塑料材料和选择.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流塑料材料和选择.精品文档.第1章 塑料材料和选择塑料定义为：“主要原料是高分子聚合物（大部分是合成树脂），经人工制成有用的形状的固体，称做塑料，不包括纤维、橡胶、涂料、粘接剂等高分子物质。” 塑料分为热固塑料和热塑性两大类。热固性塑料，经受热而发生化学反应，当加热（加压）达到一定温度而硬化并固化。热固性塑料，一经加热固化后，再受也不能恢复到原来的状态；热塑性塑料，在受热后达一定温度则熔融软化流动，经冷却而固化。热塑性塑料，可反复加热熔化、冷却固化，材料的化学性能不变。 1.1塑料材料的性能 、特点、用途1.1.1热固性树脂热固性树脂不仅用做成

2、型材料，而且在粘接剂、油漆、涂料、表面处理剂等领域内获得广泛应用。与热塑性树脂对比，热固性塑料有如下优点：耐热性、力学性能、电性能、硬度、尺寸精度性优良；改变增加材料、填料以及树脂组成，其物理性能可大幅度变化；设计的自由度大，易于嵌入金属件和整体成型；所以，热固性树脂在机械工业、电气工业、汽车工业、机车造船工业、建筑机械等许多部门作为结构材料、电绝缘材料、耐腐蚀材料、耐热材料、层压材料而灵活应用别扭发挥着作用。顾名思义，热固性树脂具有受热硬化的性质，具硬化分为缩聚反应和加成聚合反应两种情况。表1-1-1中按硬化反应类型做了汇总。当由于缩聚反应而硬化时，因为有水或甲醇等低分子物分离出来，所以要求

3、成型压力高，并且视具体情况还要排气。表1-1-1 热固性树脂及其成型方法热固性树脂成型方法增强材料填料硬化种类压缩传递层压注射真空成型浇注手糊缩聚反应酚醛树脂脲醛树脂三聚氰胺树脂呋喃树脂硅树脂玻璃纤维碳纤维有机纤维天然纤维石棉纤维金属纤维碳酸钙滑石云母矾土碳黑木粉加成聚合反应环氧树脂不饱和聚脂树脂烯丙树脂晶须 纸其它玻璃片中空微球硅球 ：应用多；：应用少；：未应用。对于热固性树脂的成型，由于使材料在模具没流动和赋形，然后发生不可逆硬化反应，所以除材料流动性能和热能之外，硬化特性也是成型过程的重要因素，相反，对于热塑性树脂的成型，材料的冷却固化只不过是物理变化，仅考虑流变性能和热性能即可。1.1

4、.1.1酚醛树脂 酚醛树脂是由苯酚、甲酚、二甲酚等酚类化合物和甲醛经加热缩聚得到热固性树脂。a. 性能和特点酚醛树脂可不添加任何添加剂，直接制成制品。如果添加填料等简单的添加剂，能够改善酚醛树脂的不同性能。酚醛树脂中添加填料，不仅起到增量的作用，还能得到我们所要求的某些特殊性能。表1-1-2所示为成型用不同填料的特点。表1-1-2 成型用不同填料的特点材料特点缺点主要用途木粉（小橡子、白桦木、白杨、枫树等的木粉填料）细度为80目左右价廉；能和树脂充分混合，得到一般性能耐油、耐水性能差，得不到性能良好制品一般成型用各种纤维屑力学性能好，得到耐冲击性能制品混炼操作困难；比体积大，材料质量不稳定机械

5、方面用石棉耐水、耐热、耐药品性能好、尺寸稳定性能好相对密度大，混炼操作非常困难耐热方面用云母优异的电性能，良好的耐热性能和树脂亲和性能差，力学性能不好电器方面用二氧化硅良好的耐酸性、耐水性能、电性能相对密度大，模具表面易磨损变粗，不光洁耐热方面、电器方面用滑石粉良好的耐酸性能、电性能模具表面易磨损，制品不易脱模电器方面用化学纤维良好的冲击性能、电绝缘性能、吸水性能价格昂贵；成型收缩率大，热变形温度低高级绝缘方面表1-1-3所示为酚醛树脂的一般性能。酚醛树脂具有价格低廉，成型和二次机加工容易，良好的电绝缘性能、力学性能及尺寸稳定性，优越的耐热性能和热变形温度等优点，不足之处在于：得不到无色制品，

