高分子合成及高分子材料.ppt

高分子合成及高分子材料1现在学习的是第1页，共99页1.1 加聚反应加聚反应(addition polymerization)：-烯类烯类单体单体加成加成加成加成而聚合而聚合起来的反应起来的反应 加聚反应的生成物加聚反应的生成物 加聚物加聚物(addition polymer)自由基加成自由基加成无副产物无副产物1、按单体和聚合物的组成和结构变化分类、按单体和聚合物的组成和结构变化分类加聚物：加聚物：结构单元与单体组成相同；分子量是单体分子量的整数倍结构单元与单体组成相同；分子量是单体分子量的整数倍8.3.1 聚合反应分类及特点聚合反应分类及特点现在学习的是第2页，共99页1.2 缩聚反应缩聚反应(polycondensation)官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团；官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团；有低分子副产物；有低分子副产物；缩聚物和单体分子量不成整数倍。缩聚物和单体分子量不成整数倍。-单体经多次单体经多次缩合缩合而聚合而聚合成大分子的反应成大分子的反应缩聚反应的主产物缩聚反应的主产物 缩聚物缩聚物(condensation polymer)现在学习的是第3页，共99页Addition PolymerizationCondensation Polymerization烯类单体烯类单体双键双键(double bond)加成加成官能团官能团(functional group)之之间的缩合间的缩合形成以碳链为主的大分子，称形成以碳链为主的大分子，称加聚物加聚物形成的大多为杂链聚合物，称形成的大多为杂链聚合物，称缩聚物缩聚物分子量分子量是单体分子量的是单体分子量的整数倍整数倍分子量分子量不再是不再是单体分子量的单体分子量的整整数倍数倍加聚物结构单元组成与其单体加聚物结构单元组成与其单体相同，相同，电子结构有所改变电子结构有所改变有低分子产生有低分子产生，缩聚物的结构，缩聚物的结构单元比单体少若干原子单元比单体少若干原子现在学习的是第4页，共99页2 2、按聚合机理或动力学分类、按聚合机理或动力学分类20世纪五十年代世纪五十年代Flory提提出出 连锁聚合连锁聚合(chain polymerization)活性中心活性中心(active center)引发单体，迅速引发单体，迅速连锁增长连锁增长大部分缩聚属于逐步机理大部分缩聚属于逐步机理大多数烯类加聚属于连锁机理大多数烯类加聚属于连锁机理自由基聚合自由基聚合阳离子聚合阳离子聚合阴离子聚合阴离子聚合活性中心不同活性中心不同 逐步聚合逐步聚合(step polymerization)无活性中心，单体官能团间相互反应而无活性中心，单体官能团间相互反应而逐步增长逐步增长现在学习的是第5页，共99页自由基连锁聚合反应机理自由基连锁聚合反应机理-以乙烯类单体聚合为例以乙烯类单体聚合为例增长链增长链 聚合物链聚合物链终止反应终止反应I2R*R*+H2CCHXR CH2CH*X引引发发活活性性种种(中中心心）链链增增长长活活性性中中心心引发剂引发剂分分解解或或离离解解引发引发增长增长终止终止初级自由基初级自由基单体自由基单体自由基链增长反应活化能较低，增长速率极高，链增长反应活化能较低，增长速率极高，链增长反应活化能较低，增长速率极高，链增长反应活化能较低，增长速率极高，0.01s0.01s0.01s0.01s至几秒内，聚合度达成千上万至几秒内，聚合度达成千上万至几秒内，聚合度达成千上万至几秒内，聚合度达成千上万现在学习的是第6页，共99页逐步聚合反应机理逐步聚合反应机理-以以二元羧酸与二元醇的聚合反应为例：二元羧酸与二元醇的聚合反应为例：。现在学习的是第7页，共99页反应时间反应时间单单体体转转化化率率产产物物平平均均聚聚合合度度反应时间反应时间链式聚合反应链式聚合反应逐步聚合反应逐步聚合反应（活性链式聚合反应）活性链式聚合反应）现在学习的是第8页，共99页Chain PolymerizationStep Polymerization需活性中心需活性中心：自由基、阳离子或阴离子：自由基、阳离子或阴离子无特定的活性中心，无特定的活性中心，往往是往往是带官能团单体间的反应带官能团单体间的反应单体一经引发，迅速单体一经引发，迅速连锁增长，连锁增长，由由链引链引发、增长及终止等基元反应发、增长及终止等基元反应组成，各步组成，各步反应速率和活化能差别很大反应速率和活化能差别很大反应反应逐步进行逐步进行，每一步的反，每一步的反应速率和活化能大致相同应速率和活化能大致相同体系中只有单体和聚合物，体系中只有单体和聚合物，无无分子量递分子量递增的增的中间产物中间产物体系体系由由单体和分子量递增的单体和分子量递增的一系列中间产物组成一系列中间产物组成转化率随着反应时间而增加，转化率随着反应时间而增加，分子量变分子量变化不大化不大分子量分子量随着反应的进行随着反应的进行缓慢缓慢增加增加，而转化率在短期内很，而转化率在短期内很高高现在学习的是第9页，共99页1.