塑料配方设计

热固性塑料13%其它热塑性塑料15%聚烯烃46%PET2%聚苯乙烯8%PVC16%

图 1 1995年世界重要合成高分子材料的比例

101490750LDPELLDPEHDPE16201950PPPSPVC其它热塑性树脂206010001910热固性树脂图 2 1995年重要树脂的产量（单位：万吨）

26654331775100514025941270美国日本德国意大利法国加拿大中国英国比利时澳大利亚357011110014027

图 3 1995年世界各国合成树脂产量（kt） 表 1 世界各国合成树脂花费比例(%)

建筑 包装 电子 运输 家具 农业 玩具 家庭 衣鞋 机械 医疗 其它 美国 20.8 27.6 4.7 5.4 4.4 37.1 日本 9.9 32 12 9 1.9 2.2 1.9 8.2 0.8 4.2 0.1 17.8 德国 28.6 24.8 8.1 5.9 7.2 1.2 3.3 20.9 加拿大意大年年夜 27 29 4 11 6 2 2 9 夜利 12.4 44.1 4.3 5.4 5.2 3.9 24.7 比利时 23.6 24.5 1 10.1 5 1.3 0.6 4.2 4.3 2.5 22 英国 23.2 35.8 10.7 4.6 4.8 3.1 4.2 3.3 1 1.8 2 2.5 瑞士 10.7 40.1 4.6 7.1 9 5.2 1.5 1.8 4.9 2.2 12.9

2

2.1

通用塑料

重要品种

➢ PP（等规度）：无规（APP），均聚(IPP)，嵌段共聚（C2,BPP）

CH2CHCH3n

表 2 不合流淌性APP和BPP的机能

聚丙烯品种 MFR 脆化温度，℃ Charpy冲击强度 混浊度，% 软化点，℃ 0.3 -5 8 40 无规共聚PP 0.5 -2 5 42 1.0 0 4 45 4.0 3 3 55 8.0 10 3 65 0.3 -25 35 70 嵌段共聚PP 0.5 -25 35 70 1.0 -20 20 70 4.0 -8 10 80 8.0 -3 7 85 140 表 3 均聚PP与共聚PP机能比较

PP品种 密度，g/cm3 拉伸屈从强度，MPa 曲折模量，MPa 洛氏硬度，R Izod缺口冲击强度，J/m 热变形温度（1.82MPa），℃ 脆性温度，℃

均聚PP 0.903 37.0 1900 102 48 58 -5 嵌段共聚PP 0.90 29.0 1350 40 500 62 -30 表 4 意大年夜利Molplen均聚PP的机能

D50G Q30G S30G T30G C30G X30G F30S V30G MFR 0.3 0.7 1.8 3 6 8 12 16 380 450 510 600 670 750 800 注塑流淌螺旋实320 验 FM 1400 TY 33 EY 14 Izod notched 23C 200 84 洛氏硬度 VST/A/50 HDT/B 150C老化 152 92 1500 1450 34 13 100 90 152 92 360 1450 35 12 65 90 153 94 360 1500 36 12 50 90 153 95 360 1600 37 12 45 94 154 96 360 1600 37 12 38 94 154 95 360 1700 38 11 35 97 155 97 360 1750 38 11 38 98 155 98 360 表 5 意大年夜利Molplen共聚PP的机能

MFR 注塑流淌螺EP-D60EP-Q30EP-S30EP-T30EP-C30EP-F30EP-H31R M R R R R RA 0.3 0.8 1.5 3.5 7 13 40 330 420 1300 30 15 300 82 150 90 450 1200 27 13 350 80 150 85 550 1300 29 12 150 81 150 88 680 1400 29 12 95 84 150 88 800 1450 29 12 75 88 150 90 >800 1450 29 11 70 90 150 90 旋实验 FM 1100 TY 27 EY 15 Izod notched >500 77 洛氏硬度 VST/A/50 150 HDT/B 90

表 6 QK 004000重要机能指标

编号 曲折模量 ISO 178 11 12 21 22 31 32 41 42 1000-1500 1500-2000 2000-2500 2500-3000 Charpy冲击强度ISO 179/1eU at 23℃ at –30℃ n.b. 50 n.b. 30 Charpy缺口冲击强度ISO 179/1eA at 23℃ at –30℃ 密度 屈从强度 VST/A/50 VST/B/50 HDT/A HDT/B ISO 1183 ISO 527-2 ISO 308 40 8 20 4 30 25 4 20 4 8 3 10 6 5 3 1.00±0.1 15 115 45 45 70 30 120 45 50 85 45 1.10±0.1 17 120 45 48 75 40 125 50 53 90 50 1.15±0.1 19 125 50 52 80 50 130 55 57 95 55 1.20±0.1 21 130 55 55 85 60 135 60 60 100 60 ISO 75-2 球压痕硬度 ISO 2039-1 表 7 大年夜众汽车公司TL52283 PP/talc共混物的机能指标

用处 填料用量 比重 Tm，℃ min 布氏硬度，MPa 拉伸强度，MPa min 断裂伸长率，% min 缺口冲击韧性 曲折强度，MPa -40±1℃ -23±2℃ 80±1℃

无尾标 外表板 23±3 1.09±0.01 158 38-45 13.0 20

赓续裂，许可部分

断裂 22-80 > 22 > 9

规格A 侧护板 29±3 1.13±0.01 158 50-56 18 20

赓续裂，许可部分断裂甚至搭钮式

断裂 29-90 > 29 > 12

规格B 镶嵌条 26±3 1.10±0.01 158 43-48 15 20

赓续裂，许可部分

断裂 23-75 > 23 > 9

表 8 大年夜众汽车公司汽车用保险杠材料（PP/橡胶）

汽车类型 填料用量 比重

布氏硬度，MPa 拉伸强度，MPa min 断裂伸长率，% min 缺口冲击韧性 曲折强度，MPa -40±1℃ -23±2℃ 80±1℃

耐热老化性（150℃）

无尾标 Golf A2 A3

0.87-0.92 28±4 12.0 100 赓续裂 18-63 > 18 > 6 > 200

规格A T4 0.-0.93 50±5 18 100

规格B Golf A4 10±2 0.95-1.0 28±4 12 20

赓续裂，许可部分断裂 27-62 > 27 > 9 > 200

18-70 > 18 > 9 > 200

表 9 Molplen橡胶增韧PP

MFR 密度 注塑流淌螺旋实验 紧缩率 曲折模量 屈从强度 断裂伸长率 邵D SP25/A SP150 SP1041 SP132 4 0.905 540 3.5 0.2 540 4 0.1 505 4 0.9 550 SP151 SP1114 SP1120 3.5 0.9 540 4.5 0.923 580 7.5 0.928 570 1.3-1.5 1.0-1.3 1.0-1.2 1.3-1.5 1.0-1.2 1.0-1.2 1.0-1.2 950 21 >400 62 700 16 >400 56 750 17 >400 52 1000 23 >400 62 750 19 >400 56 1050 17 >400 57 1200 19 >400 62 Izod缺口冲击强度 23℃ 0℃ -20℃ VST/A/50 VST/B/50 HDT/A HDT/B 400 120 140 53 76 46 500 300 116 55 46 >500 >500 123 43 66 44 > 500 120 90 142 65 75 49 >500 350 126 55 46 >500 350 133 50 80 48 >500 120 141 55 83 51 重要用作汽车保险杠、汽车侧护板及扰流板

➢ PE（密度，分子量）：HDPE，LLDPE，LDPE，MDPE，UHMWHDPE(大年夜于150万)；

CH2CH2n

表 10 PE的典范机能

PE品种 密度，g/cm3 邵氏硬度D 拉伸强度，MPa 弹性模量，MPa 热变形温度(0.45MPa)，℃ 结晶熔点，℃ 脆性温度，℃ 介电常数 体积电阻率，1014 Ω.m

LDPE MDPE HDPE UHMW HDPE 0.945 37.2 >1067 73 135 -140 2.34 >1 0.910-0.925 0.926-0.940 0.941-0.965 41-50 6.9-15.9 117-241 38-49 108-126 -80～-55 2.3 >1 50-60 8.3-24.1 172-379 49-74 126-135 2.3 >1 60-70 21.4-37.9 414-1034 60-82 126-136 -120 2.3 >1 ➢ PS：通用GPPS，高抗冲HIPS，可发性EPS

CH2CHn

➢ ABS（耐热和冲击强度），SAN

CH2CHCH2CHCHCH2CH2CHCN

表 11 德国BASF公司ABS

商标

屈从强度，MPa 断裂伸长率，% 弹性模量，MPa 曲折强度，MPa

Izod缺口冲击强度（23℃） Izod缺口冲击强度（-30℃）

996S 40 30 1900 56 50 17

877M/ME 50 20

997VE 867M 978T 969T 45 25

47 20

50 20

58 15

2400 2000 2300 2400 2800 75 35 8 13 2 98

65 48 25 18 9 98

70 30 11 2 99

78 34 13 13 6 104

90 28 9 11 4 109

Charpy缺口冲击强度（23℃） 20 Charpy

缺口冲击强度

（-40℃） VST/B/50，℃

10 92

表 12 上海普利特公司重要产品

商标 特点描述 拉伸强度 曲折强度 曲折模量

Charpy缺口冲击强度 Charpy冲击强度 球压硬度 VST/B/50

➢ PVC：软质，硬质

CH2CHCln4110 高抗冲 耐热 40 65 2300 15 n.b. 100 94

2120 极高抗冲 38 65 2300 20 n.b. 95 98

3120 高抗冲 48.9 2300 19 n.b. 105 100

4330 高抗冲 高耐热 57.5 69 2500 16 n.b. 115 104

3450 极高耐热 46 68 2500 9 50 115 114

➢ 其它：PMMA，PTFE.....

