第4章 高分子材料PPT讲稿.ppt
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1、第4章高分子材料第1页,共56页,编辑于2022年,星期一第4 4章 高分子材料内容提要:本本章简要阐述常用工程塑料的性能特点及其章简要阐述常用工程塑料的性能特点及其应用。一般介绍合成纤维、橡胶的性能特点和用应用。一般介绍合成纤维、橡胶的性能特点和用途。途。学习目标:熟悉熟悉常用工程塑料的特性及应用。常用工程塑料的特性及应用。了解合成纤维、橡胶的性能特点和用途。了解合成纤维、橡胶的性能特点和用途。第2页,共56页,编辑于2022年,星期一4.14.1 工程塑料工程塑料 塑料塑料 以有机合成树脂为主要组成的高分子以有机合成树脂为主要组成的高分子材料。可在加热、加压条件下塑制成型,故称材料。可在加
2、热、加压条件下塑制成型,故称塑料。塑料。塑料以有机合成树脂为基础,加入添加塑料以有机合成树脂为基础,加入添加剂所组成。剂所组成。第3页,共56页,编辑于2022年,星期一4.1.1 4.1.1 塑料的组成塑料的组成 一、合成树脂 高分子化合物:如酚醛树脂、聚乙烯等,是塑高分子化合物:如酚醛树脂、聚乙烯等,是塑料的主要组成,也起粘接剂作用。料的主要组成,也起粘接剂作用。二、添加剂 (1)(1)填料或增强材料填料或增强材料 起增强作用。起增强作用。(2)(2)固化剂固化剂 使树脂具有体型结构,成为使树脂具有体型结构,成为较坚硬和稳定的塑料制品。较坚硬和稳定的塑料制品。(3)(3)增塑剂增塑剂 提高
3、树脂可塑性和柔性。提高树脂可塑性和柔性。(4)(4)稳定剂稳定剂 防止塑料过早老化。防止塑料过早老化。第4页,共56页,编辑于2022年,星期一4.1.2 4.1.2 塑料的分类塑料的分类 一、按树脂的性质分类 1.1.热塑性塑料热塑性塑料 加热时软化并熔融,可塑造成形,冷却后成加热时软化并熔融,可塑造成形,冷却后成型并保持既得形状,该过程可反复进行。型并保持既得形状,该过程可反复进行。如:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺如:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼尼龙龙)、聚甲醛、聚碳酸脂等。、聚甲醛、聚碳酸脂等。加工成形简便,具有较高的机械性能,但加工成形简便,具有较高的机械性能,但耐热性和刚
4、度较低。耐热性和刚度较低。2.2.热固性塑料热固性塑料 初加热时软化,可塑造成形,但固化后再加热初加热时软化,可塑造成形,但固化后再加热将不再软化将不再软化,也不溶于溶剂。也不溶于溶剂。如:酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯如:酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯 耐热性高,受压不易变形,有一定强度和耐热性高,受压不易变形,有一定强度和刚度,较脆。刚度,较脆。第5页,共56页,编辑于2022年,星期一 二、按使用范围分类1.1.通用塑料通用塑料 应用范围广、生产量大的塑料品种。应用范围广、生产量大的塑料品种。聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、酚醛塑料和聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、酚醛塑料和氨基塑料等,产量约占
5、塑料总产量的四分之三以氨基塑料等,产量约占塑料总产量的四分之三以上。上。2.2.工程塑料工程塑料 综合工程性能综合工程性能(机械性能、耐热耐寒性能、耐蚀机械性能、耐热耐寒性能、耐蚀性和绝缘性能等性和绝缘性能等)良好的各种塑料。良好的各种塑料。如聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯和如聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯和ABSABS等。等。3.3.耐热塑料耐热塑料 能在较高温度(能在较高温度(100 100 200 200)工作。)工作。聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有机硅树脂、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有机硅树脂、环氧树脂等。环氧树脂等。第6页,共56页,编辑于2022年,星期一一、热塑性塑料1.1.聚乙烯聚乙烯(PE