本体聚合本体聚合自由基聚合反应的实施方法主要有自由基聚合反应的实施方法主要有本体聚合本体聚合、溶液聚合溶液聚合、悬浮聚合悬浮聚合、乳液聚合乳液聚合。本体聚合本体聚合是是单体单体本身在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，本身在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由由引发剂引发剂或或直接由光、热等直接由光、热等作用下引发的聚合反应。作用下引发的聚合反应。优点：优点：产品纯度高，易于生产透明、浅色制品，聚合设备产品纯度高，易于生产透明、浅色制品，聚合设备简单。适于制板材、型材等透明制品。简单。适于制板材、型材等透明制品。缺点：缺点：体系粘度大，聚合热不易扩散，反应难以控制，易体系粘度大，聚合热不易扩散，反应难以控制，易局部过热，造成产品发黄。局部过热，造成产品发黄。自动加速作用大，严重时可导自动加速作用大，严重时可导自动加速作用大，严重时可导自动加速作用大，严重时可导致暴聚。致暴聚。致暴聚。致暴聚。8.3.2 聚合实施方法聚合实施方法现在学习的是第10页，共99页工业上多采用两段聚合工艺：工业上多采用两段聚合工艺：(i)预预聚聚合合：在在较较低低温温度度下下预预聚聚合合，转转化化率率控控制制在在1030%，体系粘度较低，散热较容易；，体系粘度较低，散热较容易；(ii)后后聚聚合合：更更换换聚聚合合设设备备，分分步步提提高高聚聚合合温温度度，使使单单体体转化率转化率90%。本体聚合根据聚合产物是否溶于单体可分为两类：本体聚合根据聚合产物是否溶于单体可分为两类：（i）均相聚合均相聚合：聚合产物可溶于单体，如苯乙烯、：聚合产物可溶于单体，如苯乙烯、MMA等等（ii）非均相聚合非均相聚合（沉淀聚合）：（沉淀聚合）：聚聚合合产产物物不不溶溶于于单单体体，如如乙乙烯烯、聚聚氯氯乙乙烯烯等等，在在聚聚合合过过程程中中聚聚合合产产物物不不断断从从聚聚合合体体系系中中析析出出，产产品品多多为为白白色色不不透透明明颗颗粒粒。在在沉沉淀淀聚聚合合中中，由由于于聚聚合合产产物物不不断断析析出出，体体系系粘粘度度不不会会明明显显增增加。加。现在学习的是第11页，共99页2.溶液聚合溶液聚合 溶液聚合溶液聚合是将是将单体单体和和引发剂引发剂溶于适当溶于适当溶剂溶剂中，在溶液状态中，在溶液状态下进行的聚合反应。下进行的聚合反应。生成的聚合物溶于溶剂的叫生成的聚合物溶于溶剂的叫均相溶液聚合均相溶液聚合；聚合产物不溶；聚合产物不溶于溶剂的叫于溶剂的叫非均相溶液聚合非均相溶液聚合。优点优点：（i）聚合热易扩散，聚合反应温度易控制聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；（ii）体系粘度低，自动加速作用不明显；反应物料易输送；体系粘度低，自动加速作用不明显；反应物料易输送；（iii）体系中聚合物浓度低，向高分子的链转移生成支化或交联体系中聚合物浓度低，向高分子的链转移生成支化或交联产物较少，产物较少，因而产物分子量易控制，分子量分布较窄；因而产物分子量易控制，分子量分布较窄；（iv）可以溶液方式直接成品。可以溶液方式直接成品。现在学习的是第12页，共99页缺点缺点：（i）单体被溶剂稀释，聚合速率慢，单体被溶剂稀释，聚合速率慢，产物分子量较低产物分子量较低；（ii）消耗溶剂，溶剂的回收处理，设备利用率低，导致消耗溶剂，溶剂的回收处理，设备利用率低，导致成本增加；成本增加；（iii）溶剂很难完全除去溶剂很难完全除去；（iv）存在溶剂链转移反应存在溶剂链转移反应，因此必须选择链转移常数小，因此必须选择链转移常数小的溶剂，否则链转移反应会限制聚合产物的分子量；的溶剂，否则链转移反应会限制聚合产物的分子量；（v）溶剂的使用导致溶剂的使用导致环境污染环境污染问题。问题。超临界流体超临界流体：性质介乎液体与气体之间，具有液体的溶解：性质介乎液体与气体之间，具有液体的溶解能力。能力。超临界超临界COCO2 2做聚合溶剂做聚合溶剂：无毒、便宜、易从聚合产物中除去：无毒、便宜、易从聚合产物中除去和循环使用。和循环使用。现在学习的是第13页，共99页3.