塑料基本知识精品文稿.ppt
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1、塑料基本知识第1页,本讲稿共44页引言引言塑料与我们的生活息息相关,塑胶制品美观、耐用、轻便、价廉已经应用到了我们生活的几乎每一个领域。今天,很高兴与大家分享对塑料的一些认识,知其然还知其所以然,让咱们从微观上了解塑料的特性以及形成这些特性的原因,请大家回忆下中学的化学知识,咱们共同探讨。第2页,本讲稿共44页引言引言高分子并不是高深名词,指的是分子量比较大的物质(10000以上)(注意水分子分子量18,氧气32,二氧化碳44)高分子物质无处不在,天然的蛋白质、羊毛、树脂都是高分子。人工合成的塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂都是高分子物质。下面我们主要说说塑料。第3页,本讲稿共44页塑料是什么塑
2、料是什么 塑料是指以合成树脂为主要成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分,在加工过程中能流动成型的材料。塑料为合成的高分子化合物,可以自由改变形体样式。塑料是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。第4页,本讲稿共44页树脂和助剂树脂和助剂树脂:树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态,有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲,可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。助剂:在工业生产中,为改善生产过程、提高产品质量和产量,或者为赋予产品某种特有的应用性能所添加
3、的辅助化学品。又称添加剂。第5页,本讲稿共44页所谓树脂:塑料的主要成分,决定了塑料的基本特性;所谓助剂:为了改善塑料的性能特性或加工成型条件而加入的小分子物质;举例:为了使材料有阻燃的特性,可以加入阻燃剂;为了改善材料成型时的流动性,可以加入增塑剂。助剂与改性不同:对塑料改性的组分一般与原组分共聚,构成材料的主要成分,以改变材料的基本特性。第6页,本讲稿共44页定义聚合物定义聚合物POLYMER是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物,也称为高分子、大分子聚合物等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的,因此也常被称为聚合物或高聚物
4、,用于聚合的小分子则被称为“单体”。第7页,本讲稿共44页聚合物的命名聚合物的命名最简单最基本的命名:PE 聚乙烯 P-聚合物英文字母第一个,E-乙烯PS 聚苯乙烯P-聚合物英文字母第一个,S-苯乙烯ABS A-丙烯氰 B-丁二烯 S-苯乙烯丙烯氰,丁二烯,苯乙烯三元共聚物俗称PA聚酰胺 俗称尼龙 PET聚对苯二甲酸乙二醇酯 俗称涤纶PMMA聚甲基丙烯酸甲酯 俗称有机玻璃第8页,本讲稿共44页聚合物的降解聚合物的降解聚合物分解成小分子物质的过程称为降解(为什么我们要整治白色污染?白色污染起初见于一次性饭盒(发泡塑料成型而成),现泛指塑料垃圾的污染,因为高聚物难以降解成小分子物质,也不能被微生物
5、分解,通过焚烧处理也会造成很大的大气污染,所以整治白色污染,发展可降解技术意义非常重大)第9页,本讲稿共44页均聚与共聚均聚与共聚分子链只有一种单体构成的聚合物称为均聚物(如PE、PP、PS)分子链有两种或两种以上单体构成的聚合物称为共聚物(典型例子ABS、AS)聚合物的改性原理就是在原来的高分子链中,通过接枝、嵌段共聚使新的单体参与到原来的分子中去,形成新的分子链,从而赋予材料新的性能。如:PS由于分子链中有刚性的苯环,材质较脆,抗冲击性能差,加入丁二烯(一种橡胶)改性后,材料被赋予高抗冲击性能,称之为HIPS。第10页,本讲稿共44页来源来源当今世界上作为材料使用的大量高分子化合物,是以煤
