塑料料料料：在在加加热热、加加压压并并经经过过一一定定时时间间后后即即固固化化为为不不溶溶、不不熔熔的的坚坚硬硬制制品品，不不可可再再生生。具具有有更更好好耐耐热热性性和和抗抗蠕蠕变变能能力力。常常用用热热固固性性塑塑料料有有酚酚醛醛树树脂脂、环环氧氧树树脂脂、氨氨基树脂、有机硅树脂等。基树脂、有机硅树脂等。第6页，本讲稿共74页2）按塑料的功能和用途分类：）按塑料的功能和用途分类：通用塑料通用塑料通用塑料通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的等，产量占塑料总产量的75%以上。以上。工程塑料：工程塑料：工程塑料：工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和具有较高性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。聚酰胺、工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。功能塑料：功能塑料：功能塑料：功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。第7页，本讲稿共74页 1）结构单元：q 热塑性塑料 聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯（PEpolyethylene）：CH2CH2 2）支化结构：右图：（a）高密度PE分子链（b）低密度PE分子链（c）线性低密度PE分子链第8页，本讲稿共74页 3）性质：）性质：耐化学腐蚀；耐化学腐蚀；良好的电绝缘性和高频介电性能；良好的电绝缘性和高频介电性能；韧性、耐寒性好；韧性、耐寒性好；较低的摩擦系数；较低的摩擦系数；不易吸水；不易吸水；不耐热，不耐大气老化。不耐热，不耐大气老化。第9页，本讲稿共74页 4）应用：聚乙烯是塑料中产量最大的一类品种，属于结晶性塑料，外观乳白，半透明。低密度聚乙烯(LDPE)：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压板、电线电缆包覆等。高密度聚乙烯(HDPE)：小负荷齿轮和轴承、化工管道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。第10页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯（PVCpolyvinyl chloride ）：2）性质：具有较高的强度、刚性；良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性；能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂；具有阻燃性；但热稳定性较差，使用温度较低，介电常数、介电损耗较高。CH2CH2Cl第11页，本讲稿共74页 3）应用：纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。硬聚氯乙稀：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。第12页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯（PP-polypropylene)）：2）性质：无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯；耐热性、耐水性良好，化学稳定性好；但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。CH2CH2CH3第13页，本讲稿共74页 3）应用：聚丙烯属等规立构，结晶性塑料，外观乳白半透明。主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。第14页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯（PS-polystyrene ）：2）性质：无毒、无味、无色透明状固体。电绝缘性优良，介电损耗极小；耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂；强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易燃。CH2CH2第15页，本讲稿共74页 3）应用：聚丙烯属无规立构，非晶性塑料，高度透明（透光率为8892）。主要用于日用、装潢、包装及工业制品；仪器仪表外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。第16页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethyl methacrylate ）：2）性质：较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好（透光率约为9193）；优良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。CH2C CCH3COOCH3第17页，本讲稿共74页 3）应用：聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，非晶性塑料。主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。第18页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）：2）性质：性质：出色的耐热、耐寒能力（出色的耐热、耐寒能力（-180-180+260+260长期使用）；长期使用）；摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称“塑料王塑料王”；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗蠕变性较差，不易加工成形。