悬浮聚合悬浮聚合 悬浮聚合悬浮聚合是通过是通过强力搅拌强力搅拌并在并在分散剂分散剂的作用下，把的作用下，把单体单体分散成无数的分散成无数的小液珠小液珠悬浮于悬浮于水（溶剂）水（溶剂）中由中由油溶性引发剂油溶性引发剂引引发而进行的聚合反应。发而进行的聚合反应。在悬浮聚合体系中，在悬浮聚合体系中，单体不溶或微溶于水单体不溶或微溶于水，引发剂只溶，引发剂只溶于单体，水是连续相，单体为分散相，是于单体，水是连续相，单体为分散相，是非均相非均相聚合反应。聚合反应。但但聚合反应聚合反应发生在各个发生在各个单体液珠单体液珠内，对每个液珠而言，内，对每个液珠而言，其其聚合反应机理与本体聚合聚合反应机理与本体聚合一样，因此悬浮聚合也称小珠本一样，因此悬浮聚合也称小珠本体聚合。单体液珠在聚合反应完成后成为体聚合。单体液珠在聚合反应完成后成为珠状的聚合产物珠状的聚合产物。在悬浮聚合过程不溶于水的单体依靠在悬浮聚合过程不溶于水的单体依靠强力搅拌的剪切力强力搅拌的剪切力强力搅拌的剪切力强力搅拌的剪切力作用形成小液滴分散于水中作用形成小液滴分散于水中作用形成小液滴分散于水中作用形成小液滴分散于水中，单体液滴与水之间的界面张力单体液滴与水之间的界面张力使液滴呈圆珠状，但它们相互碰撞又可以重新凝聚，即使液滴呈圆珠状，但它们相互碰撞又可以重新凝聚，即分散分散和凝聚是一个可逆过程和凝聚是一个可逆过程。现在学习的是第14页，共99页 为了阻止单体液珠在碰撞时不再凝聚，必须加入为了阻止单体液珠在碰撞时不再凝聚，必须加入分散剂分散剂，分散剂在单体液珠周围形成一层保护膜或吸附在单体液珠表面，分散剂在单体液珠周围形成一层保护膜或吸附在单体液珠表面，在单体液珠碰撞时，在单体液珠碰撞时，起隔离作用，从而阻止或延缓单体液珠的起隔离作用，从而阻止或延缓单体液珠的凝聚。凝聚。悬浮聚合分散剂主要有两大类：悬浮聚合分散剂主要有两大类：(i)水溶性的高分子：如聚乙烯醇、明胶、羟基纤维素等；水溶性的高分子：如聚乙烯醇、明胶、羟基纤维素等；(ii)难溶于水的无机物：如碳酸钙、滑石粉、硅藻土等。难溶于水的无机物：如碳酸钙、滑石粉、硅藻土等。水溶性高分子水溶性高分子难溶于水的无机物难溶于水的无机物保护膜保护膜吸附吸附现在学习的是第15页，共99页缺点缺点：（i）存在自动加速作用；存在自动加速作用；（ii）必须使用必须使用分散剂分散剂，且在聚合完成后，且在聚合完成后，很难很难从聚合产物从聚合产物中中除去除去，会，会影响聚合产物的性能影响聚合产物的性能（如外观、老化性能等）；（如外观、老化性能等）；（iii）聚合产物颗粒会包藏少量单体，不易彻底清楚，影响聚合产物颗粒会包藏少量单体，不易彻底清楚，影响聚合物性能。聚合物性能。优点优点：（i）聚合热易扩散，聚合反应温度易控制，聚合产物分子聚合热易扩散，聚合反应温度易控制，聚合产物分子量分布窄且比溶液聚合高；量分布窄且比溶液聚合高；（ii）聚合产物为固体珠状颗粒，易分离、干燥。聚合产物为固体珠状颗粒，易分离、干燥。现在学习的是第16页，共99页4.乳液聚合乳液聚合 乳液聚合乳液聚合是在是在乳化剂乳化剂的作用下并借助于的作用下并借助于机械搅拌机械搅拌，使，使单单体体在在水（溶剂）水（溶剂）中分散成中分散成乳状液乳状液，由，由水溶性引发剂水溶性引发剂引发而进引发而进行的聚合反应。行的聚合反应。乳化剂乳化剂：能使油水混合物变成乳状液的物质成为乳化剂。通：能使油水混合物变成乳状液的物质成为乳化剂。通常是一些兼有亲水的极性基团和疏水（亲油）的非极性基团常是一些兼有亲水的极性基团和疏水（亲油）的非极性基团的表面活性剂。按其结构可分三大类（按其亲水基类型）：的表面活性剂。按其结构可分三大类（按其亲水基类型）：（i）阴离子型阴离子型：亲水基团一般为：亲水基团一般为-COONa,-SO4Na,-SO3Na等，等，亲油基一般是亲油基一般是C11C17的直链烷基，或是的直链烷基，或是C3C6烷基与苯基或烷基与苯基或萘基结合在一起的疏水基；萘基结合在一起的疏水基；（ii）阳离子型：阳离子型：通常是一些胺盐和季铵盐通常是一些胺盐和季铵盐（iii）非离子型：非离子型：聚乙烯醇，聚环氧乙烷等。聚乙烯醇，聚环氧乙烷等。现在学习的是第17页，共99页乳化剂的作用主要有三点：乳化剂的作用主要有三点：（i）降低表面张力降低表面张力，便于便于单体分散成细小的液滴单体分散成细小的液滴，即，即分散单分散单体；体；（ii）在在单体液滴表面形成保护层单体液滴表面形成保护层，防止凝聚，使乳液稳定；，防止凝聚，使乳液稳定；（iii）增溶作用增溶作用：当乳化剂浓度超过一定值时，就会形成：当乳化剂浓度超过一定值时，就会形成胶胶束束（micelles)，胶束呈球状或棒状，胶束中乳化剂分子的极性胶束呈球状或棒状，胶束中乳化剂分子的极性基团朝向水相，亲油基指向油相，基团朝向水相，亲油基指向油相，能使单体微溶于胶束内能使单体微溶于胶束内。