2.2 临盆技巧

聚烯烃的临盆重要取决于催化剂，五十年代齐格勒-纳塔（Z-N）催化剂为

第一代，1991年工业化的茂金属催化剂临盆的双峰、宽分子量分布的LLDPE（乙烯-辛烯）和超己烯LLDPE及Montell的球形聚烯烃技巧称为第二代聚烯烃技巧；超冷凝态进料流化床技巧、超临界浆液法烯烃聚合技巧及新一代具有高温机能的聚丙烯催化剂技巧称之为第三代聚烯烃技巧。

2.2.1 茂金属催化技巧

与Z-N催化技巧比拟，茂金属催化技巧操纵构造的才能更强，用处广泛，如临盆PE，PP，EPDM，POE等；

2.2.2 Montell公司的改进Z-N技巧

Montell公司开创的杂化催化剂（又称为Z-N催化剂）替代Shell用于本体聚合的高活性催化剂，产量可进步30%；同时聚丙烯的等规度可达到99%；BASF公司用改进的技巧临盆的聚丙烯树脂刚性、韧性、耐温性比通俗聚丙烯进步了40%，同时不损掉加工机能。

2.2.3 高温聚丙烯工艺

通俗Z-N催化剂应用的极限温度为80℃阁下，高于那个温度，催化剂或者掉去活性，或者损掉其立构选择性。假如全然催化剂的活性足够高，那么聚合反响器效力的最大年夜是该体系单位反响器体积的撤热才能，因此今朝大年夜部分聚丙烯临盆装配尚未达到极限前提，但跟着PP的需求量的增长，随装配赓续地进行脱瓶颈技巧改革，几年之后许多装配的操作将达到极限值。

新一代Z-N催化剂，应用甲基铝氧烷助催化剂替代三乙基铝，活性大年夜幅度进步，极限操作温度增长到170℃以上，同时临盆的PP等规度高。操作温

度从70℃进步到170℃，能够使活性进步2-4个数量级，假如将这些催化剂用于现有的超临界环管浆液法反响器，并在120-130℃下操作，最大年夜传热才能可增长近三倍，反响时刻大年夜大年夜缩短。

高温聚丙烯催化剂的成长，供给了应用高度柔性、短接触时刻的工艺临盆专用聚丙烯产品的可能性。

2.2.4 超冷凝态气相流化床工艺

表 13 气相流化床冷凝进料技巧

开创者 才能（万吨） 才能增长，% 时空产率（kg/h-m3） 仅气体 UCC 10 55 5-10%液体 UCC 15 50 124 15-20%液体 30-50%液体 UCC+BP 20-30 200-300 193 EXXON 35-50 350-500 323 气相流化床技巧是临盆聚乙烯和聚丙烯的重要技巧。在60和70长代广泛认为，轮回到反响器的冷却气体的温度应有保持在露点以上，以幸免形成液体，当时认为，进入到反响器的任何液体都邑使粒子结团开形成块，阻碍临盆；80年代初UCC公司液体并不阻碍临盆，这一发明使临盆才能进步60%，从此激发了大年夜量的研究。

3 工程塑料的种类与分类

工程塑料通用工程塑料PAPCPOMPPO+PSPBTPET聚甲基戊烯（TPX）特种工程塑料聚砜（PSF）聚醚砜（PESF）聚苯硫醚（PPS）聚酰亚胺（PI）聚醚醚酮（PEEK）

尼龙（PA），改性聚苯醚，PBT，PC和POM统称五大年夜工程塑料。

表 14 1996年世界重要工程塑料产量（万吨）

树脂品种 ABS PC 改性PPO 产量（万吨） 477 110 33 树脂品种 PA POM PBT 产量（万吨） 119 53 26 3.1 尼龙树脂

NHCO尼龙是主链上含有酰胺基团的一类树脂。其定名规矩为二

元胺和二元酸的碳原子数来决定。应用温度范畴：-40℃—+100℃；

重要品种有：PA6，PA66，PA46，PA610，PA1010，PA11，PA12，Kevlar 29/49（对），Nomex(间)；个中PA6和PA66约占90%；美国PA66；日本和西欧PA6。

构造上的最大年夜特点是易形成氢键，分子间感化力大年夜，强韧性优良，具有抗冲击和柔嫩性，易共混改性；耐磨性优良，玻璃纤维加强后果明显。

尼龙树脂最大年夜缺口是易吸水和成型紧缩率大年夜，因而尺寸稳固性差。

3.2 POM

CH2OCH2OOCH2CH2OCH2

前者为均聚甲醛，后者为共聚甲醛。均聚物的密度、结晶性、机械强度高；而热稳固性比共聚物差。

聚甲醛是一种没有侧链的高密度（1.41）、高结晶性(73%)的线性聚合物，具有优良的物理机械机能，是塑估中机械机能最接近金属材料的品种之一，具有硬度和刚性大年夜，不易蠕变和吸水，耐磨耗性优良，摩擦系数小，成型周期短，成型问题少；较少纤维加强，难于增韧及阻燃改性。

最大年夜缺点是成型紧缩率大年夜，加工温度范畴较窄。

3.3 PC

CH3OCCH3OOC

具有透亮性、抗冲击性和耐热性(-100℃—+140℃)；非晶性，成型紧缩率小，尺寸精度高；但耐溶剂性差和易龟裂。

成长趋势：CD和DVD；汽车玻璃（GE和Bayer）

3.4 改性聚苯醚（PPO/PS）

H3COH3CPPO的机能特点：

（1） 高温蠕变在热塑性塑估中是最好的

（2） 在长时刻负荷感化下，其尺寸没有明显的变更，能够作为遭受长时刻

负荷的机械构造件应用，HDT 190℃，应用温度范畴为-127℃—+121℃，无负荷下间断工作温度可达204℃，与热固性材料相当。 （3） 具有阻燃性

（4） 耐水性在工程塑估中最小 （5） 电机能优良

（6） 成型紧缩率小，尺寸稳固性好，可不能翘曲变形。 （7） 流淌性差：用PS改性

（8） 成品易应力开裂，耐疲乏强度低，在紫外线下易老化交联。

因为两个甲基封闭了酚基中的两个反响点，因此此种高分子聚合物的内聚力和稳固性专门大年夜，使制件具有较高的耐热机能和耐化学腐化性。

3.5 PBT和PET

聚（对苯二甲酸乙（丁）二醇酯）；一样用羟基封端。

与PET比拟，结晶速度大年夜，轻易成型；机械机能、电机能、耐热性和

耐化学药品性优良，耐水性也优胜，易进行阻燃处理；最大年夜长处是经久耐热性好（在工程塑估中最高），可在150℃下经久应用；纤维加强后果好。

PET的结晶速度太低，今朝重要经由过程加强、参加成核剂来应用。

表 15 五大年夜工程塑料机能比较

塑料品种 玻璃纤维含量 Tm，℃ Tg，℃ 密度 吸水率，% 拉伸强度，MPa 伸长率，% 曲折强度，MPa 曲折模量，MPa Izod 缺口冲击 洛氏硬度 磨耗 HDT 经久应用温度 阻燃机能UL94 0 220 50 1.14 1.8 74 200 125 PA6 30 1.36 1.2 160 5 240 0 224 22 1.31 0.08 56 300 87 PBT 30 1.52 0.07 140 4 200 POM 0 180 -56 1.42 0.22 61 60 91 25 1.61 0.29 128 3 200 0 150 1.20 0.24 63 100 95 PC 30 1.43 0.20 125 4 190 改性PPO 0 1.09 0.07 65 60 80 30 1.27 0.06 120 5 140 2600 7500 2500 9000 2600 7700 2300 7800 2500 7700 56 110 40 70 65 86 M79 40 163 100 HB 130 M80 13 135 110 V-2 150 270 120 R114 R120 R118 R121 M80 6 63 105 V-2 12 190 115 HB 10 58 120 HB 25 210 140 HB 14 123 80 HB M90 R118 R108 33 145 130 V-2 27 130 100 V-0 35 140 110 V-1 4 热固性树脂