6、限制了制品着色，耐碱性差，耐电弧性能比脲酚树脂和三聚氰胺树脂差。b.用途主要产品有：配电用制品（配电盘、开关配线零件）、插座、插头、开关盖、蓄电池盒、电话机、收音机等。层压制品，由纸和布作基材的印刷线路的绝缘板、电气和通讯相关的绝缘材料、安全帽、轴承等制品。表1-1-4所示为不同基材层压板的用途。表1-1-3 酚醛树脂的一般性能性能ASTM实验法酚醛树脂非填充木粉和棉条填充石棉填充云母填充玻璃纤维填充成型性压制成型温度/C压制成型压力/MPa压缩比成型收缩率/%相对密度比体积/（m/kg）折射率拉伸强度/MPa相对伸长率/%拉伸弹性模量/MPa压缩强度弯曲强度/MPa冲击强度（缺口Izod）/

7、（J/m）硬度（洛氏）热系数/4.17W/（m.h. C）比热容/4.18kJ/（kg. C）热膨胀系数/（10-5/C）耐热温度（连续）/C热变形温度/CD792D792D524D638D651D638D638D695D790D256D785C117D696D648可13216014.128.12.02.50.0100.0121.251.308007711.51.749.256.21.01.55272.5562470.3210.984.4106.50.10.2M124M128360.380.422.56.0121116127优14319314.128.12.14.40.0040.0091.3

8、21.4575769045.770.30.40.8562411951154.7253.159.884.40.130.3M98M120470.350.43.04.5177182127171良13219314.128.12.0140.00050.0041.450.9.69052738.752.70.180.50703021090140.6246.156.293.40.141.85M96M1158220.280.320.84177260149204可13817714.128.12.12.70.00050.0051.651.9360652145.749.20.130.52109035150175.82

9、10.956.284.40.160.3M100M11010140.280.321.92.6121149149177良13817714.128.12100.0010.0041.751.9557251335.284.30.223199119.5281.270.3421.80.162.65M95M1009110.81.6177260149316电阻率（50%R.H23 ）/ .cmD257101010101.22*101010耐电压强度（短时间3.16mm厚）/（KV/mm）D14911.815.711.815.713.815.711.813.016.116.99.813.85.114.6击穿电压强

10、度（调电压3.16mm厚）/（KV/mm）D1498.711.89.811.89.213.811.012.67.911.8相对介电常数60HzD1507.09.57.99.56.27.66.410.27.612.610.515.5HzD1507.07.57.89.26.07.59.07.17.87.99.7HzD150687.28.44.77.06.16.76.56.96.16.7介电损耗角正切60HzD1500.0350.0430.0300.0830.0190.0330.070.170.030.050.010.16HzD1500.0250.0350.0150.0360.0130.0340.0

11、70.030.050.010.16HzD1500.250.350.0270.0450.0320.0600.0410.0500.0360.0410.0500.065耐电弧性/sD4958015010014511018095135110150120180115125100200吸水率（24h 3.18mm厚）/%D5700.40.80.30.50.30.50.10.60.340.800.160.30.080.140.20.3燃烧速度D635自熄自熄自熄自熄不燃自熄自熄非常慢光老化退色稍有变色稍有变色稍有变色稍有变色稍有变色变暗色弱酸影响D543有一点无无有一点有一点有一点无无强酸影响D543分解、

12、表面侵蚀分解分解分解分解分解分解弱碱影响D543明显有一点无无无无有一点无无强碱影响D543分解侵蚀分解分解分解分解分解有机溶剂影响D543有一点无无无无无机械加工性可良良良良良良透明性透明、不透明乳光半透明半透明半透明半透明半透明半透明表1-1-4 不同基材层压板的用途类型基材用途备注电器和机械用纸、细纹布、尼龙布、缝纶布、玻璃布电机、变压器、车辆低压电器制品、通信机零件、配电盘具有优越的电绝缘性能、力学强度机械（冲击）零部件细纹布、粗纹布、玻璃布机械零部件、齿轮、轴承优异的冲击性能和拉伸屈伏强度耐热用玻璃布、石棉布强电和家用电器制品中隔热、保温用极佳的力学强度和耐热性能冲切加工用纸、细纹布