乳化剂能形成胶束的最低浓度叫临界胶束浓度（简称乳化剂能形成胶束的最低浓度叫临界胶束浓度（简称CMC），），CMC越小，越易形成胶束，乳化能力越强越小，越易形成胶束，乳化能力越强。现在学习的是第18页，共99页乳液聚合机理乳液聚合机理：在乳液聚合体系中存在在乳液聚合体系中存在单体液滴单体液滴、微溶有单体的、微溶有单体的增溶胶束增溶胶束、空胶束空胶束以及以以及以分子状态分散在水中的单体和乳化剂分子分子状态分散在水中的单体和乳化剂分子。典型的乳液聚合可分为三个阶段：典型的乳液聚合可分为三个阶段：（i）M/P乳胶粒的形成乳胶粒的形成：反应开始时，水中的引发剂分解产生：反应开始时，水中的引发剂分解产生的初级自由基扩散到增溶胶束内，引发其中的单体进行聚合，的初级自由基扩散到增溶胶束内，引发其中的单体进行聚合，从而形成从而形成同时含单体与聚合物的增溶胶束同时含单体与聚合物的增溶胶束，称，称M/P乳胶粒乳胶粒，随，随着胶束中单体的消耗，胶束外的单体分子逐渐地扩散进胶束内，着胶束中单体的消耗，胶束外的单体分子逐渐地扩散进胶束内，使聚合反应持续进行。使聚合反应持续进行。乳液聚合的引发剂为乳液聚合的引发剂为水溶性引发剂水溶性引发剂，常使用水溶性的氧化，常使用水溶性的氧化-还原引发体系。如还原引发体系。如K2S2O8/Fe2+等。等。现在学习的是第19页，共99页123现在学习的是第20页，共99页在此阶段，在此阶段，单体增溶胶束与单体增溶胶束与M/P乳胶粒并存乳胶粒并存，M/P乳胶粒乳胶粒逐渐增加，聚合速率加快，直至单体转化率逐渐增加，聚合速率加快，直至单体转化率10%转入第转入第二阶段；二阶段；（ii）单体液滴与单体液滴与M/P乳胶粒并存阶段：乳胶粒并存阶段：单体转化率单体转化率1050%，随着引发剂和，随着引发剂和单体增溶胶束的消耗单体增溶胶束的消耗，M/P乳胶乳胶粒数量不再增加，聚合速率保持恒定，而单体逐渐消耗，粒数量不再增加，聚合速率保持恒定，而单体逐渐消耗，单体液滴不断缩小，单体液滴数量不断减少；单体液滴不断缩小，单体液滴数量不断减少；（iii）单体液滴消失单体液滴消失、M/P乳胶粒子内单体聚合阶段乳胶粒子内单体聚合阶段：M/P乳胶粒内单体得不到补充，聚合速率逐渐下降，直至乳胶粒内单体得不到补充，聚合速率逐渐下降，直至反应结束。反应结束。现在学习的是第21页，共99页优点优点：（i）以水作分散介质，价廉安全；以水作分散介质，价廉安全；（ii）聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于制备高粘性的聚合物；制备高粘性的聚合物；（iii）聚合速率快，同时产物分子量高聚合速率快，同时产物分子量高，可在较低的温度，可在较低的温度下聚合；下聚合；（iv）可直接以乳液形式使用。如可直接以乳液形式使用。如水乳漆、粘结剂水乳漆、粘结剂。缺点缺点：（i）产品中留有产品中留有乳化剂等，难以完全除尽乳化剂等，难以完全除尽，有损电性能，有损电性能（ii）需要固体产物时，乳液经凝聚（破入）、洗涤、脱需要固体产物时，乳液经凝聚（破入）、洗涤、脱水、干燥等工序，成本较悬浮法高。水、干燥等工序，成本较悬浮法高。现在学习的是第22页，共99页8.4 通用高分子材料塑料塑料橡胶橡胶纤维纤维胶粘剂胶粘剂涂料涂料Chapter8 Polymer23现在学习的是第23页，共99页 塑料塑料是指以是指以合成树脂合成树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）（或在加工过程中用单体直接聚合）为为主要成分主要成分，以，以增塑剂、填充剂、润滑剂，着色剂增塑剂、填充剂、润滑剂，着色剂等等添添加剂加剂为为辅助成分辅助成分，在一定温度和压力下塑造成，在一定温度和压力下塑造成一定形状一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。树脂树脂是指是指受热受热时通常有转化或熔融范围，时通常有转化或熔融范围，转化转化时受外力作用时受外力作用具有流动性，具有流动性，常温常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。它是塑料最基本的，也是最重要的成分。广义地讲，在广义地讲，在塑料工业中作为塑料基本材料的任何聚合物都可称为树塑料工业中作为塑料基本材料的任何聚合物都可称为树脂。脂。