蠕变性较差，不易加工成形。CF2CF2第19页，本讲稿共74页 3）应用：）应用：聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在360380烧结成形。烧结成形。主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。第20页，本讲稿共74页 1）结构：尼龙的品种很多，如尼龙6、尼龙66、尼龙610等。数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构单元中都有一个相同的特征基团酰胺基：聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺（尼龙或锦纶）（尼龙或锦纶）（尼龙或锦纶）（尼龙或锦纶）（PApolyamides ）：CNO H第21页，本讲稿共74页 3）应用：）应用：纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。2）性质：聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的强度高，韧性好；另外耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低；具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性；但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。第22页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚甲醛聚甲醛聚甲醛聚甲醛（POM-polyformaldehyde ）：CH2O 2）性质：具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。第23页，本讲稿共74页 3）均聚甲醛的改性：工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳定性。共聚甲醛的结构单元为：4）应用：）应用：聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、轴承，塑料弹簧等。轴承，塑料弹簧等。CH2OxCH2-CH2-CH2-CH2-Oy，第24页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚碳酸酯聚碳酸酯聚碳酸酯聚碳酸酯（PC-polycarbonate ）：2）性质：性质：低温冲击韧性极佳；低温冲击韧性极佳；高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；OCOO C CH3CH3第25页，本讲稿共74页 3）应用：）应用：由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗称明，故俗称“透明金属透明金属”。纤维增强聚碳酸酯纤维增强聚碳酸酯可部分取代钢、有色金属等制造可部分取代钢、有色金属等制造仪器仪表的机械传动部件。仪器仪表的机械传动部件。未增强聚碳酸酯未增强聚碳酸酯用于制作车用于制作车灯罩、护目镜、安全帽、门窗玻璃甚至防弹玻璃等。灯罩、护目镜、安全帽、门窗玻璃甚至防弹玻璃等。透光率高，约为透光率高，约为8692；电绝缘性好。电绝缘性好。第26页，本讲稿共74页 1）结构单元：丙烯晴(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体（共聚生成）ABSABS塑料塑料塑料塑料：2）性质：丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。第27页，本讲稿共74页 3）应用：）应用：ABS作作为为“坚坚韧韧、质质硬硬且且刚刚性性”的的材材料料，是是最最早早被被人人类认识和使用的类认识和使用的“高分子合金高分子合金”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。容器、管道等。第28页，本讲稿共74页 1）结构单元：聚对苯二甲酸丁二醇酯（聚对苯二甲酸丁二醇酯（聚对苯二甲酸丁二醇酯（聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBTPBT）：2）性质：结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强PBT作为结构材料。CH2CH2CH2CH2OC COO第29页，本讲稿共74页 1）聚 砜（PSF）：其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达长期使用温度可达150174，脆化温度，脆化温度-100。广泛用。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。于电器、机械、交通和医疗领域。2）聚苯醚（聚苯醚（PPO）：）：聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用温度宽温度宽-190190，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。化工管道、阀门和外科医疗器械等。第30页，本讲稿共74页 3）聚酰亚胺：聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温度可达硬度较高，使用温度可达260；但加工性较差，脆性大，；但加工性较差，脆性大，成本高。成本高。主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。第31页，本讲稿共74页q 热固性塑料 热固性塑料是树脂经固化处理后获得的。