13、、缝纶布、尼龙布与通讯机相关的绝缘板、真空管座、家用电器零件用冲切加工法直接成型制品（常温或加热）印刷线路板用纸、铜箔收音机、电视机等印刷线路板配线用电路具有优异的粘贴铜箔性能、绝缘性能、冲切加工性能夹具用纸机械加工用优越的机加工性能和力学强度耐酸用纸、细纹补人造纺丝用筒、缠绕管极佳的耐酸性能、力学强度铸型件品主要有：低压成型、真空成型用的模型（塑料模型）、按钮、拉刀、烟嘴等制品。当用做塑料模型时，主要是应用在精度高的工装和简单的模型，其优点是：模型加工修理比较简单，不必进行模具表面的精加工，价格比钢材廉价。由于酚醛树脂具有优越的耐酸性能，用于涂料方面的应用主要是：耐酸容器衬里涂层，化学装置的

14、衬里、漆包线用的清漆、线圈等的图层。酚醛树脂应用于粘接剂方面主要是：砂轮、砂纸的粘接剂，翻砂用粘接剂。利用酚醛树脂在甲阶的可溶性，最早被应用于胶合板的粘接剂，使用合成橡胶、聚乙烯醇缩甲醛、尼龙等树脂改性的酚醛树脂粘接剂，应用于轻金属的粘接剂。1.1.1.2 脲醛树脂 由尿素和甲醛经缩聚得到的热固性树脂称做尿醛树脂，也称做尿素树脂。a.性能和特点脲醛树脂于酚醛树脂相比是无色的，能够得到外观漂亮、颜色鲜艳的成型品。由于脲醛树脂具有优异的耐电弧性能，而被应用于耐电弧性能高的电器制品中。脲醛树脂与酚醛树脂相比，不足之处在于：耐水性能差、耐老化性能差。但是，具有非常优越的耐溶性能、耐油性能，不会受到苯、

15、乙醇等各种溶剂和各种油类的溶解。脲醛树脂制作的粘接剂，具有优越的粘接力；制作的涂料涂膜光亮；还可制成无色透明和各种颜色的涂料，涂料干后无异味，耐水性能、耐热性能、耐溶剂性能优异，不会受到油类的溶解和污染。表115所示为脲醛树脂的一般性能。b.用途使用脲醛树脂，能够得到外观颜色鲜艳、价格低廉的制品，而被广泛应用于消费品中，如各种容器、餐具、按钮、收音机外客、配线用部件等制品。脲醛树脂作为粘接剂使用，主要用做：缝纫机台面、家具、玩具、车辆、船舶等木质部分的粘接，竹木制品的粘接。为了提高石膏模型的强度，将脲醛树脂作为石膏模型。 脲醛树脂和三聚氰胺树脂的性能性能ASTM试验法嬲醛树脂a-纤维素三聚氰胺

16、树脂非填充a-纤维素填充纤维素填充布丝填充石棉填充细纹布填充薄片状布填充（改性酚醛）成型性优良优良良良良良压制成型温度/137177149148138138143182135166138171135166149177压制成型压力/MPa14.156.214.135.110.556.210.542.228.156.27.949.228.126.528.156.2压缩比2.23.02.02.13.12.22.5472.12.5510510成型收缩率/%0.0060.0140.0110.0120.0110.0120.0050.0150.0060.0070.0050.0070.0030.0040.00

17、30.006相对密度D7921.471.521.481.471.521.451.521.501.551.702.21.51.5比体积/（cm/kg）D792681658667661658691658667646588500667667折射率D5421.541.56拉伸强度/MPaD638 D65142.291.449.291.435.263.349.263.338.749.256.273.842.273.8相对伸长率%0.51.00.60.90.60.30.450.60.80.6拉伸弹性模量/MPaD6387030105458436984277331365098421124811248压缩强度