1、塑料的定义和分类塑料的定义和分类8.4.1 塑料塑料现在学习的是第24页，共99页塑料的分类塑料的分类1按塑料的物理化学性能分为按塑料的物理化学性能分为：热塑性塑料热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是中树脂分子链都是线型或带支链的结构线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热，分子链之间无化学键产生，加热时时软化流动软化流动冷却变硬的过程是物理变化。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。冷却变硬的过程是物理变化。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。热固性塑料热固性塑料：因受热或其它条件能固化（交联化学反应）成不熔、不溶的三维网因受热或其它条件能固化（交联化学反应）成不熔、不溶的三维网状高分子的塑料状高分子的塑料。热固性塑料的树脂。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化前是线型或带支链的，固化后固化后分子链之分子链之间形成化学键间形成化学键，成为，成为三维的网状结构三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解，如酚醛塑料、环氧塑料等。如酚醛塑料、环氧塑料等。热塑性塑料固态时的线型结构热塑性塑料固态时的线型结构热固性塑料硬化后的体型网状结构热固性塑料硬化后的体型网状结构现在学习的是第25页，共99页特种塑料特种塑料：-般指具有般指具有特种功能特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。增强塑料增强塑料和和泡沫塑料泡沫塑料具有高强度、具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。3、按加工方法分类按加工方法分类根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型2按塑料用途按塑料用途通用塑料通用塑料：-般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯四大热塑性通用塑料等烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯四大热塑性通用塑料等工程塑料工程塑料：-般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构工程结构件的塑料件的塑料。如。如ABS、尼龙、聚砜等。、尼龙、聚砜等。现在学习的是第26页，共99页通用塑料通用塑料(Universal Plastics)聚乙烯（PE）*环氧树脂（EP）*聚丙烯（PP）*酚醛树脂（PF）*聚苯乙烯（PS）*聚氨酯（PU）*聚氯乙烯（PVC）*不饱和聚脂*聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）*现在学习的是第27页，共99页工程塑料(Engineering Plastics)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）*聚甲醛（POM）*聚对苯二酰对苯二胺（Kevlar）*聚醚砜（PES）*超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）*聚醚醚酮（PEEK）*聚苯硫醚（PPS）*聚四氟乙烯（PTFE）*聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）*聚碳酸酯（PC）*聚砜（PSU）*现在学习的是第28页，共99页2、塑料的组成塑料的组成塑料是合成树脂与各种添加剂的组成物。1.合成树脂合成树脂合成树脂是由低分子化合物通过缩聚反应或聚合反应合成的具有可塑性的高分子化合物具有可塑性的高分子化合物，是塑料中的基本成分。合成树脂在受热时通常有软化现象或呈熔融状态，可以把其它物质粘接起来，也称粘料。在塑料中占40%100%，决决定塑料的基本性能定塑料的基本性能。2.填料填料填料在塑料配方中相对呈惰性的粉状材料或纤维状呈惰性的粉状材料或纤维状材料材料。加入填料的目的主要起增强作用，降低成本，改善塑增强作用，降低成本，改善塑料的机械性能、耐热性能和电性能料的机械性能、耐热性能和电性能。填料分为有机填料和无机填料。在塑料中占40%70%。现在学习的是第29页，共99页 3.3.