产量：聚氨酯；酚醛树脂（电木）；不饱和聚酯（玻璃钢）；环氧树脂；脲

醛树脂；

4.1 聚氨酯

约占世界塑料总产量的5%。

重要品种：软泡（耕具、车辆和床的垫材）；硬泡（建筑和冰箱的绝缘材料）；

热塑性聚氨酯；浇注型聚氨酯

4.2 环氧树脂

重要临盆公司：Shell、Dow和Ciba-Geigy

用处：高机能涂料；电子电气用层压板；粘合剂；复合伙料；

5

5.1

塑料材料的应用机能

塑料的力学机能

5.1.1 全然力学机能: 应力/应变行动

材料在外力感化下的变形、流淌和破坏行动的机能，平日用刚性（模量，反应材料变形的量）和强度（破坏时的力和能量），应力-应变曲线是最常用的表示方法（能够运算强度和模量，同时曲线下的面积代表韧性）。

重要的实验方法有：

➢ 拉伸：屈从/断裂强度，杨氏模量，断裂/屈从伸长率 ➢ 紧缩：硬度，紧缩强度 ➢ 曲折：曲折模量，曲折强度 ➢ 剪切：剪切强度

5.1.2 冲击韧性

Izod和Charpy方法：通用方法。包含材料破坏时消费的能量，样品投出去的动能，材料内产生的永久变形的能量，摆锤克服空气阻尼和机械摩擦所消费的能量等，是以不太精确；

落球冲击实验方法：产品

极高速度下的应力-应变行动（拉伸冲击）

表 16 常用塑料的力学机能

塑料名称 HDPE PP 氯化聚醚 PTFE ABS 均聚POM 共聚POM PC PET PBT 聚砜 PPO 改性PPO PA6 HPVC PI 拉伸强度 伸长率 曲折强度 弹性模量 22-39 30-39 41.5 14-25 42-63 70 65 67 80 56-67 72 70-72 67 54-78 40-62 120 60-15 >200 60-160 250-350 5-25 15-25 60-75 60-100 200 50-300 20-100 50-80 20 150-250 5-35 6-10 25-40 42-50 70-77 11-14 69-97 98 91-92 98-106 117 84-105 108 98 95 70-100 840-950 冲击强度 缺口 7-8 无缺口 > 182 n.b. > 50 108 90-100 n.b. 172-370 53- 150 n.b. 1100-1600 2.2-5.0 1100 400 2300-2900 2900 2800 2200-2400 2190 2000 2500-2800 2.1 16.4 6-22 6.5 7.6 -75 4.0 7-8.1 2600-2800 8.3-10.2 2500 830-2600 7.0 3.1 12 100-110 2800-4000 200 3300

5.2 塑料的经久强度和力学稳固性

5.2.1 塑料的蠕变

蠕变是指在外力感化下材料产生的松驰形变行动。EtE1t，E1和Et为一个单位时刻和t时刻的弹性模量，β为材料的蠕变速度常数。

表 17 一些塑料的蠕变机能

塑料 POM POM+40%GF ABS ABS+40%GF DAP+GF 环氧+GF PF+矿物填料 PC PC+20%GF PBT+40%GF PE PP PTFE 20℃下承载1h后的模量，MPa 2730 10500 1610 12600 14700 10150 30800 24150 55000 130900 336 406 350 β 0.04 0.0385 0.0292 0.0171 0.0223 0.0400 0.0138 0.0155 0.0111 0.0155 0.1004 0.0773 0.1124 5.2.2 疲乏与疲乏极限

疲乏是指材料在多次反复经受应力或应变后所表示出的力学机能的衰减或材料破坏的现象。一样用动态疲乏寿命表示（必定应力和交变速度）。

重要特点：（1）远远低于静态拉伸强度；（2）温度敏锐性；（3）受动态阻尼和应力集中的阻碍较大年夜；（4）经纤维填充加强后疲乏机能大年夜幅度进步。

表 18 某些塑料在常温下的拉压疲乏极限（MPa）

PA6 POM PC 聚砜 HDPE PET 20 35 70 9.5 11 23 PA66 共聚甲醛 加强PC 改性PPO PP 环氧树脂 21 25-27 38-45 21 11-22 20 加强尼龙 MC尼龙 聚酰亚胺 PPO PVC 30 20 26 8.5-14 11 5.2.3 应力开裂

➢ 溶剂开裂：ABS、POM、PC、PPO、PMMA、PS等几乎所有的塑料，当它

们受到张应力时，因受溶剂或其蒸汽的阻碍而产生应力开裂

➢ 情形应力开裂：PE，ABS，PC和PPO等塑料，虽无溶剂，但有应力存在时，

在达到某个临界值之后产生的应力开裂

5.2.4 熔接缝

5.3 高聚物的热机能

5.3.1 分化温度

表 19 高聚物的分化温度

PE 聚异丁烯 聚乙烯醇 聚偏二氯乙烯 POM PA66 NR BR EPDM 335-450 PP 288-425 PS 250 聚氟乙烯 328-410 PVC 300-400 EVA 372-480 PMMA 347-418 PTFE 250-280 PA6 283-306 400-1000 CR 400-875 PU 500-1050 SBR 200-300 213-325 170-300 508-538 310-380 400-875 400-900 400-875 225-275 聚三氟氯乙烯 222 聚丙烯腈 310-380 涤纶（PET） 400-900 IR 400-875 CSM 507-900 IIR

5.3.2 塑料的最高应用温度

表 20 热塑性塑料的最高应用温度

塑料品种 PP PE AS PS POM PPO PA PC PET PBT PTFE 聚丙烯酸酯 应用温度 105 50 55 50 100 75 90 110 120 120 250 120 塑料品种 PP(玻纤加强) 交联PE PVC ABS(玻纤加强) POM(玻纤加强) PPO(玻纤加强) PA(玻纤加强) PC(玻纤加强) PET(玻纤加强) PBT(玻纤加强) PES 聚丙烯酸酯(玻纤加强)

应用温度 110 90 60 80 120 100 120 120 130 135 150 130 表 21 热固性塑料的最高应用温度

密胺树脂(三聚氰胺) 酚醛树脂 脲醛树脂(电玉) 不饱和聚酯 环氧树脂 层压 层压成型 成型 浇注成型 层压成型 浇注 层压成型 无机材料 棉布 纸 无机材料 玻璃纤维 纤维素 无机材料 无机材料 玻纤加强 各类无机材料 无机材料 玻纤/有机材料 各类无机材料 100 140 115 120 140 150 90 120 140 140 150 120 130 140 150 210 180-220 180-240 聚邻苯二甲酸二烯丙酯 层压成型 聚酰亚胺 硅树脂 薄膜 层压成型 5.3.3 维卡软化温度

在等速升温下，1mm2的平顶针压入试样1mm时的温度。

VST/A/B/50；A/B：10N/50N（负荷对结晶塑料阻碍最大年夜，但POM除外）

5.3.4 热变形温度

曲折变形达到规准时的温度。HDT：A方法1.82MPa；B方法0.45MPa

6

6.1

塑料着色

塑料成色道理

6.1.1 色彩的产生及分类

（1） 可见光：400-800nm。紫色 < 450nm；蓝色450-480；青色 480-500；绿色

500-580；黄色 580-595；橙色 595-605；红色605-780。

（2） 塑料的色彩：可见光部分被塑料接收，其余部分反射到人的眼睛中，投射

到人的视网膜上，从而使人们感触感染到了塑料的色彩。如反射500-580nm的可见光时，其响应的色调为绿色；

（3） 非彩色：黑（反射<4%）、白(反射>80%)和灰色； （4） 彩色：对光的反射率在40-90%之间的物体发出的色彩；

（5） 透亮色：物体对可见光既不接收也不反射，而是完全或大年夜部分透过的

色彩，还可附带彩色，如红色透亮、黄色透亮等

（6） 互补色：归并起来能够获得白色，事实上是当一束光线照耀到物理别处时，

一部分被反射，另一部分被接收；如紫色/黄绿；蓝色/黄色；绿蓝/橙色；蓝绿/红

（7） 色光：物体并不反射单一色彩波长的光带，而经常夹带反射一些其他色彩

波长的光带，这种次要色调为色光，物体色彩中含有色光成分越大年夜，其饱和度越低，则色彩不纯；平日可用互补色进行清除

6.1.2 塑料的配色-运算机配色

差不多色：红、黄、蓝、黑、白。

红、黄、蓝以等比例混淆，获得二次色分别为橙、绿、紫；三次色分别为橄榄、灰及棕褐色；四次色为灰绿、深茶褐；五次色为黑色

黑、白重要用于调剂色彩深浅。但阻碍量度和饱和度。

6.1.3 着色剂的属性

6.1.3.1 着色力

着色力是指某一特定色彩成品所需参加着色剂的用量，一样用标准样品的百分数表示。如ZnO 100, 则铅白 200，硫酸铅235.3，金红石型钛白12.5

着色力除与其性质有关外，还与其粒度和分散状况有关。

6.1.3.2 隐瞒力

隐瞒力是指隐瞒物体别处底色的才能，单位面积所需着色剂的克数。如钛白粉为45-50g/m2，锌白为100，铅白为137。

有机染料隐瞒力专门低，常与钛白相混。

隐瞒力与下列身分有关：（1）吸光特点：吸光才能越强，隐瞒力越大年夜；（2）折射率差别越大年夜，隐瞒力越强；（3）粒度越细，隐瞒力越强；（4）结晶度越高，隐瞒力越强，片状晶型比棒状晶型隐瞒力大年夜；