所谓固化处理就是树脂中加入固化剂并压制成型，使其由线型聚合物变为体型聚合物的过程。热固性塑料具有耐热性高，刚度大，抗蠕变性能好，尺寸稳定性高；但脆性大，不易成形。第32页，本讲稿共74页 酚醛塑料酚醛塑料酚醛塑料酚醛塑料（PF-bakelitePF-bakelite ）：酚醛塑料中的酚醛树脂是酚类和醛类的缩聚产物。根据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质PH值的差异，可以分别得到热固性和热塑性两类材料。苯酚上与羟基邻位或对位的3个氢原子都很活泼，均能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：PH PH 值值甲醛与苯酚摩尔比甲醛与苯酚摩尔比链结构链结构产物产物7 70.80.80.90.9线线 性性热塑性热塑性7 71.11.11.51.5交交 联联热固性热固性 1）酚醛树脂：第33页，本讲稿共74页苯酚邻位氢原子与甲醛的缩聚反应如下：热塑性酚醛树脂：只有加入能与之反应的固化剂，才能固化。热固性酚醛树脂：制备时反应不彻底，在热的作用下可继续进行缩聚反应形成高度交联网状结构。第34页，本讲稿共74页 2）酚醛塑料：热塑性酚醛树脂固 化 剂添 加 剂压 塑 粉 压 坯 成 品混 合模 压加 热 以热塑性酚醛树脂为原料：以热塑性酚醛树脂为原料：第35页，本讲稿共74页 通常作粘胶剂或浸渍增强剂压制成层状塑料。以热固性酚醛树脂为原料：以热固性酚醛树脂为原料：有一定的强度和硬度、良好的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性及电绝缘性、热导率低，成本低廉。酚醛塑料所用的填料分为粉状、纤维状、层状。应应 用用第36页，本讲稿共74页 以木粉为原料的酚醛塑料粉以木粉为原料的酚醛塑料粉以木粉为原料的酚醛塑料粉以木粉为原料的酚醛塑料粉又称又称胶木粉或电木粉胶木粉或电木粉，它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉可用可用来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。以石棉为填料的塑料粉以石棉为填料的塑料粉以石棉为填料的塑料粉以石棉为填料的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热绝缘部件。设备上的耐热绝缘部件。以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料的可用于制的可用于制造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。第37页，本讲稿共74页 环氧塑料环氧塑料环氧塑料环氧塑料（EP-epoxy plastics ）：环氧塑料是以环氧树脂为基，加入填料及其它添加剂而制成。树脂中每个分子含有两个或两个以上环氧基团：1）环氧树脂：（CH2CH）O 环氧树脂中最常用的是双酚A型环氧树脂：n07第38页，本讲稿共74页 其中，R为 2）环氧塑料：环氧树脂有环氧树脂有“万能胶万能胶”之称。其粘性好，强度高，之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。缘性能。主要用于：主要用于：仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。第39页，本讲稿共74页q 塑料制品的成形工艺 将塑料原料放入成型模加热熔化，加压，使塑料充满整个型腔，同时发生交联反应而固化。模压成型主要用于热固性塑料，适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。模压成形模压成形模压成形模压成形：第40页，本讲稿共74页 将塑料原料在注射机料筒内加热熔化，通过推杆或螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即得塑料制品。注射成型注射成型注射成型注射成型：第41页，本讲稿共74页 主要用于热塑性塑料。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。第42页，本讲稿共74页 挤出成型挤出成型挤出成型挤出成型：将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出，获得不同形状的型材，如管、棒、带、丝、板等。挤出成形的生产效率高，可自动化连续生产，一般使用热塑性塑料作原料。第43页，本讲稿共74页第44页，本讲稿共74页第45页，本讲稿共74页 吹塑成形吹塑成形吹塑成形吹塑成形：熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成型而获得中空制品。第46页，本讲稿共74页 吹塑成型还可以用压缩空气将型坯连续吹胀成薄膜。第47页，本讲稿共74页 真空成形（吸塑成形）真空成形（吸塑成形）真空成形（吸塑成形）真空成形（吸塑成形）：将热塑性塑料板（片）材置于模具上，四周加紧并加热；待塑料进入高弹态后，对模腔抽真空，使板材在大气压作用下紧贴模腔内壁，冷却后硬化成形。抽真空前抽真空后第48页，本讲稿共74页 浇注成形浇注成形浇注成形浇注成形：又称浇塑法，根据浇注方式的差异可分为静态铸型、嵌铸型和离心铸型等。在液态树脂中加入适量固化剂，然后浇入模具型腔中，在常压或低压及常温或适当加热条件下固化成型。此法主要用于生产大型制品，设备简单，但生产率低。第49页，本讲稿共74页第二节第二节 橡橡 胶胶 橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。以生胶为原料加入适量配合剂而形成的高分子弹性体。第50页，本讲稿共74页q 橡胶的组分 橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。生生生生 胶胶胶胶 生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。