18、/MPaD695175.8316.4282.8316.4175.8302.3234.5210.9246.1210.9210.9246.1175.8210.9弯曲强度/MPaD79070.3112.577.398.470.3112.563.380.991.463.377.384.4105.598.4119.5冲击强度（缺口Izod）/(J/m)D2560.130.20.1270.130.140.190.20.230.1480.20.080.530.580.74硬度（洛氏）D785M110M120M110M126M115M125M110M120M115传热系数/*4.17W/m.h.cC11771

19、07106.58.5131710.610.1比热容/*4.18kj/(kg.c)0.40.4热膨胀系数/（*10/c）D6962.23.64.04.52.04.52.52.81.82.8耐热温度（连续）/c779999121121121204121121热变形温度/D648127148148210130129154191电阻率（50%R.H23 ）/ .cmD257101010101.22*101010耐电压强度（短时间3.16mm厚）/（KV/mm）D14911.815.711.815.713.815.711.813.016.116.99.813.85.114.6击穿电压强度（调电压3.16

20、mm厚）/（KV/mm）D1498.711.89.811.89.213.811.012.67.911.8相对介电常数60HzD1507.09.57.99.56.27.66.410.27.612.610.515.5HzD1507.07.57.89.26.07.59.07.17.87.99.7HzD150687.28.44.77.06.16.76.56.96.16.7介电损耗角正切60HzD1500.0350.0430.0300.0830.0190.0330.070.170.030.050.010.16HzD1500.0250.0350.0150.0360.0130.0340.070.030.05

21、0.010.16HzD1500.250.350.0270.0450.0320.0600.0410.0500.0360.0410.0500.065耐电弧性/sD4958015010014511018095135110150120180115125100200吸水率（24h 3.18mm厚）/%D5700.40.80.30.50.30.50.10.60.340.800.160.30.080.140.20.3燃烧速度D635自熄自熄自熄自熄不燃自熄自熄非常慢光老化退色稍有变色稍有变色稍有变色稍有变色稍有变色变暗色弱酸影响D543有一点无无有一点有一点有一点无无强酸影响D543分解、表面侵蚀分解分解分

22、解分解分解分解弱碱影响D543明显有一点无无无无有一点无无强碱影响D543分解侵蚀分解分解分解分解分解有机溶剂影响D543有一点无无无无无机械加工性可良良良良良良透明性透明、不透明乳光半透明半透明半透明半透明半透明半透明的增强材料，以粘合剂形式加入到石膏中，达到提高石膏模型的力学强度。 脲醛树脂制作的涂料，主要用做木工制品、工艺品等的涂饰。 浇铸型脲醛树脂，主要用做浇铸贝壳、金鱼、蝴蝶等动物的工艺品。1.1.1.3 三聚氰胺树脂 三聚氰胺树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚得到的热固性树脂。 a. 性能和特点 三聚氰氨树脂和脲醛树脂相同，为无色透明，可任意着色。三聚氰氨树脂具有比脲醛树脂优越的耐热性能和

23、阻燃性能，耐电弧性能、耐水性能、耐沸水煮沸性能与脲醛树脂相同，优于酚醛树脂。 三聚氰胺树脂用做木材粘接剂，具有高强度和长期使用性能。它不像酚醛树脂那样做木材粘接剂时，必须配制成乙醇水溶液和加入强酸性固化剂，而只需培植成水溶液就可以了。 三聚氰胺树脂本身为无色透明，用做涂料时，可配制成各种不同颜色。采用火焰喷涂，能够得到表面硬度高、呈珐琅状、光泽的涂膜。 三聚氰胺树脂可制成具有高光泽、硬度大、优越的耐磨性能、耐热性能（120c）、阻燃性能、耐水性能、耐药品性能、表面呈美丽色彩和印刷花纹的装饰板。表1-1-5所示为三聚氰胺树脂的一般性能。 b. 用途 三聚氰胺树脂可用于餐具类、机械零件以及耐电弧性