6.1.3.3 分散度

6.1.3.4 耐热性

着色剂的耐热性是指在塑料加工方面的抗分化性和高温下光荣不要产生变更。

无机着色剂耐热性好。

6.1.3.5 耐光性，抗迁徙性和毒性

7

7.1

高分子材料的燃烧机能及阻燃

塑料的燃烧机理

塑料的燃烧过程是一个极其复杂的热氧化反响，导致燃烧的全然要素为热、

氧和可燃气体。一样分为三个时期：

（1） 热激发过程：热导致塑料产生相态改变和化学变更；

（2） 热降解过程：吸热反响，重要为在氧存鄙人的自由基链式反响，其成果是

产生各类可燃气体；

（3） 引燃过程：一种是可燃物的浓度达到着火极限后，与大年夜气中的氧气相

遇；一种是在火焰的热量使情形温度升高至足以使可燃性气体自燃时； 从以上分析能够看出，除与外界热源和氧两个身格外，塑料的燃烧性与其本身下列身分有关：（1）热降解反响的难易程度；（2）热降解产朝气体的构成；（3）热降解产朝气体与氧气混淆速度；（4）热量在塑料上的传递速度。

7.2 高聚物原料的燃烧热

表 22 高聚物的燃烧热（kJ/g）

PE PS FRP PVC 46.61 40.18 18.8 PTFE ABS PMMA 4.2 35.25 26.21 23.0 PP PA PC 木材 43.96 30.84 30.52 14.6 聚异丁烯 缩醛树脂 CR 酚醛树脂 16.0 16.9 23.4-32.6 13.5 18-28 煤 7.3 高聚物的燃烧速度

表 23 高聚物的燃烧速度(mm/min)

PE AS 7.6-39.5 10.2-40.6 15.2-40.6 27.9 PP PS 缩醛 纤维素 17.8-40.6 12.7-63.5 12.7-27.9 灵敏燃烧 聚丁烯 ABS 醋酸纤维素 27.9 25.4-50.8 12.7-50.8 自熄 不燃 PMMA 乙基纤维素 PC,PPO,聚砜,氯化聚醚,三醋酸纤维素,氯化聚乙烯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,PA6 66 610 11, 脲醛树脂,蜜胺树脂,硅橡胶 聚四氟乙烯,聚三氟氯乙烯,氟化乙烯-丙烯共聚物 7.4 高聚物的氧指数

表 24 高聚物的氧指数

PE 软质PVC 聚四氟乙烯 聚酰亚胺 PS PMMA 氯化聚醚 CPE CSM 丙纶 涤纶 尼龙 氯纶 17.4 PP 17.4 硬质PVC 22.6 聚偏二氟乙烯 60 氟化乙烯-丙烯共聚物 47 43.7 >95 26.7 22.5 28 26-39 26.3 28.1 28.9 21.9 21.9 23-40 聚氟乙烯 >95 36.5 18.1 17.3 23.2 21.1 25.1 20.2 26.3 28.1 40.3 聚偏二氯乙烯 线性尼龙 缩醛共聚物 PC 环氧树脂 EPDM 棉, 麻 腈纶 人造纤维 醋酸纤维素 维尼纶 22.5 芳喷鼻尼龙 14.8 聚乙烯醇 27 PPO 19.8 硅橡胶 21.9 CR 20.5 羊毛 21.4 氯乙烯-丙烯酸酯共聚物 22.8 涤棉混纺(65/35) 21.9 卡普纶(聚己内酰胺) 21.0 7.5 高聚物的发烟性

发烟机理：最具代表性的有碳双键缩聚机理，即可燃性气体因聚合而生成

芳喷鼻族或多环高分子化合物，进而缩聚石墨化生成炭粒子。

如PVC降解时生成多环化合物，最终形成石墨化；PS的发烟量高；不完全燃烧时，易生成碳原子数较多的大年夜分子，如PP。

发烟性一种用烟密度表示（美国），一种用最大年夜消光系数表示（日本）。

表 25 高聚物原料的发烟性（最大年夜消光系数法）

发烟程度 消光系数范畴 光强度范畴 聚合物品种 极少 0.00-0.10 100-90.5 PTFE, PMMA, PVDF, 聚缩醛 少 0.10-0.50 90.5-60.7 R-PVC,CR/PU(泡沫), FRP, PE, CPE, 有机硅 CR/PU(片材),酚醛树脂, BR, SPVC, PA, SBR, PC, 不饱和聚酯 PP, 环氧树脂, ABS, AAS, PS 较多 0.50-1.00 60.7-36.3 多 > 1.00 < 36.3 7.6 高聚物的阻燃

7.6.1 阻燃机理

（1） 冷却机理：阻燃剂热分化反响所需热量及塑料热分化所需的汽化热，降低

塑料别处的温度。如Al(OH)3、Mg(OH)2和水合硼酸锌等

（2） 稀释机理：经由过程阻燃剂受热分化产生大年夜量弗成燃气体，如H2O、

CO2、NH3、N2及HX等，以冲淡塑料分化产生的可燃气体的浓度，使之降低到着火浓度之下，从而达到气相阻燃的后果。如含卤素化合物、含氮化合物、含磷化合物等

（3） 隔离膜机理：一种为阻燃剂分化产生较重的不燃气体或高沸点液体，覆盖

于燃烧物的别处，隔断氧气和可燃物互相扩散，如有机氮化合物，硫酸铵等；另一种为阻燃剂的热分化促使塑料别处灵敏脱水并产生碳化，形成一层碳化层，如硼系、磷系、膨胀型阻燃剂（炭源（多羟基化合物及碳水化合物）；酸源（磷酸/硫酸/各类磷酸盐）；气源（发泡剂，如三聚氰胺，聚磷酸铵等））、卤化磷等；

（4） 终止连锁反响：祛除燃烧链反响中产生的自由基，终止氧化反响，如有机

卤化物等，产生的HX具有捕捉HO*自由基，使之转化为低能量的X*和水，X*连续与烃类反响，再生成HX，如斯轮回...；捕捉才能：I>Br>Cl>F

7.6.2 阻燃配方

➢

含卤素阻燃：含氯、溴化合物（DBDPO），配以三氧化二锑（硼酸锌，氧化铁等） ➢

无卤阻燃：含磷化合物（如红磷，聚磷酸铵），含硅化合物，氢氧化物（氢氧化铝/镁） ➢

低烟低卤：参加的物质接收开释出来的卤素

8

8.1

塑料的摩擦特点

摩擦磨损和润滑

摩擦：两个物体在合营的界面上相对活动时产生。重要参数为摩擦系数；

制动件-大年夜摩擦系数；塑料轴承—低摩擦系数。

磨损：是摩擦的重要成果。它反应摩擦件的消费和摩擦件活动的寿命。

8.2 塑料的摩擦学特点

在塑料-金属摩擦副中，滑动界面的塑料一边的不平点产生了屈从和粘着，

所产生的摩擦力与扯破粘着点所需的剪切力相等。因为塑料与金属的硬度相差较大年夜，金属是硬材料，其凸峰在压力下压入较软的塑料别处中，是以在相对活动时，金属凸峰在塑料面上产生类似刨削的感化。

fFASA'SmSA' NASmSmA式中，f为摩擦系数；F为摩擦力；N为正压力；A为真实接触面积；S为塑料的抗剪强度；Sm为塑料的屈从强度；A’为塑料受至刨削的面积。