第51页，本讲稿共74页 用来改善橡胶的某些性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。硫硫化化剂剂:用用来来使使生生胶胶的的结结构构由由线线型型转转变变为为交交联联体体型型结结构，从而具有一定强度、韧性、高弹性。构，从而具有一定强度、韧性、高弹性。常常用用硫硫化化剂剂有有硫硫磺磺和和含含硫硫化化合合物物，有有机机过过氧氧化化物物，胺胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。配合剂配合剂配合剂配合剂第52页，本讲稿共74页 活化剂：活化剂：用来提高用来提高促进剂的促进剂的作用。作用。常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。硫硫化化促促进进剂剂:缩缩短短硫硫化化时时间间，降降低低硫硫化化温温度度，改改善善橡橡胶性能。胶性能。常常用用促促进进剂剂有有二二硫硫化化氨氨基基甲甲酸酸盐盐、黄黄原原酸酸盐盐类类、噻噻唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。第53页，本讲稿共74页 填填充充剂剂：用用来来提提高高橡橡胶胶的的强强度度、改改善善工工艺艺性性能能和和降降低成本。低成本。用用于于提提高高性性能能的的填填充充剂剂称称为为补补强强剂剂，如如炭炭黑黑、二二氧氧化化硅硅、氧氧化化锌锌、氧氧化化镁镁等等；另另外外还还有有用用于于降降低低成成本本的的填填充充剂剂，如滑石粉、硫酸钡等。如滑石粉、硫酸钡等。增塑剂：增塑剂：用来增加橡胶的塑性和柔韧性。用来增加橡胶的塑性和柔韧性。常常用用增增塑塑剂剂有有石石油油系系列列、煤煤油油系系列列和和松松焦焦油油系系列列增增塑塑剂。剂。第54页，本讲稿共74页 防老剂：防老剂：用来防止或延缓橡胶老化。用来防止或延缓橡胶老化。主要有石蜡、胺类和酚类防老剂。主要有石蜡、胺类和酚类防老剂。q 橡胶的制备及成形 硫硫硫硫 化化化化 聚异戊二烯的硫化反应第55页，本讲稿共74页 生胶流动温度高、粘度大，它与各种配合剂的混合，需要通过塑炼和混炼来实现。混混混混 合合合合 1）塑 炼：强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的工艺过程。塑炼一般在螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机上进行。第56页，本讲稿共74页 2）混 炼：将塑炼后的生胶和配合剂混合均匀的过程。混炼的加料顺序是：塑炼胶、防老剂、填充剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂等。混炼时要注意严格控制温度和时间。常用的混炼机有密炼机和开炼机，通常联合使用。第57页，本讲稿共74页第58页，本讲稿共74页开炼后的状态第59页，本讲稿共74页 2）注射法：与热固性塑料注射成形类似。成成成成 形形形形 大多数橡胶制品都是被加热到硫化温度以上，在模具中成形。1）模压法：将预压好或经称重的型坯直接放入模腔，合模加热加压，使产品硫化直至定型。第60页，本讲稿共74页q 常见橡胶 天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶 具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等。由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。其耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性均比天然橡胶好。缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢。丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶第61页，本讲稿共74页 由丁二烯聚合而成。其弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料。缺点是强度较低，加工性能差、抗撕性差。顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶 由乙烯和丙稀的共聚物。由于主链不含双链，分子链十分柔软。它具有优异的耐老化和耐高、低温特性。用于制作一般橡胶制品及内外轮胎等。乙丙橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶第62页，本讲稿共74页 由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐热、耐由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差，其脆燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差，其脆化温度为化温度为-10-10-20-20。丁腈橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶 由由氯氯丁丁二二烯烯聚聚合合而而成成。具具有有天天然然橡橡胶胶和和一一般般通通用用橡橡胶胶所所没没有有的的优优良良性性能能。故故有有“万万能能橡橡胶胶”之之称称。缺缺点点是是耐耐寒寒性性差差，密密度度大大，生生胶胶稳稳定定性性差差。用用于于制制造造矿矿井井的的运运输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等。输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等。氯丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶第63页，本讲稿共74页 以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。