6、)(PE)由乙烯单体聚合而成。由乙烯单体聚合而成。4.1.3 4.1.3 常用工程塑料常用工程塑料 老师提示:老师提示:重点内容重点内容 高压聚乙烯高压聚乙烯 相对分子质量、结晶度和密度较低,质地柔软。相对分子质量、结晶度和密度较低,质地柔软。制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。低压聚乙烯低压聚乙烯 质地刚硬,耐磨性、耐蚀质地刚硬,耐磨性、耐蚀性及电绝缘性较好。性及电绝缘性较好。制造塑料管、板材、承载制造塑料管、板材、承载不高的零件,如齿轮、轴承。不高的零件,如齿轮、轴承。聚乙烯管聚乙烯管第7页,共56页,编辑于2022年,星期一 2.2.聚丙烯聚丙烯(PP)(PP)由
7、丙烯单体聚合而成。由丙烯单体聚合而成。刚性大刚性大,强度、硬度和弹性高于聚乙烯。强度、硬度和弹性高于聚乙烯。密度小,仅为密度小,仅为0.90 g/cm0.90 g/cm3 30.91 g/cm0.91 g/cm3 3,常常用塑料中最轻。用塑料中最轻。耐热性良好耐热性良好,长期使用温度为长期使用温度为100 100 110 110。优良的电绝缘性能和耐蚀性能,在常温下能耐优良的电绝缘性能和耐蚀性能,在常温下能耐酸、碱。酸、碱。聚丙烯的冲击韧性差,耐低温及抗老化性聚丙烯的冲击韧性差,耐低温及抗老化性也差。也差。第8页,共56页,编辑于2022年,星期一 聚丙烯的应用:聚丙烯的应用:制作某些零部件,
8、如法兰、齿轮、风扇叶制作某些零部件,如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、把手及壳体等,还可制作化工管轮、泵叶轮、把手及壳体等,还可制作化工管道、容器、医疗器械等。道、容器、医疗器械等。聚丙烯制成电容器外皮聚丙烯制成电容器外皮聚丙烯管子聚丙烯管子第9页,共56页,编辑于2022年,星期一 3.3.聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)(PVC)由乙炔和氯化氢合成氯乙烯,再聚合而成。由乙炔和氯化氢合成氯乙烯,再聚合而成。硬质聚氯乙烯硬质聚氯乙烯具有较高的机械强度和较好的具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。耐蚀性。制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液体输送管、贮槽、离心泵
9、、通风机和接头气体液体输送管、贮槽、离心泵、通风机和接头等。等。软质聚氯乙烯软质聚氯乙烯 增塑剂加入增塑剂加入30%30%4040时,时,制得软质聚氯乙烯,伸长率大,制品柔软,具有制得软质聚氯乙烯,伸长率大,制品柔软,具有良好的耐蚀性和电绝缘性。良好的耐蚀性和电绝缘性。制成薄膜,用于工业包装、农业育秧和日用制成薄膜,用于工业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等,制作耐酸耐碱软管、导线绝缘层雨衣、台布等,制作耐酸耐碱软管、导线绝缘层等。等。第10页,共56页,编辑于2022年,星期一 4.4.聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)由苯乙烯单体聚合而成。由苯乙烯单体聚合而成。刚度大、耐蚀性好、电绝缘性好。刚
10、度大、耐蚀性好、电绝缘性好。缺点是抗冲击性差,易脆裂、耐热性不高。缺点是抗冲击性差,易脆裂、耐热性不高。应用:应用:制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴;制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴;电子工业中的仪表零件、设备外壳;电子工业中的仪表零件、设备外壳;化工中的储槽、管道、弯头;化工中的储槽、管道、弯头;车辆上的灯罩、透明窗;车辆上的灯罩、透明窗;电工绝缘材料等。电工绝缘材料等。第11页,共56页,编辑于2022年,星期一 5.ABS 5.ABS塑料塑料 ABS ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。物。具有具有 硬、韧、刚硬、韧、刚 的特性,综合机械