明显，金属别处越粗拙，两物体别处粘接性越好，f越大年夜；是以，f金属

/塑料小于

f塑料/塑料；f非极性材料小于f极性材料。别的，因为塑料具有低的抗剪强度

和高的屈从强度，因此平日具有小的摩擦系数。如，F4 0.05; POM 0.15, PC 0.39; PI(石墨) 0.24;PU(动) 0.32; PU(静) 0.37; 酚醛塑料(动) 0.16; 酚醛塑料(静) 0.26；PA66 0.15-0.40。

一样说来，多半塑料的摩擦系数随载荷的增大年夜而降低，随滑动速度的增高而增高，这决定于摩擦时对温度的操尽情形，有油润滑的摩擦系数比无油润滑时低得多，添加固体润滑剂F4的塑料，摩擦系数也明显降低；因为塑料的温度依附性专门强，对润滑速度V的敏锐性大年夜于对载荷的敏锐性，如对金

属/金属，PV = 常数，而多半塑料 PVa=K，个中尼龙a = 1.47；POM a = 1.20；F4 a < 1

8.3 磨损

衡量指标：磨损量，磨损宽度，磨损速度

重要的破坏情势：磨蚀，腐化，疲乏剥蚀，热裂解，老化，冲蚀等 重要阻碍身分：凡阻碍摩擦的身分必阻碍作为摩擦成果的磨损。（1）刨划：

材料越坚强，刨划越小，硬度适中；（2）材料的软化点：摩擦造成温度升高，会使塑料软化，赶忙产生撕去粘着点的磨损，是以软化点越高，磨损越小；（3）材料的别处粗拙度；（4）润滑情形

8.4 各类塑料的摩擦机能

表 26 各类塑料的摩擦机能

材料配方 POM POM+3%MoS2 POM+5%F4 POM+3%MoS2+30%GF PA1010 PA6 PA66 PA66+5%CF ABS UHMWHDPE 氯化聚醚 PC PPO PSU PSU+20%F4 F4 F4+20%GF 锡基巴氏合金 高铅锡磷青铜 载荷，MPa 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2.3 2.3 2.5 2.5 3 3 时刻，分 180 180 180 180 15 120 120 120 120 180 180 120 120 30 180 60 180 60 120 摩擦系数 0.44 0.46 0.21 0.43 0.6 0.57 0.45 0.38 0.4 0.28 0.32 0.47 0.38 0.21 0.13 0.23 0.55 0.19 磨痕宽度，mm 5.5 5.8 3.1 13.4 15.0 8.5 9.7 6.6 17.0 7.5 5.4 16.5 20.0 16.0 4.5 18.4 5.3 18.0 16.6 磨损量，mg 3.8 5.2 1.1 104.5 33.1 7.5 12.2 3.0 121.0 445 2.8 1531 1231 注：干摩擦对磨材料为45号钢，硬度为Rb=50-59，别处粗拙度大年夜于0.8-1.6微米

8.5 高分子流体减阻剂

目标：削减流体的摩擦阻力。

汗青：1942年，汤姆斯发明在氯苯中参加0.25%的PMMA可使氯苯在管道

中的流淌阻力减小一半；1962年法希拉发明在水中参加聚氧化乙烯（POE），流体阻力明显减小；

水中最有效的高分子减阻剂：POE，聚丙烯酰胺和皂角粉。个中POE最好，只要在水中参加百万分之几，就有明显的节能后果。聚异丁烯是石油和环己烷的减阻剂；PMMA是甲苯等有机溶剂的减阻剂。

高分子减阻剂的设计要求：线型长链分子，分子量越高越好（POE高达数百万）；易消融于流体中，消融的浓度越大年夜，后果越好；管中的流速高于必定值时，流体显现湍流时，才会有明显后果；

关于混淆减阻效应；

选用高分子减阻剂：减阻后果好，贮存期长，对情形专门是对流体无污染，速溶，以及抗力学降解。比较而言，POE消融时刻长，易力学降解，但减阻后果最好；聚丙烯酰胺减阻后果不如POE，但在水中消融性好；皂角粉抗力学降解，减阻后果中等。

8.6 减摩剂

在润滑膜尚未形成时，易处理界线润滑状况，摩擦和磨损均较大年夜。为

此，常参加润滑油添加剂—摩擦改进剂。

分类：化学摩擦改进剂，个中大年夜部分为极性或含活性元素的油溶性大年夜分子；机械摩擦改进剂，石墨，二硫化钼，F4粉末。

机理：跟着润滑油的流散和轮回，经由过程摩擦感化逐步在缸壁、活塞、活塞环和轴承的摩擦面上，沉积下来和补偿凹陷不平之处，形成一层要台补偿

和更新的固体润滑膜，因为其具有固体自润滑特点，是以削减了机件的磨损，并延长了摩擦件的寿命，节约了能源。实验成果注解，可节油2-5%

9

9.1

保温材料

常用塑料的导热率

塑料比金属材料导热率小2-3个数量级，但高于空气。

表 27 部分塑料的导热率（W/K.m）

RPVC PP PS CPVC PC 酚醛树脂 PET PA6 0.12-0.13 0.40-0.45 0.13 0.23 0.18 0.23 0.16 0.31 HDPE ABS PPO F4 PU 环氧树脂 POM 不饱和聚酯 0.35-0.40 0.22 0.23 0.27 0.21 0.15-0.36 0.23 0.18-0.36 9.2 导热机理

经典统计力学认为：物质微小活动质点互相碰撞、扩散以传导热能的自由

电子论角度，能够说明塑料的高热阻性；

近代量子理论认为：热传导是一种高频弹性波在介质中传播和与介质互相感化的成果。

导热性与高分子材料分子构造的关系：结晶，因为分子的协同感化使材料的导热率增长；沿分子取向偏向比垂直偏向易导热

9.3 常用的保温方法

➢ 泡沫塑料 ➢ 反光性薄膜

➢ 多层塑料薄膜，中心真空

9.4 泡沫塑料的导热性

保温用泡沫塑料的构造特点：在制造时应有尽量使其形成全闭孔的微小泡

沫体，并有一个恰当高的气孔率或恰当低的泡沫密度。

进步泡沫塑料隔热性的方法：（1）铝粉，强烈反射热射线；（2）炭黑、氧化铬，强烈接收热射线；（3）二氧化钛、氧化铝，热射线散射

表 28 常用泡沫塑料的导热性（283K）

泡沫塑料名称 PVC PS 脲醛树脂 酚醛树脂 PU PU PU 聚异氰酸酯 软木 密度，g/cm3 0.042 0.017 0.009 0.034 0.025 0.002 0.016 导热率，W/(K.m) 耐热性，℃ 耐寒性，℃ 0.036 0.036 0.036 0.039 0.023 0.038 0.040 0.022 0.05 80 75 110 180 100 -35 -80 -140 -120 9.4.1 泡沫塑料的特点

（1） 质轻 （2） 隔热

（3） 防震：受到冲击时，泡孔中的气体经由过程滞流（开孔）和紧缩（闭孔）

等感化负气体能闲逸；

（4） 隔音：一方面使声波闲逸；一方面经由过程增长物体本身的刚性来清除由

声波冲击物体引起的共振而产生的噪音； （5） 高回弹性

9.4.2 泡沫的形成道理

9.4.2.1 固体树脂的泡沫形成道理

（1） 气泡的形成：物理发泡剂和化学发泡剂，平均分散；

（2） 泡孔的固定：关于热固性树脂，因为交联固化与发泡同时进行，体系粘度

赓续增大年夜，产生的气体易固定而形成泡孔；关于热塑性树脂，常采取加压发泡法和交联发泡法；

9.4.2.2 液体树脂泡沫形成道理

当液体与气体形成泡沫物时，液体的别处积会增长，从而使液-气体第能量增大年夜，使之成为热力学不稳固体系，常用的解决方法为参加别处活性剂，以降低气-液两相界面的别处张力。

9.4.3 发泡方法

9.4.3.1 机械发泡法

经由过程机械搅拌将空气混入树脂溶液中，然后树脂固化而将气泡平均地分布于成品内的成型方法。如PU，脲甲醛树脂，PVC乳液等

9.4.3.2 物理发泡法

参加低沸点液体（碳酸氢钠，氟里昂，丁烷，戊烷等），待树脂加热后，低沸点液体开端挥发而产朝气体，然后按气-液或气-固发泡道理进行发泡。如PS，PU，PVC，PP，PE等

9.4.3.3 化学发泡法

化学发泡剂，分化产朝气体；关键是发泡剂的分化温度与树脂的加工温度相匹配。如PP，PE，PVC等

常见的化学发泡剂有：偶氮二甲酰胺（AC）；二亚硝基五次甲基四胺（H）；4,4’-氧代双苯磺酰肼（OBSH）

9.4.3.4 其它方法

如氯化钠法；玻璃微珠法；

9.4.4 发泡配方设计要点

（1） 分化温度与熔融温度 （2） 分化温度与交联温度 （3） 发泡剂的参加量 （4） 发泡剂与发泡助剂 （5） 发泡剂的并用 （6） 发泡剂与其他助剂 （7） 发泡剂的粒径