增塑剂增塑剂 改进塑料的可塑性、流动性、柔软性，降低刚性和脆性，使塑料易于加工成型。4.4.稳定剂稳定剂 防止加工和使用过程中，因受热、氧气和光线作用而变质分解，延长塑料的使用寿命。成型过程中不分解，易与树脂混溶，应耐水、耐油、耐化学腐蚀。5.5.润滑剂润滑剂 防止成型过程中粘附金属设备或模具上造成脱模困难，还可使制品表面光亮美观。6.6.着色剂着色剂 使塑料着色，分为无机颜料与有机颜料两种。7.7.固化剂固化剂 与树脂起化学作用，形成不溶的交联网状结构。8.8.其它添加剂其它添加剂 如抗静电剂、荧光剂、发泡剂和阻燃剂等。依需要添加。现在学习的是第30页，共99页3、塑料的制造和合成方法塑料的制造和合成方法（1）塑料的制造塑料工业包括三个生产系统：塑料原料塑料原料（树脂或以半成品及助剂）的生产的生产；塑料产品的生产塑料产品的生产；塑料成型机械的生产塑料成型机械的生产（包括模具）的制造的制造。（2）树脂的合成方法缩聚反应缩聚反应。单体分子间脱掉水或其它简单分子键合成聚合物的化学反应。可分为均缩聚反应和共缩聚反应。加聚反应加聚反应。由不饱和或环状单体分子加成聚合生成聚合物的一种化学反应。反应中没有水或其它低分子副产物的释出，而且所生成的聚合物元素成分与原用单体的成分相同。现在学习的是第31页，共99页4、塑料的基本性能塑料的基本性能1.优点优点（1）多数塑料制品有透明性，富有光泽，能着鲜艳色彩，着色坚牢，不易变色，装饰性；（2）质轻质轻，耐振动与冲击，比强度高，弯曲性能好，是具有现代材料质感的轻质材料；（3）耐水性、绝热性、电绝缘性、热物理性能好；（4）有耐化学药品性，不易受日光、风雨侵蚀；（5）塑料成型性、加工性好成型性、加工性好，能大批量生产，成本低。2.缺点缺点（1）塑料不耐高温，低温容易发脆；（2）热膨胀系数大，尺寸不稳定性，蠕变现象；（3）塑料有“老化”、“劣化”现象；（4）有的塑料易燃，分解后产生有毒气体。现在学习的是第32页，共99页常见塑料的化学成分、性能和用途常见塑料的化学成分、性能和用途现在学习的是第33页，共99页常见塑料的化学成分、性能和用途常见塑料的化学成分、性能和用途现在学习的是第34页，共99页高弹性高弹性：在外力作用下具有较大的：在外力作用下具有较大的弹性形变弹性形变，最高，最高可达可达1000%，除去外力后变形很快恢复；，除去外力后变形很快恢复；柔软性好、硬度低；柔软性好、硬度低；具有高分子材料的共性：粘弹性、绝缘性、环境老具有高分子材料的共性：粘弹性、绝缘性、环境老化性、密度小。化性、密度小。橡胶的特征橡胶的特征大分子构象变化大分子构象变化带来的熵弹性。带来的熵弹性。8.4.2 橡胶橡胶现在学习的是第35页，共99页橡胶的分类橡胶的分类通用合成橡胶通用合成橡胶特种合成橡胶特种合成橡胶丁苯橡胶（丁苯橡胶（SBR）顺丁橡胶（顺丁橡胶（BR）丁腈橡胶（丁腈橡胶（NBR）乙丙橡胶（乙丙橡胶（EPDM）氯丁橡胶（氯丁橡胶（CR）异戊橡胶（异戊橡胶（IR）硅橡胶（硅橡胶（SiR）氟橡胶（氟橡胶（FPM）聚氨酯橡胶（聚氨酯橡胶（PU）按来源和用按来源和用途分途分合成合成 橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶按形态分：固体、液体、粉末橡胶按形态分：固体、液体、粉末橡胶现在学习的是第36页，共99页橡胶的配合与加工工艺橡胶的配合与加工工艺（1）橡胶的配合）橡胶的配合根据制品性能要求，进行根据制品性能要求，进行配配方设计方设计生胶体系生胶体系：天然橡胶、合成橡胶、生胶的替代材料（再生胶及热塑天然橡胶、合成橡胶、生胶的替代材料（再生胶及热塑性树脂等）性树脂等）硫化体系：硫化体系：硫化剂：硫黄、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、硫化剂：硫黄、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物等；胺类化合物等；硫化促进剂；硫化促进剂；硫化活性剂（提高促进剂的活性）硫化活性剂（提高促进剂的活性）增强体系增强体系：炭黑、白炭黑等（轮胎里含量达到炭黑、白炭黑等（轮胎里含量达到50%，增强、耐磨），增强、耐磨）另：增塑剂、防老剂、可赋予橡胶特有功能的配合剂等。另：增塑剂、防老剂、可赋予橡胶特有功能的配合剂等。现在学习的是第37页，共99页 橡胶的组分橡胶的组分 以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。材料制成的。生生 胶胶 指指无无配配合合剂剂、未未经经硫硫化化的的橡橡胶胶。按按原原料料来来源源有天然橡胶和合成橡胶。