6、、石油、天然气等为起始原料制得低分子有机化合物,再经聚合反应而制成的。这些低分子化合物称为“单体”,由它们经聚合反应而生成的高分子化合物又称为高聚物。通常将聚合反应分为加成聚合和缩合聚合两类,简称加聚和缩聚。第11页,本讲稿共44页石油分馏出来的低分子不饱和稀烃、芳香烃是高分子材料的主要来源其中乙烯(CH2CH2)是石化工业最重要的基础原料,其产量及技术水平的高低是衡量一个国家石化工业高低的标准。第12页,本讲稿共44页合成合成加聚反应(聚乙烯)加聚反应多见于不饱和键打开加成,以及环形分子开环聚合第13页,本讲稿共44页这是一个典型的加成聚合反应(加聚)乙烯为单体n表示n个分子参加聚合反应,n
7、即聚合度双键打开加成为聚乙烯聚合物的合成聚合物的合成第14页,本讲稿共44页2.缩聚反应缩聚反应(酚醛树脂酚醛树脂)OH OHn +nH-C-H CH2 n +nH2O O 催化剂聚合物的合成聚合物的合成多见与单体间有互相反应的官能团,如:酸和多见与单体间有互相反应的官能团,如:酸和醇缩合成酯醇缩合成酯第15页,本讲稿共44页聚合物的合成工艺与我们关系不大,不做赘述,直观的讲:金发合成原料,毅昌成型产品。因为公司用到阻燃HIPS,所以着重谈谈助剂中的阻燃剂第16页,本讲稿共44页阻燃剂阻燃剂又称难燃剂,耐火剂或防火剂。赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂助剂。阻燃机理:阻燃剂是通过若干机理发挥其阻
8、燃作用的,如吸热作用(吸收热量是温度降低)、覆盖作用(覆盖于材料表面阻燃)、抑制链反应(降低材料的反应活性)、不燃气体的窒息作用(产生不燃气体,使材料与氧气隔绝)等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。第17页,本讲稿共44页分子量聚合物单体一般都是气态、液态,无机械性能可言,聚合后却能达到木材、水泥、甚至钢铁的机械强度,可见分子量大给材料带来优异的力学性能,但是随着分子量的增大,熔融状态下流动性差,成型难度增加,所以要兼顾材料使用性能与加工性能,控制分子量;如橡胶,我们甚至要打断分子链,以控制其分子量。第18页,本讲稿共44页分子量分布高分子材料中并不是每个分子的分子量都相等,有高
9、有低,我们常说的分子量指的仅是一个平均值。分子量的分布就是各分子量的分子在材料中所占的比重。分子量的分布主要反映与流动相关的性能。具有相等平均分子量的树脂,宽分子量分布的在加工过程显示了比窄分子量分布的树脂具有更好的流动性。(增塑剂原理,举例橡胶)第19页,本讲稿共44页分子链的构型与构象构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。(丁二烯有顺反两种构型,顺式构型即是顺丁橡胶,反式构型分子链规整,结晶。可以作为塑料使用)构象:由CC单键旋转而产生的原子或基团在空间排列的无数特定的形象称为构象。这就牵涉到分子链的柔顺性问题。(聚苯乙烯分子中含苯环,分子链呈刚性,所以宏观上聚苯乙烯硬而且脆,
10、耐冲击性能差,如:PS做的CD、磁带包装盒摔在地上很容易开裂)第20页,本讲稿共44页支化与交联支化与交联1.支链2.交联:由线型或支化高分子通过支链或化学键相连转变成三维网状高分子的过程。(交联聚维酮、交联聚丙烯酸)3.互穿:一种不同于支化、交联、共聚的反应形成的互穿聚合网络。(简称IPN)4.端基:是指高分子链终端的化学基团。(热稳定)短支链长支链第21页,本讲稿共44页支化指的是高分子链有如同树枝状的分支。(如:高度支化的PE常态下是粘稠的液体或弹性体,未支化的PE分子间能结晶,是一种很好的塑料)交联:注意交联的难可逆性,如酚醛树脂,分子间交联后形成体型分子,分子间难以移动,材料不可再塑
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