10 塑料的光学特点

➢ 传递特点：反射，折射（塑料光纤光缆），透过（透亮塑料）

➢ 转换特点：接收，光热，光化（感光树脂），光电（光电转换塑料，太阳电池），光致变色，光鲜示

10.1 塑料透亮材料的特点及阻碍身分

塑料在物态构造上长短晶构造或晶粒微小的部分构造，在太阳光谱范畴内无特点接收，因而具有优胜的透亮性。

阻碍塑料透亮性的身分：（1）构造；（2）产品特点：厚度、别处平坦度、粗拙度；（3）加工前提（成型加工方法，临盆工艺）；（4）应用前提（重要阻碍结晶，老化，生色）等；

光从资估中透过与光在别处的反射和光在透过中被材料的接收或散射有紧密关系。光在别处的反射（R）与材料的折射率（n）有关。假定无接收，则：

n1R

n1专门多塑料的折射率接近1.5，则R = 4%，也确实是说，当光线透过材料时，上别处与下别处的反射损掉约8%。若将材料别处加工成许多小峰时，则其反射明显降低，增大年夜透过率。

表 29 部分透亮塑料的透光性及耐光性

材料名称 丙烯酸酯类 GF加强聚酯 PC 厚度，mm 密度，g/cm3.175 0.635 3.175 1.1 1.399 1.199 3 2折射率 1.490 1.540 1.586 透光率（λ=0.4-2.5μm） 0.9 0.87 0.84 耐光性 优良 尚好 尚好 PTFE PET 聚氟乙烯 PE 聚偏氟乙烯 PVC 玻璃 0.05 0.127 0.101 0.101 0.101 0.20 3.175 2.148 1.394 1.379 0.91 1.77 1.36 2.4 1.343 1. 1.46 1.50 1.413 1.54 1.52 0.96 0.87 0.92 0.92 0.93 0.85 0.84 优良 差 优良 差 优良 尚好 优良 表 30 纯水瓶用透亮塑料的重要机能

塑料品种 透光率，% 别处光泽度，% 拉伸强度，MPa 断裂伸长率，% 曲折强度，MPa 曲折模量，MPa 缺口冲击强度，J/m 球压痕硬度，MPa HDT，℃ 脆化温度，℃ 熔点，℃ Tg，℃ 吸水性，% 紧缩率，% 密度，g/cm3 PC 91 178 60 70-120 91 1700 500 90 126-135 -100 225 145 0.25 0.5-0.8 1.2 PET 90 163 78 200 114 6900 234 116 200 -75 255 75 0.45 1.8-2.5 1.6 PS 87-92 115 41 2.4 70 1500 26 75 70-100 -30 243 100 0.02 0.4-0.6 1.05 PP-T 81 106 35 500 45 1100 35 65 105 -10 170 -10 0.01 1.5-3 0.91 10.2 塑料透亮材料的用处

➢ 交通对象：车窗，逆向反光材料，灯罩 ➢ 包装材料：薄膜，片材，器皿

➢ 建筑材料：地膜，塑料大年夜棚，替代玻璃

➢ 塑料光纤：芯体用PMMA、PC等，包层材料用含氟烯烃聚合物和有机硅系

➢ 电子、运算机：光盘（PC）

11 高分子材料的填充与加强

11.1 填料

11.1.1 填料的感化

➢ 降低成型时的紧缩率 ➢ 进步成品的别处光洁度 ➢ 调剂树脂的粘度 ➢ 进步着色性 ➢ 降低成本

➢ 改良材料的某些机能（热机能，刚性，耐磨性，机械强度等）

11.1.2 常用填料

硅酸盐 碳酸盐 硫酸盐 氢氧化物 金属氧化物 硫化物 有机物 金属粉末

陶土，滑石粉，云母，石棉，白炭黑，硅藻土 碳酸钙，碳酸镁 硫酸钡，硫酸钙 氢氧化镁，氢氧化铝

氧化铝，氧化锑，氧化镁，氧化钛，氧化锌 二硫化钼

木粉，棉纤维，合成纤维 铜粉，铝粉

填料重要性质：别处化学性质，物理性质（粒径，L/D，片状构造）

11.2 加强材料

➢ 玻璃纤维（SiO2, B2O3, Al2O3, CaO…）

➢ 碳纤维和石墨纤维（前者含碳90-99%，后者>99%） ➢ Kevlar纤维（对苯二甲酰对苯二胺） ➢ 超高强度聚乙烯纤维（分子量 300-500万） ➢ 硼纤维 ➢ 碳化硅纤维 ➢ 陶瓷纤维（氧化铝）

表 31 各类加强纤维的机能特点

纤维种类 中强碳纤维 高强碳纤维 高模碳纤维 E-玻璃纤维 S-玻璃纤维 304-不锈钢纤维 碳化硅纤维 Kevlar 49 超高强度PE纤维 硼纤维 陶瓷纤维 直径，密度，拉伸强杨氏模比强8 比模量10g/cm3 度，GMPa 量，GPa 度106 微米 7.8-8.1 7.4-7.8 7.2-7.5 3.8-12.7 9.6 12-25 10-15 11 1.8 1.81 1.87 2.54 2.49 8.0 2.7 1.44 0.96 2.5 2.5 2.0 2.7 2.3 3.4 4.5 2.0 3.0 3.62 3 3.5 1.72 200-230 230-250 340-360 71 84 180 160-180 124 150 400 152 11.1 14.9 12.3 13.4 18.1 2.49 11.1 6.85 1.11-1.27 1.27-1.38 1.82-1.93 0.280 0.337 0.224 0.593-0.667 6.15 玻璃纤维加强热塑性塑料的特点：

➢ 热膨胀系数和模塑紧缩率大年夜大年夜降低；

➢ 热变形温度大年夜幅度进步，专门关于结晶塑料HDT接近熔点； ➢ 填充30wt%时，拉伸强度进步约1倍，曲折模量进步2-4倍；

➢ 硬度大年夜幅度进步

➢ 关于易吸水的尼龙和PC，吸水性大年夜幅度降低；

➢ 高温度下的强度大年夜幅度进步，至93℃时一样加强塑料强度降低一半，而聚砜和聚醚砜降低专门少；至150℃时，多半塑料仍有专门高的强度；

表 32 玻璃纤维加强热塑性塑料（30wt%）的机能

塑料 ABS 加强 POM PTFE PA6 PA66 PA612 PPO PC PET 聚醚砜 PPS HDPE PP PS SAN 密度 1.05 1.28 1.42 1.63 1.70 1. 1.14 1.37 1.14 1.37 1.07 1.30 1.06 1.27 1.2 1.43 1.31 1.52 1.37 1.6 1.34 1.56 0.95 1.17 0.91 1.13 1.07 1.28 1.08 1.31 紧缩率 0.6 0.1 2.0 0.3 1.8 0.3 1.6 0.4 0.18 0.4 1.1 0.4 0.5 0.2 0.6 0.1 2.1 0.3 0.7 0.3 1.0 0.2 2.0 0.3 1.8 0.4 0.4 0.1 0.5 0.1 硬度 R101 R124 M80 M86 R50 R74 R119 R121 R119 R121 R114 R120 M78 M93 M78 M95 M80 M90 M88 M92 R120 R121 D55 R85 R90 R111 M80 M92 M85 M94 吸水 0.30 0.14 0.22 0.30 0.02 0.02 1.8 1.1 1.5 0.9 0.40 0.21 0.07 0.06 0.15 0.07 0.08 0.06 0.2 0.2 0.05 0.04 0.02 0.02 0.01 0.03 0.10 0.05 0.25 0.10 拉伸强度 42 101 61.6 136 45 98 83 161 81 182 61 154 66 147 63 129 59 136 84 133 75 140 18 70 34 68.6 49 94 68 122 热胀系HDT(1.8模量 数(10-5) 2MPa) 2240 9.54 91 7700 2.88 104 2800 8.10 110 9800 3.96 163 1400 7.2 71 7700 2.88 238 2800 8.3 75 8400 3.06 215 2870 8.10 77 9100 3.24 254 1680 9.0 66 8400 2.7 212 2520 5.94 129 9100 2.52 154 2310 6.66 129 8400 2.34 148 2380 9.54 54 9800 2.16 221 2590 5.58 204 8400 3.24 213 42 5.4 138 11200 1.98 260 1400 10.8 49 6300 4.86 127 1260 7.2 57 5600 3.6 146 3150 6.48 82 9100 3.42 102 3500 6.12 93 10500 3.24 102 曲折12 塑料母粒