其化学稳定以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为度为300300。主要用于国防和高技术中的密封件。主要用于国防和高技术中的密封件。氟橡胶氟橡胶氟橡胶氟橡胶 由二甲基硅氧烷与其它有机硅单体共聚而成。具有高耐热性和耐寒性，抗老化能力强、绝缘性好。缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差，价格较贵。硅橡胶硅橡胶硅橡胶硅橡胶第64页，本讲稿共74页 苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。分子链的两端是柔性较小的聚苯乙烯段，中间是柔性很好的聚丁二烯。兼有硫化橡胶和热塑性橡胶的优点。强度高，弹性好，可反复回收利用。SBSSBS热塑弹体热塑弹体热塑弹体热塑弹体第65页，本讲稿共74页第三节第三节 合成纤维合成纤维 凡能保持长度比本身直径大凡能保持长度比本身直径大100100倍的均匀条状或丝状倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称的高分子材料均称纤维纤维。它可分为它可分为天然纤维天然纤维和和化学纤维化学纤维。化学纤维又可分为化学纤维又可分为人造纤维人造纤维和和合成纤维合成纤维。人造纤维。人造纤维是用自然界的纤维加工制成，如：是用自然界的纤维加工制成，如：“人造丝人造丝”、“人造人造棉棉”。合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，它发展合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，它发展很快。很快。第66页，本讲稿共74页 1）涤纶 即聚酯纤维，又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐 蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维。2）尼龙 即聚酰胺，又称棉纶，其强度大、耐磨性好、弹性较 好，主要缺点是耐光性差。3）腈纶 即聚丙烯腈，有人造羊毛之称。第67页，本讲稿共74页4）维纶 性能与棉花相似，且强度高，缺点是弹性差，织物 易皱。5）丙纶 即聚丙烯，以轻、牢、耐磨著称，缺点是可染性较 差，且晒易老化。6）氯纶 难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但染色性差，热收缩大，限制了它的应用。第68页，本讲稿共74页第四节第四节 胶胶 粘粘 剂剂 胶粘剂是把两个固体表面粘合在一起，并且在胶接面处具有足够强度的物质；以各种树脂、橡胶、淀粉等为基体材料，添加各种辅料而制成的。第69页，本讲稿共74页 环氧树脂胶粘剂 具有很高的粘接力，操作简便，不需外力即可粘接；有良好的耐酸、碱、油及有机溶剂的性能。但环氧胶胶层较脆。用途：环氧树脂胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、塑料、橡胶、混凝土等均具有较好的粘合能力，常用于以上物品之间的粘接和修补，也可用于竹木和皮革、织物、纤维之间的粘接。第70页，本讲稿共74页 具具有有较较强强的的粘粘接接力力，耐耐高高温温，但但韧韧性性低低，剥剥离离强强度度差差。主主要要用用于于木木材材、胶胶合合板板、泡泡沫沫塑塑料料等等，也也可可用用于于胶胶接金属、陶瓷。接金属、陶瓷。改改性性的的酚酚醛醛-丁丁晴晴胶胶可可在在-60-60150150使使用用，广广泛泛用用于于机机器器、汽汽车车、飞飞机机结结构构部部件件的的胶胶接接，也也可可用用于于胶胶接接金金属属、玻璃、陶瓷、塑料等材料。玻璃、陶瓷、塑料等材料。改改性性的的酚酚醛醛-缩缩醛醛胶胶具具有有较较好好的的胶胶接接强强度度和和耐耐热热性性，主主要要用用于于金金属属、玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、塑塑料料的的胶胶接接，也也可可用用于于玻玻璃纤维层压板的胶结。璃纤维层压板的胶结。酚醛酚醛树脂树脂胶粘剂胶粘剂 ：第71页，本讲稿共74页 初初粘粘结结力力大大，常常温温触触压压即即可可固固化化，有有利利于于粘粘接接大大面面积柔软材料及难以加压的工件。积柔软材料及难以加压的工件。在在-250-250以以下下仍仍能能保保持持较较高高的的剥剥离离强强度度，而而且且其其抗抗剪强度随着温度下降而显著提高。剪强度随着温度下降而显著提高。聚聚氨氨酯酯树树脂脂胶胶毒毒性性大大，固固化化时时间间长长，耐耐热热性性不不高高，易与水反应。易与水反应。可可对对金金属属、玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、橡橡胶胶、木木材材、皮皮革革和和极极性性塑料有很强的粘结力，特别是超低温工件的粘接。塑料有很强的粘结力，特别是超低温工件的粘接。聚氨酯树脂胶粘剂聚氨酯树脂胶粘剂 ：第72页，本讲稿共74页 具具有有透透明明性性好好、粘粘度度低低、粘粘结结速速度度极极快快等等特特点点，使使用用很很方方便便。但但它它不不耐耐水水，性性脆脆，耐耐温温性性和和耐耐久久性性较较差差，有一定气味。有一定气味。广广泛泛用用于于：金金属属、陶陶瓷瓷、玻玻璃璃及及大大多多数数塑塑料料和和橡橡胶胶制制品品的的粘粘接接及及日日常常修修理理。市市场场上上销销售售的的“501501”胶胶和和“502502”胶就属于这类胶粘剂。胶就属于这类胶粘剂。-氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂 ：第73页，本讲稿共74页 具有良好的弹性和柔韧性，初粘力强，但强度较低，耐热性不高，贮存稳定性较差，耐寒性不佳，溶剂有毒。氯丁橡胶胶粘剂使用方便，价格低廉，广泛用于橡胶与橡胶、金属、纤维、木材、塑料之间的粘接。氯丁橡胶胶粘剂氯丁橡胶胶粘剂 ：即乳白胶。无毒、粘度小、价格低、不燃。但耐水性和耐热性较差。主要用于胶接木材、纤维、纸张、皮革、混凝土、瓷砖等。聚醋酸乙烯乳液胶粘剂聚醋酸乙烯乳液胶粘剂 ：第74页，本讲稿共74页