有天然橡胶和合成橡胶。现在学习的是第38页，共99页 用用来来改改善善橡橡胶胶的的某某些些性性能能。常常用用配配合合剂剂有有硫硫化化剂剂、硫硫化化促促进进剂剂、活活化化剂剂、填填充充剂剂、增增塑塑剂剂、防老化剂、着色剂等。防老化剂、着色剂等。硫化剂硫化剂:使生胶结构由使生胶结构由线型线型转变为转变为交联体型交联体型结构结构 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，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。配合剂配合剂现在学习的是第39页，共99页 活化剂活化剂：用来提高促进剂的活性用来提高促进剂的活性。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。硫化促进剂硫化促进剂:缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。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、噻唑类等有机物。噻唑类等有机物。现在学习的是第40页，共99页 填充剂填充剂：提高橡胶强度、改善工艺性能和降低成本提高橡胶强度、改善工艺性能和降低成本。补强剂如炭黑、白炭黑、氧化锌、氧化镁等；补强剂如炭黑、白炭黑、氧化锌、氧化镁等；用于降低成本的填充剂，如滑石粉、硫酸钡等。用于降低成本的填充剂，如滑石粉、硫酸钡等。增塑剂增塑剂：增加橡胶的塑性和柔韧性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列增塑剂。系列增塑剂。现在学习的是第41页，共99页 防老剂防老剂：防止或延缓橡胶老化防止或延缓橡胶老化。硫硫 化化胺类胺类酚类酚类作用机理作用机理化学防老化学防老物理防老如石蜡物理防老如石蜡硫化剂硫化剂硫化剂硫化剂现在学习的是第42页，共99页（2）橡胶加工工艺）橡胶加工工艺包括包括塑炼塑炼、混炼混炼、压延压延、压出压出、成型成型、硫化硫化等工艺等工艺a.塑炼：塑炼：使使生胶生胶由由弹性状态弹性状态转变为具有转变为具有可塑性状态可塑性状态的工艺过程，的工艺过程，依靠机械力、热和氧的作用，使橡胶大分子断裂，以降低依靠机械力、热和氧的作用，使橡胶大分子断裂，以降低分子量、粘度、弹性，获得分子量、粘度、弹性，获得可塑性、流动性和可加工性可塑性、流动性和可加工性；设备：开炼机、密炼机设备：开炼机、密炼机橡胶的配合与加工工艺橡胶的配合与加工工艺现在学习的是第43页，共99页现在学习的是第44页，共99页b.混炼：混炼：将各种将各种配合剂配合剂混入混入生胶生胶中制成均匀的中制成均匀的混炼胶混炼胶 设备：开炼机、密炼机设备：开炼机、密炼机橡胶的配合与加工工艺橡胶的配合与加工工艺增增强强剂剂、填填充充剂剂现在学习的是第45页，共99页 利用压延机辊筒之间的挤利用压延机辊筒之间的挤压力作用，使物料发生压力作用，使物料发生塑性塑性流动变形流动变形，制成具有一定断，制成具有一定断面尺寸规格和规定断面几何面尺寸规格和规定断面几何形状的形状的片状或薄膜状材料片状或薄膜状材料；或者将聚合物覆盖并附着于或者将聚合物覆盖并附着于纺织物表面，如胶布。纺织物表面，如胶布。c.压延压延橡胶的配合与加工工艺橡胶的配合与加工工艺现在学习的是第46页，共99页设备：压延机，最普遍为三辊或四辊设备：压延机，最普遍为三辊或四辊现在学习的是第47页，共99页现在学习的是第48页，共99页 压片压片：把混炼胶制成具有规定厚度、宽度和光滑表面的：把混炼胶制成具有规定厚度、宽度和光滑表面的胶片。胶片。压型压型：将胶料制成表面有花纹并具有一定断面形状的带：将胶料制成表面有花纹并具有一定断面形状的带状胶片，主要制造胶鞋大底、轮胎胎面。状胶片，主要制造胶鞋大底、轮胎胎面。贴合贴合：通过压延使两层薄胶片合成一层胶片。：通过压延使两层薄胶片合成一层胶片。纺织物的贴胶纺织物的贴胶：使胶料和织物挂胶织物的作业。：使胶料和织物挂胶织物的作业。纺织物的擦胶纺织物的擦胶：利用压延机辊筒转速不同，把胶料擦入：利用压延机辊筒转速不同，把胶料擦入织物线缝中。织物线缝中。压延完成的作业：胶料的压片、压型、贴合、纺织物的压延完成的作业：胶料的压片、压型、贴合、纺织物的贴胶、擦胶。贴胶、擦胶。现在学习的是第49页，共99页d.压出：压出：胶料通过胶料通过压出机或螺杆挤出机压出机或螺杆挤出机制制成各种复杂断面形状的半成品的成各种复杂断面形状的半成品的工艺过程工艺过程制品：胶条、胶管、门窗密封条制品：胶条、胶管、门窗密封条e.