将塑料助剂超常量地载附于树脂中而制成的浓缩体。

12.1 重要长处

➢ 工艺简单

➢ 应用便利，便于实现临盆主动化 ➢ 进步劳动临盆率 ➢ 幸免情形污染

12.2 重要品种

➢ 填充母粒 ➢ 色母粒

➢ 阻燃母粒，胶囊化（红磷）

➢ 聚烯烃稳固化母粒：抗氧化、光稳固剂、抗铜害

➢ 其它专用母粒：发泡母粒、抗静电母粒、散喷鼻母粒、降解母粒

12.3 合营特点

（1） 载体树脂：构造与基体树脂邻近；较高的流淌性；其用量一样为15-30%；

如聚烯烃用，常用LDPE和LLDPE复合应用；

（2） 分散剂：将填料分散成细粒，在加工中不再凝集，应与载体树脂有专门好

的相容性，熔点和熔体粘度要低于载体树脂。如聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酰胺、液体白腊； （3） 偶联剂

（4） 填料或助剂：干燥

12.4 临盆工艺

开炼机法；密炼机法；双螺杆挤出机法。 其特点均是在高速捏合机中将所有组分混淆平均。

13 高分子材料的稳固化

参考书：塑料老化与及老化技巧，中国轻工出版社，周大年夜刚，谢鸽成编

13.1 氧化

13.1.1 主动氧化反响机理

（1） 链激发

一样认为，加工过程中的高温、高剪切力、紫外光或催化剂残留物导致活性专门高的烷基自由基P*，且灵敏与O2感化，生成过氧自由基POO*。

PHP*H*PHO2P*HO*2 残留催化剂自由基（2） 链增长

P*O2PO*2PO*2PHPOOHP*

上面第二个反响决定了高分子氧化反响速度，反响速度是PH中C-H键能以及所形成的烷基自由基P*稳固性的函数。这些身分参加温度决定了动力学链长，即链终止之前平均氧化轮回数量，动力学链长平日可达到100以上。 （3） 链支化

POOHPO*HO*POOHPHPO*P*H2O2POOHPO*POO*H2OPO*PHPOHP*

链支化反响的合营特点是氢过氧化物的分化，但氢过氧化物须要较高的活化能，是以只有在高于100℃以上时才具有重要性。但某些金属粒子常催化氢过氧化物的分化，如Fe2+/Fe3+、Mn2+/Mn3+、Cu2+/Cu3+、Co2+/Co3+等。

POOHMePO*HOMe2POOHMe2PO*2HMe*Me合并 2POOHPO*2POH2O2

Me（4） 链终止

HO*PHH2OP*2PO*POOPO22*2PO*2POO222PO*非反应性产物2P*PO*POOP22P*PP

PH热/光应力和金属粒子O2POO*PHP*P*P*+POOHPOH+H2O2PHPO*+HO*

从上图能够看出，每经由一次轮回，一个初始烷基自由基P*变成了3个，即烷基自由基的浓度越来越高，反响速度响应主动加快。

13.1.2 老化过程中的降解与交联

13.1.2.1 氧化过程中的降解与交联

在链终止时期的双分子反响使得高聚物相对分子质量增长，即产生交联，并有可能形成凝胶。

自由基不只具有固定氧和抽提氢的感化，同时还能产生自身的单分子分化反响，从而产生高分子的断裂，即降解反响。常见的重要在有叔氢原子的高分子中，如PP、PS等。

RCH2CO*CH2CH2COR+*CH2

13.1.2.2 其它降解反响

➢ 水解反响：酯键、酰胺键、醚键 （1）聚酰胺水解

CONH+H2OCOOH+NH2

（2）聚酯水解

CO（3）PC水解

O+H2OCOOH+HO

CH3OCCH3OOCOCH3CCH3O

（4）POM水解

CH2OCH2+H+CH2OH+CH2CH2OH+CH2+H2OH2COH+HOCH2+H+

➢ 热降解反响：POM，PMMA，PVC

13.1.3 塑料用抗氧剂

13.1.3.1 链终止型抗氧剂

通用品种有：受阻苯酚和芳喷鼻族仲胺。

其感化是捕捉以氧原子为中间的自由基，如PO2*、PO*、*OH，后两者因为活性专门高，在富氧前提下均专门快与O2感化改变成PO2*。

链终止供体机理：

PO*POOHA*2AHPO*2A*POOA(非自由基产物)

H3CPO2*+HOH3CRPOOHO*H3CRH3CH3CROH3COOPPO2*OH3CR*H3C

C(CH3)3HOCH2CH2COOCH2CC(CH3)34

1010，四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，熔点120℃ 链终止受体机理：烷基自由基参加稳固剂，这重要因为烷基自由基不克不及有效地从稳固剂中提取氢原子，这类稳固剂重要有芳喷鼻族硝基和亚硝基化合物。

新型链终止抗氧剂：在稀氧前提下稳固烷基自由基，其机理基于所谓的“拉、推效应”，其特点是能够捕捉两个大年夜分子自由基。

ORnO+P*Rn-PH*OORn+P*RnORnOPRn

苯并呋喃酮稳固机理

13.1.3.2 关心抗氧剂

重要感化是分化氢过氧化物，是以能够防止产生链支化。

亚磷酸酯是当量型氢过氧化物分化剂。它将氢过氧化物还原成响应的醇，而其自身转化成磷酸酯。

ROOHP(OR1)3ROHOP(OR1)3

(H3C)3COP3C(CH3)3

亚磷酸酯抗氧剂：168，三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯，熔点184℃ 有机硫化物是第二类重要的关心抗氧剂，也是当量型氢过氧化物分化剂，可将两分子氢过氧化物改变成醇。

POOH+RSRPOH+RSOORPOOH+RSORPOH+RSOR

CH2CH2SCH2CH2COOC18H37COOC18H37

DSTP，硫代二丙酸双（十八）酯，熔点65℃

13.1.4 抗氧剂之间的协同效应与对抗效应

➢ 协同效应：二者结合的感化跨过分别零丁应用的后果。典范的例子如1010/DSTP；1010/168 ➢ 对抗效应：较差。 ➢ 加合效应

13.1.5 工业用抗氧剂选择的基来源差不多则

➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

变色性：胺类；酚类； 热稳固性：300℃下稳固；

水解稳固性：亚磷酸酯和磷酸酯类易水解，生成的产品易腐化加工机械； 挥发性；

聚合物中的消融性和相容性、迁徙性和抽出稳固性：喷霜 工业卫生与安稳 情形相容性

13.1.6 PVC的热稳固

纯PVC对热极为敏锐，当加热至90℃以上时，就会产生略微的热降解；当温度达到120℃后，即产生明显的热分化。PVC热反响的本质是因为脱HCl反响引起的一系列反响，最后导致大年夜分子断裂。

重要的稳固剂有：

➢ 铅盐：经久热稳固性好，但难于分散及有毒性；三盐，二盐

➢ 金属皂类：其热稳固性不如铅盐，但兼有润滑性；如硬脂酸锌，硬脂酸铅，硬脂酸钙，硬脂酸钡

➢ 有机锡类：热稳固性好，透亮性好，但价格高；如二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡

➢ 有机锑类：具有优良的初期色相和色相保持性，专门是在用量低时，热稳固性优于有机锡，专门适于双螺杆挤出机加工；如三巯基乙酸异辛酯锑 ➢ 稀土稳固剂：稳固性相当于有机锡。如稀土氢氧化物 ➢ 关心热稳固剂：亚磷酸酯类，环氧类，多元醇类

13.2 塑料的光降解

13.2.1 太阳辐射与光接收的物理化学过程

13.2.1.1 太阳的紫外辐射

➢ ➢ ➢

太阳光：连续光谱，其波长在0.7～3000nm；

长波方面：被水蒸汽和二氧化碳接收；红外辐射的短波部分达到地球别处； 短波方面：< 175nm，100km以上的大年夜气层中的O2接收；175～290nm的紫外辐射，15km以上的同温层中的O3接收（海拔25～30km的O3浓度最高）；300～400nm的紫外光引起聚合物降解； ➢

辐射：太阳直射（太阳辐射）和散射光（空气、水滴和尘埃，天空辐射）；光散射才能与波长的四次方成反比（瑞利定律），是以在阴天因为短波的散射更易达到地面，紫外光反而会加强； ➢