11、性能良的特性,综合机械性能良好,好,尺寸稳定,容易电镀和易于成形。尺寸稳定,容易电镀和易于成形。耐热性较好,在耐热性较好,在40 40 的低温下仍有一定的的低温下仍有一定的机械强度。机械强度。第12页,共56页,编辑于2022年,星期一 ABS ABS塑料应用:塑料应用:制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储槽制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表盘、蓄电池槽、水箱外壳等。内衬、电机外壳、仪表盘、蓄电池槽、水箱外壳等。在汽车零件上的应用发展很快,如作挡泥在汽车零件上的应用发展很快,如作挡泥板、扶手、热空气调节导管、小轿车车身。板、扶手、热空气调节导管、小轿车车身。制作纺织
12、器材、电讯器件。制作纺织器材、电讯器件。摩托车挡泥板摩托车挡泥板第13页,共56页,编辑于2022年,星期一 6.6.聚酰胺聚酰胺(PA)(PA)又称尼龙或锦纶又称尼龙或锦纶,二元胺与二元酸缩合而二元胺与二元酸缩合而成,或由氨基酸脱水成内酰胺再聚合而得,有成,或由氨基酸脱水成内酰胺再聚合而得,有尼龙尼龙610610、6666、6 6等多个品种。等多个品种。良好的韧性,强度较高;良好的韧性,强度较高;具有优异的耐磨性和自润滑性能;具有优异的耐磨性和自润滑性能;耐蚀性好,如耐水、油、一般溶剂、许多耐蚀性好,如耐水、油、一般溶剂、许多化学药剂,抗霉、抗菌,无毒;化学药剂,抗霉、抗菌,无毒;成形性能好
13、。成形性能好。第14页,共56页,编辑于2022年,星期一 聚酰胺的应用:聚酰胺的应用:制造耐磨耐蚀零件,如轴承、齿轮、螺钉、制造耐磨耐蚀零件,如轴承、齿轮、螺钉、螺母等。螺母等。尼龙轴套尼龙轴套 尼龙拉杆尼龙拉杆第15页,共56页,编辑于2022年,星期一 7.7.聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)(PC)聚碳酸酯誉称聚碳酸酯誉称 透明金属透明金属,具有优良的综合性能。冲击韧性和延性突出,具有优良的综合性能。冲击韧性和延性突出,在热塑性塑料中是最好的;弹性模量较高,不受温在热塑性塑料中是最好的;弹性模量较高,不受温度的影响;度的影响;抗蠕变性能好,尺寸稳定性高;抗蠕变性能好,尺寸稳定性高;透明度高,可
14、染成各种颜色;透明度高,可染成各种颜色;吸水性小;吸水性小;绝缘性能优良,在绝缘性能优良,在10 10 130 130 间介电常间介电常数和介质损耗近于不变。数和介质损耗近于不变。第16页,共56页,编辑于2022年,星期一 聚碳酸酯的应用:聚碳酸酯的应用:制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。电绝缘性能高,制造垫圈、垫片、套管、电绝缘性能高,制造垫圈、垫片、套管、电容器等绝缘件,仪器仪表的外壳、护罩。电容器等绝缘件,仪器仪表的外壳、护罩。光盘光盘 透明性好,制造光盘。透明性好,制造光盘。在航空及宇航工业中,在航空及宇航工业中,是制造信号灯、挡风玻璃,是制造信号灯
15、、挡风玻璃,座舱罩、帽盔等的重要材座舱罩、帽盔等的重要材料。料。第17页,共56页,编辑于2022年,星期一 氟塑料比其它塑料的优越性是:氟塑料比其它塑料的优越性是:耐高、低温耐高、低温,耐腐蚀耐腐蚀,耐老化和电绝缘性能很好耐老化和电绝缘性能很好,吸水性和摩擦系数低吸水性和摩擦系数低,聚四氟乙烯(聚四氟乙烯(F-4F-4)俗称塑料王)俗称塑料王,具有非常优具有非常优良的耐高、低温性能。良的耐高、低温性能。缺点是强度低缺点是强度低,冷流性强。冷流性强。8.8.氟塑料氟塑料第18页,共56页,编辑于2022年,星期一 氟塑料的应用:氟塑料的应用:制作减摩密封零件。制作减摩密封零件。化工耐蚀零件与热