24、能的点火器、聚光灯等方面的使用。 三聚氰胺树脂用做粘接剂时，与脲醛树脂相同，主要应用于要求具有耐水性能、耐老化性能的制品。 三聚氰胺树脂涂料应用于汽车、自行车、电机、缝纫机、电风扇、冰箱等的表面涂饰。 三聚氰胺树脂装饰板可用做车辆、船舶、公寓、医院、剧院等的墙板、天花板、墙壁护板、调理台、化妆台等方面。1.1.1.4 聚酯树脂 聚酯树脂严格地说，称做不饱和聚酯树脂，是不饱和的醇酸树脂和乙烯基单体的混合物。聚酯树脂与酚醛树脂和脲醛树脂不同，在成型固化时，不产生气体状的副产物。为此，在成型加工时，不需大的成型压力。 a. 性能和特点 聚酯树脂通过玻璃纤维增强后，由于力学强度增大，而被应用于结构材料

25、方面比较多。因为树脂是液态，容易流动，又因为可在常温下硬化，所以适用手糊成型的特点。加上预聚物的制备比较容易，这就使聚酯树脂通过增强改性成为新型材料。选用适当的原料配合改性，可以提高聚酯树脂的耐热性、耐化学药品性等性能，力学性能和电性能也很好。不过一般来说，许多性能不如环氧树脂好。 b. 用途 聚酯树脂制成层压板和浇铸成型制品，可做成钓鱼杆、浴盆、洗物槽、导管、安全帽、把手、日用品，以及建筑用材、汽车零部件、电器制品等方面。使用聚酯树脂，通过浇铸法，将植物、昆虫封入树脂中，制成浇铸制品。还可制成油腻子、涂料底漆等。1.1.1.5 其他树脂 热固性树脂还有：环氧树脂、硅树脂、呋喃树脂、醇酸树脂等

26、。如表1-1-6所示。聚酯树脂和环氧树脂的一般性能表1-1-6性能ASTM试验法聚酯树脂环氧树脂玻璃纤维增强粒状、粉末状矿物填充石棉填充合成纤维填料非填充矿物质填料玻璃纤维填充预成型切断粗纺丝切断玻璃纤维织物成型性压制成型温度/c压制成型压力/Mpa压缩比成型收缩率/%相对密度比体积/（cm/kg)拉伸强度/Mpa相对伸长率/%拉伸弹性模量/Mpa压缩强度/Mpa弯曲强度/Mpa冲击强度（缺口lzod)/(J/m)硬度（洛氏）传热系数/4.17W/(m.h.c)比热容/4.18KJ/(kg.c)热膨胀系数/（105/c）耐热温度（连续）/c热变形温度/c电阻率（50%R.H23c）/.cmD7

27、92D792D638D651D638D638D695D790D785C177D696D468D257优771601.7614.100.0021.352.3740500175.8210.90.55.0564214060105.5210.970.3201.215.2M70M1202514917710优1381773.514.10.0020.0061.82.328.270.31124817575140.6210.984.4140.60.798.5608010160.252.53.31491777205手糊法室温12102.100.0021.52.1667476210.9353.10.52.01054

28、531635175.8351.5282562.42.6515.9M80M1201.53149177优72810.728.11.82.50.0040.0101.62.362543521.156.2351518278126.5175.842.270.30.1590.26607015250.253.55149177177218优1381603.524.12.02.50.0040.0071.6560731.649.2157.556.270.30.240.26M99232157优1381603.521.13.550.0050.0091.241.480771531.642.2140.6210.970.38

29、4.40.292.38149227116143优1351911.470.0020.0041.8853370.3229490.591.4140.6119.5149143优1381620.721.1230.0010.0051.62.0662548635.249.2126.5175.870.3105.50.130.2M1017182.55.0149260121232优1491662.135.2270.0010.0021.82.055550098.4210.9421371.2210.9267.1140.6421.84.2513.2M100M1087100.191.131662602042603.8性能

30、ASTM试验法聚酯树脂环氧树脂玻璃纤维增强粒状、粉末状矿物填充石棉填充合成纤维填料非填充矿物质填料玻璃纤维填充预成型切断粗纺丝切断玻璃纤维织物耐电压强度（短时间3.16mm厚）/（KV/mm)击穿电压强度（调电压3.16mm厚）/KV/mm)相对介电常数60Hz10 Hz10 Hz介电损耗角正切60Hz10 Hz10 Hz耐电弧性/s吸水率（24h 3.18mm厚）/%燃烧速度光老化弱酸影响强酸影响弱碱影响强碱影响有机溶剂影响机械加工性透明性D149D149D150D150D150D150D150D150D495D570D335D543D543D543D543D54313.819.73.86.