纬度和季候对辐射的阻碍：在赤道上辐射强度最大年夜，随季候变更最小；纬度越高，随季候变更越大年夜，如北纬500的光强随季候变更可相差三个数量级。

表 33 地表上垂直照耀各波长光线之强度

波长，nm < 280

强度，W/m2

0

比例，%

0

280-400 400-800 800-1400 1400-3000

68 580 329 143

6.1 51.8 29.4 12.7

13.2.1.2 接收光的物理化学过程

➢ 接收光：（接收、反射和散射），光化学转化（降解） ➢ 饱和烃：不接收波长大年夜于250nm以上的光；

➢ 双键（专门是碳原子与杂原子形成的双键，如羰基）：可接收大年夜于290nm的光，现在可导致聚合物降解； ➢ 催化剂残留物或氧化产品

➢ 吸收光子单线态三线态荧光/磷光/受体分子(个中三线态寿命最长

表 34 不合波长辐射的能量

波长，nm 290 300 320 350 400

表 35 常见树脂的敏锐波长

塑料

敏锐波长，nm 塑料

PVC 310 POM

PE 300 PMMA

PP 310 EVA

PS 318

PC 295

能量，kJ/mol

419 398 375 339 300

热塑性聚酯 不饱和聚酯

敏锐波长，nm 300-320 290-315 304-322 290-320 325

表 36 常见化学键键能（kJ/mol）

化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能

C-C 335 C-Br 278.9 P-H 322.4

C-O 3.3 O-O 268.0 Si-H 314.0

C-H 410.3 N-N 154.9 C-S 276.3

C-N 288.9 O-H 460.6 Si-C 293.7

C-F 498.3 S-H 3.3 Si-O 372.6

C-Cl 326.6 N-H 351.7

从表 36可见，N-N、C-Br、O-O、C-S等化学键能比较低，其断裂几率大年夜，含有此类化学键的聚合物不耐老化。

13.2.2 光降解机理

同热氧化机理。

13.2.3 光稳固剂

（1） 樊篱剂：反射紫外光。如炭黑、钛白粉（金红石型）、氧化锌等无机物；

炭黑能全部接收可见光，强烈反射紫外光，其用量为1-5%。

（2） 紫外光接收剂：二苯甲酮类（UV-9，UV-531）、苯并类（UV-327，

UV-326）

OOHNNORR = H, CH3, C8H17XNHOR2R1X = H, ClR1 = CH3-C8H17, 支链烷基R2 = H, 支链烷基

（3） 紫外光猝灭剂：接收塑估中发色团所接收的能量，使聚合物分子回到基态，

并将这些能量以热量、荧光或磷光的情势发散出去。具体品种重要为镍、钴络合物，如2002（双（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单乙酯，用于PS、PVC、PA等），1084（2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧)镍-正丁胺络合物，用于PP、PE及EVA中）

（4） 自由基捕捉剂：受阻胺类（HALS，哌啶系衍生物），是一类机能优良的

高效光稳固剂及氢过氧化分化剂。典范的品种有：

H3CHNCH3OO（CH2）8OOH3CCH3OHH3CCH3HCH3CH3H3CH3CNH3CCH3

Tinuvin 770, 光稳固剂 770，光稳固剂 GW-480

HH3CH3CNNNNHC（CH3）2CH2C（CH3）3NCH3CH3（CH2）6nMw = 3000

Chimassorb 944，软化温度 100-135℃，300℃热掉重1%

1 2

2.1 2.2

高分子材料泛论 ................................................................ 错误!未定义书签。 通用塑料 ........................................................................................................ 2-1

重要品种 .................................................................................................. 2-1 临盆技巧 ................................................................................................ 2-10 2.2.1

茂金属催化技巧 ........................................................................ 2-10

2.2.2 Montell公司的改进Z-N技巧 .......................................................... 2-10 2.2.3 2.2.4

3

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4

4.1 4.2 5

5.1

超冷凝态气相流化床工艺 ........................................................ 2-10 高温聚丙烯工艺 ........................................................................ 2-10

工程塑料的种类与分类 ................................................................................ 3-1

尼龙树脂 .................................................................................................. 3-2 POM ......................................................................................................... 3-2 PC ............................................................................................................. 3-3 改性聚苯醚（PPO/PS） ......................................................................... 3-3 PBT和PET ................................................................................................ 3-4 热固性树脂 .................................................................................................... 4-1

聚氨酯 ...................................................................................................... 4-1 环氧树脂 .................................................................................................. 4-1 塑料材料的应用机能 .................................................................................... 5-1

塑料的力学机能 ...................................................................................... 5-1 5.1.1 5.1.2 5.2

全然力学机能-应力应变行动 .................................................... 5-1 冲击韧性 ...................................................................................... 5-1

塑料的经久强度和力学稳固性 .............................................................. 5-3 5.2.1 5.2.2

塑料的蠕变 .................................................................................. 5-3 疲乏与疲乏极限 .......................................................................... 5-3

5.2.3 5.2.4 5.3 5.4 6

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

应力开裂 ...................................................................................... 5-4 熔接缝 .......................................................................................... 5-4

高聚物的分化温度 .................................................................................. 5-5 电气产品用塑料的最高应用温度 .......................................................... 5-6 高分子材料的燃烧机能及阻燃 .................................................................... 6-1

塑料的燃烧机理 ...................................................................................... 7-1 高聚物原料的燃烧热 .............................................................................. 7-1 高聚物的燃烧速度 .................................................................................. 7-2 高聚物的氧指数 ...................................................................................... 7-2 高聚物的发烟性 ...................................................................................... 7-3 高聚物的阻燃 .......................................................................................... 7-3 6.6.1 6.6.2

阻燃机理 ...................................................................................... 7-3 阻燃配方 ...................................................................................... 7-4

7

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 8

8.1 8.2 8.3

塑料的摩擦特点 ............................................................................................ 8-1

摩擦磨损和润滑 ...................................................................................... 8-1 塑料的摩擦学特点 .................................................................................. 8-1 磨损 .......................................................................................................... 8-2 各类塑料的摩擦机能 .............................................................................. 8-3 高分子流体减阻剂 .................................................................................. 8-4 减摩剂 ...................................................................................................... 8-4 保温材料 ........................................................................................................ 9-1

常用塑料的导热率 .................................................................................. 9-1 导热机理 .................................................................................................. 9-1 常用的保温方法 ...................................................................................... 9-1

8.4 泡沫塑料的导热性 .................................................................................. 9-2 8.4.1 8.4.2

8.4.2.1 8.4.2.2 8.4.3

8.4.3.1 8.4.3.2 8.4.3.3 8.4.3.4

泡沫塑料的特点 .......................................................................... 9-2 泡沫的形成道理 .......................................................................... 9-3

固体树脂的泡沫形成道理 .................................................... 9-3 液体树脂泡沫形成道理 ........................................................ 9-3 发泡方法 ...................................................................................... 9-3

机械发泡法 ............................................................................ 9-3 物理发泡法 ............................................................................ 9-4 化学发泡法 ............................................................................ 9-4 其它方法 ................................................................................ 9-4

9

9.1 9.2 10

塑料的光学特点 .......................................................................................... 10-1

塑料透亮材料的特点及阻碍身分 ........................................................ 10-1 塑料透亮材料的用处 ............................................................................ 10-3 高分子材料的填充与加强 .......................................................................... 11-1 10.1

填料 ........................................................................................................ 11-1

填料的感化 ................................................................................ 11-1 常用填料 .................................................................................... 11-1

10.1.1 10.1.2 10.2 11

加强材料 ................................................................................................ 11-1

塑料母粒 ...................................................................................................... 12-1 11.1 11.2 11.3 11.4

重要长处 ................................................................................................ 12-1 重要品种 ................................................................................................ 12-1 合营特点 ................................................................................................ 12-1 临盆工艺 ................................................................................................ 12-2

12 高分子材料的稳固化 .................................................................................. 13-1

12.1 氧化 ........................................................................................................ 13-1

主动氧化反响机理 .................................................................... 13-1 老化过程中的降解与交联 ........................................................ 13-3

氧化过程中的降解与交联 .................................................. 13-3 其它降解反响 ...................................................................... 13-3

12.1.1 12.1.2

12.1.2.1 12.1.2.2 12.1.3

塑料用抗氧剂 ............................................................................ 13-4

链终止型抗氧剂 .................................................................. 13-4 关心抗氧剂 .......................................................................... 13-6

12.1.3.1 12.1.3.2 12.1.4 12.1.5 12.1.6 12.2

抗氧剂之间的协同效应与对抗效应 ........................................ 13-7 工业用抗氧剂选择的基来源差不多则 .................................... 13-7 PVC的热稳固 ............................................................................ 13-7

塑料的光降解 ........................................................................................ 13-8

太阳辐射与光接收的物理化学过程 ........................................ 13-8

太阳的紫外辐射 .................................................................. 13-8 接收光的物理化学过程 ...................................................... 13-9

12.2.1

12.2.1.1 12.2.1.2 12.2.2 12.2.3

光降解机理 .............................................................................. 13-10 光稳固剂 .................................................................................. 13-10