成型：成型：把构成制品的各部件，通过粘贴、压合等方法组成具有一把构成制品的各部件，通过粘贴、压合等方法组成具有一定形状的整体的制品。定形状的整体的制品。现在学习的是第50页，共99页f.硫化：硫化：胶料在一定压力和温度下，橡胶大分子由胶料在一定压力和温度下，橡胶大分子由线性结构线性结构变为变为网状结构网状结构的的交联交联过程。过程。现在学习的是第51页，共99页天然橡胶天然橡胶NR主要成分橡胶烃是主要成分橡胶烃是顺式顺式-1,4-聚异戊二烯的线性高聚物聚异戊二烯的线性高聚物n为为500010000，相对分子量在，相对分子量在3万万3000万之间，常温下是无定形万之间，常温下是无定形高弹性物质。高弹性物质。反反式式反式反式-1,4-聚异戊二烯也称杜仲胶聚异戊二烯也称杜仲胶，分子链有序，易结晶，通常温度下分子链有序，易结晶，通常温度下为硬质固体。为硬质固体。弹性佳，在通用橡胶里仅次于顺丁橡胶；弹性佳，在通用橡胶里仅次于顺丁橡胶；强度较高，加工性能好强度较高，加工性能好 具有具有最好的综合力学性能和加工性能最好的综合力学性能和加工性能，广泛应用于轮胎、，广泛应用于轮胎、胶管、胶带等各种工业橡胶制品，是用途最广的橡胶品种。胶管、胶带等各种工业橡胶制品，是用途最广的橡胶品种。现在学习的是第52页，共99页丁苯橡胶丁苯橡胶SBR抗湿滑性能好，对路面的抓着力大抗湿滑性能好，对路面的抓着力大，且具有一定的耐磨性，且具有一定的耐磨性，是轮胎胎面胶的好材料。是轮胎胎面胶的好材料。主要应用于轮胎工业，也适合于胶管、胶带、胶鞋以及主要应用于轮胎工业，也适合于胶管、胶带、胶鞋以及其他橡胶制品。其他橡胶制品。高高St的的SBR适合制造高硬度质轻的制品，如鞋底、滑冰适合制造高硬度质轻的制品，如鞋底、滑冰轮、铺地材料、硬质胶管等。轮、铺地材料、硬质胶管等。现在学习的是第53页，共99页丁腈橡胶丁腈橡胶NBR 目前用量最大的特种合成橡胶目前用量最大的特种合成橡胶 丙烯腈含量提高，大分子极性增加，内聚能密度提高，加丙烯腈含量提高，大分子极性增加，内聚能密度提高，加工性能变好，硫化速度加快，耐热、耐磨性能、工性能变好，硫化速度加快，耐热、耐磨性能、气密性气密性提高，提高，但弹性降低，耐寒性能下降。但弹性降低，耐寒性能下降。属于非结晶性的极性不饱和橡胶，耐油性仅次于聚硫橡胶、属于非结晶性的极性不饱和橡胶，耐油性仅次于聚硫橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶。氟橡胶、丙烯酸酯橡胶。用途：耐油制品，耐油胶管、胶辊、密封圈、贮槽用途：耐油制品，耐油胶管、胶辊、密封圈、贮槽衬里等。衬里等。现在学习的是第54页，共99页由硅氧烷与其他有机硅单体共聚而成分子。由硅氧烷与其他有机硅单体共聚而成分子。Si-O柔顺性好，柔顺性好，分子内、分子间的作用力小，硅橡胶属于一种半无机的饱和、分子内、分子间的作用力小，硅橡胶属于一种半无机的饱和、杂链、非极性弹性体；杂链、非极性弹性体；优异的耐高、低温性能优异的耐高、低温性能，所有橡胶中最宽的工作温度范围，所有橡胶中最宽的工作温度范围（-100350）；）；优异的耐老化优异的耐老化（热氧、臭氧、气候）性能，（热氧、臭氧、气候）性能，极好的疏水性极好的疏水性及电绝缘性及电绝缘性，并具有低表面能和表面张力；，并具有低表面能和表面张力；R、R1、R2为甲基、乙烯基、氟原子、氰为甲基、乙烯基、氟原子、氰基、苯基等基、苯基等广泛应用于宇航工业、电子、电气工业的防震、防潮灌封广泛应用于宇航工业、电子、电气工业的防震、防潮灌封材料，汽车工业的密封件和医疗卫生制品等材料，汽车工业的密封件和医疗卫生制品等硅橡胶硅橡胶现在学习的是第55页，共99页纤维（纤维（Fiber）：一般是指细而长的材料。）：一般是指细而长的材料。纤维具有弹性模量大，塑性形变小，强度高等特点，有纤维具有弹性模量大，塑性形变小，强度高等特点，有很高的结晶能力，分子量小，一般为几万。很高的结晶能力，分子量小，一般为几万。8.4.3 纤维纤维现在学习的是第56页，共99页纤纤维维天天然然纤纤维维化化学学纤纤维维植物纤维植物纤维:棉、麻棉、麻动物纤维动物纤维:毛、蚕丝毛、蚕丝矿物纤维矿物纤维:石棉合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维涤纶涤纶锦纶锦纶腈纶腈纶丙纶丙纶维纶维纶氯纶氯纶六六大大纶纶特种合特种合成纤维成纤维现在学习的是第57页，共99页主要合成纤维品种 学名 商品名 聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)涤纶、Terylene、Dacron 聚