16、交换器。化工耐蚀零件与热交换器。高频或潮湿条件下的绝缘材料。高频或潮湿条件下的绝缘材料。氟塑料制隔膜阀氟塑料制隔膜阀 氟塑料制管道补偿器氟塑料制管道补偿器第19页,共56页,编辑于2022年,星期一 9.9.聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)即有机玻璃。即有机玻璃。有机玻璃的透明度比无机玻璃还高有机玻璃的透明度比无机玻璃还高,透光率透光率达达92%;92%;密度只有无机玻璃的一半密度只有无机玻璃的一半,为为1.18 g/cm1.18 g/cm3 3。机械性能比普通玻璃高得多机械性能比普通玻璃高得多(与温度有关与温度有关)。制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。制造仪表护罩
17、、外壳、光学元件、透镜等。有机玻璃顶棚有机玻璃顶棚第20页,共56页,编辑于2022年,星期一 二、热固性塑料1.1.酚醛塑料酚醛塑料(PE)(PE)由酚类和醛类缩聚合成酚醛树脂由酚类和醛类缩聚合成酚醛树脂,再加入添加剂再加入添加剂而制得。一般为热固性塑料。而制得。一般为热固性塑料。具有一定的机械强度和硬度具有一定的机械强度和硬度,耐磨性好;耐磨性好;绝缘性良好绝缘性良好,耐热性较高,耐蚀性优良。耐热性较高,耐蚀性优良。缺点是性脆,不耐碱。缺点是性脆,不耐碱。第21页,共56页,编辑于2022年,星期一 酚醛塑料的应用:酚醛塑料的应用:制作插头、开关、电话机、仪表盒制作插头、开关、电话机、仪表
18、盒 汽车刹车片、内燃机曲轴皮带轮汽车刹车片、内燃机曲轴皮带轮 纺织机和仪表中的无声齿轮纺织机和仪表中的无声齿轮 化工用耐酸泵日用用具化工用耐酸泵日用用具酚醛塑料制品酚醛塑料制品第22页,共56页,编辑于2022年,星期一 2.2.环氧塑料环氧塑料(EP)(EP)环氧树脂加入固化剂后形成的热固性塑料。环氧树脂加入固化剂后形成的热固性塑料。强度较高,韧性较好;强度较高,韧性较好;尺寸稳定性高和耐久性好;尺寸稳定性高和耐久性好;具有优良的绝缘性能;耐热、耐寒;具有优良的绝缘性能;耐热、耐寒;化学稳定性很高;化学稳定性很高;成形工艺性能好;成形工艺性能好;胶粘能力强,对各种材料都有很好的胶粘能力。胶粘
19、能力强,对各种材料都有很好的胶粘能力。第23页,共56页,编辑于2022年,星期一 环氧塑料的应用:环氧塑料的应用:用于制作塑料模具、印刷线路板,灌封电器用于制作塑料模具、印刷线路板,灌封电器元件,配制飞机漆、油船漆、罐头涂料、胶粘剂。元件,配制飞机漆、油船漆、罐头涂料、胶粘剂。环氧塑料导弹涂料环氧塑料导弹涂料 环氧塑料地面环氧塑料地面第24页,共56页,编辑于2022年,星期一4.24.2 合成纤维合成纤维 用作衣料等生活用品用作衣料等生活用品 用于汽车、飞机轮胎帘子线用于汽车、飞机轮胎帘子线 渔网、索桥、船缆、降落伞及绝缘布渔网、索桥、船缆、降落伞及绝缘布合成纤维合成纤维 以石油、天然气、
20、煤和石灰以石油、天然气、煤和石灰石等为原料,经过提炼和化学反应合石等为原料,经过提炼和化学反应合成高分子化合物,再经过熔融或溶解成高分子化合物,再经过熔融或溶解后纺丝制得的纤维。后纺丝制得的纤维。强度高、密度小、弹性好;强度高、密度小、弹性好;耐磨、耐酸碱性好耐磨、耐酸碱性好 不霉烂、不怕虫蛀等特点。不霉烂、不怕虫蛀等特点。第25页,共56页,编辑于2022年,星期一4.2.1 4.2.1 合成纤维的生产方法合成纤维的生产方法 一、单体制备和聚合原料原料:石油、天然气、煤和石灰石石油、天然气、煤和石灰石 单体制备:单体制备:分馏、裂化和分离得到有机低分分馏、裂化和分离得到有机低分子化合物,如苯
21、、乙烯、丙烯、苯酚等。子化合物,如苯、乙烯、丙烯、苯酚等。聚合:聚合:在一定温度、压力和催化剂作用下,在一定温度、压力和催化剂作用下,聚合成高聚物,又称成纤高聚物。聚合成高聚物,又称成纤高聚物。第26页,共56页,编辑于2022年,星期一 二、纺丝 将成纤高聚物的熔体或浓溶液将成纤高聚物的熔体或浓溶液,用纺丝泵连续从用纺丝泵连续从喷丝头的毛细孔中挤出,成为细流。喷丝头的毛细孔中挤出,成为细流。在空气、水或特定的凝固溶中固化成为初生纤在空气、水或特定的凝固溶中固化成为初生纤维。维。合成纤维的纺丝方法有两大类:合成纤维的纺丝方法有两大类:熔体纺丝法熔体纺丝法 溶液纺丝法溶液纺丝法 第27页,共56
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