31、04.06.03.55.50.010.040.010.050.010.031201800.010.1慢、自熄有一点有一点侵蚀有一点侵蚀侵蚀有一点良半透明、不透明13.616.510.815.35.37.34.685.26.40.0110.0140.0030.0221202400.060.28慢、自熄变色有一点侵蚀有一点侵蚀有一点侵蚀无可不透明13.819.74.15.54.26.04.05.50.010.040.010.060.010.03601200.050.5慢、自熄有一点有一点侵蚀侵蚀侵蚀有一点良半透明、不透明13.817.711.813.85.15.75.06.24.65.50.009

32、0.060.010.030.0150.04751900.050.5慢、自熄无无侵蚀侵蚀分解无可不透明14.911.45.24.50.110.040.061380.14自熄无无有一点无有一点无良不透明14.415.713.013.83.83.73.60.0260.020.030.010.016851150.080.2中、自熄无无有一点无有一点无优不透明15.717.015.13.435.04.465.04.374.80.380.020.240.0220.2661541800.050.10自熄有一点褪色无侵蚀无无无良不透明13.015.713.84.44.24.15.40.0110.0190.01

33、31501800.1自熄有一点无无无有一点无良不透明 14.213.45.50.0871251400.050.95自熄有一点无无无无无良不透明1.1.2 热塑性树脂 热塑性树脂在常温下是具有相当强度和耐热性能的高分子聚合物，通常在一定温度下软化、熔融，一旦冷却便可定型，且恢复原有的强度。热塑性树脂由于原料或合成方法不同，可产生许多结构上及物性上相异的品种。可以把它们分为几类，如表1-1-7所示。其中烃类树脂是由石油裂解分离得到的乙烯（PE）、丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等直接聚合而得，所以价廉，并被大量使用，人们称它们为通用塑料。当聚合物的主链中含有酰胺-（-NHCO-）-、酯-（-OCO

34、-）-、醚-（O-）-、砜-（-SO -）-、碳酸酯-（-OCOO-）-、硫-（-S-）-等基团的线形结构的热塑性塑料，由于耐热、强度大，常被用在机械、建筑、国防工程上，如聚酰胺（PA6）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）等，被人们称为工程塑料。 表1-1-7 典型热塑性树脂的结构树脂名称符号结构烃类树脂结晶性树脂聚乙烯聚丙烯聚甲基戊烯聚四氟乙烯（氟树脂）乙烯四氟乙烯共聚物（氟树脂）聚偏二氟乙烯PEPPPTFEPTFEPVOF-（-CH非结晶性树脂聚苯乙烯聚丁二烯苯乙烯丁二烯共聚热塑性树脂PSPBSB极性烯类树脂聚氟乙烯聚偏二氟乙烯聚醋酸乙烯聚乙烯醇聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇缩醛 PVCPVD

35、CPVACPVAPMMA树脂名称符号结构极性烯类树脂聚乙烯醇丁醛PVB聚乙烯醇缩甲醛苯乙烯-丙烯腈共聚物EVA-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS离子共聚物IO甲基丙烯酸甲脂-苯乙烯共聚物MS甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS其他线行结构树脂聚甲醛(聚氧化甲烯)POM聚酰胺6(尼龙6)PA-6聚酰胺66(尼龙66)PA-66聚碳酸脂PC聚对苯二甲酸丁二醇脂PBTP（PBT）聚对苯二甲酸丁二醇脂PETP（PET）聚苯醚(改性树脂诺里尔)PPO聚砜PSF树脂名称符号结构其他线行结构树脂聚醚砜PESF聚芳脂（U-树脂）PAR聚酰亚胺PI聚酰胺亚胺PAI聚苯硫醚PPS聚氧化苯甲酰POB醋酸纤维素CA醋酪酸纤维素CAB赛璐珞（硝酸纤维素）赛璐玢1.1.2.1 聚氯乙烯树