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塑料材料的特性
第一部分 通用热塑性塑料
通用热塑性塑料是指综合性能好、耐热温度在100度以下、力学性能一般、产量很大、应用范围很广泛、价格很低的一类树脂。通用热塑性塑料包括聚乙烯类、聚丙烯类、聚氯乙烯类和聚苯乙烯四类。
第一节 聚乙烯类
一、聚乙烯塑料简介
英文为Polyethylene,简称PE。合成原料来至石油。 分类 低密度聚乙烯LDPE 0.91-0.931.5---2.50%成型热变温/C 50 密 收 高密度聚乙烯HDPE 0.92-0.97 2.0---2.50% 78 线性低密度聚乙烯0.92-0.925 1.5---2.50% 75 LLDPE 高分子量聚乙烯0.939 2.0---3.0% 95 UHMWPE 茂金属聚乙烯 0.918 改性 乙烯-乙酸乙烯酯EVA 氯化聚乙烯CPE 应用性况如下: 薄膜占65.5%(其中包装膜占33.4%、棚地膜占32.1%)、中空容器占8.2%、管材7.9%、单丝及编织袋占7.1%、电缆料3.9%、周转箱3.9%、瓦楞箱2.1% 二、聚乙烯类塑料的结构性能 1、PE的结构 PE为线性聚合物,具有同烷烃相似的结构,属高分子长链脂肪烃;分子对称无极性,分子间作用力小,力学性能不高、电绝缘性好、熔点低、印刷性不好。 PE的分子量超高,树脂的力学性能如拉伸强度、低温脆化性能、耐环境应力开裂性等都好,但加工性能差。PE分子量的大小常用熔体流动速率(MFP)来表示,其定义为加热到190度的PE熔体在2160G压力下从一定孔经模孔中每10min的挤出克数,单位g/10min。PE的MFR越大,其流动性越好。常用的LDPE为20-50g/10min,HDPE为4-15g/10min,LLDPE为3-10g/10min。 2、PE的性能 1) 一般性能
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PE树脂为无味、无毒的魄粉末或颗粒,外观呈乳白色,有似蜡的手感,吸水率低,小于0.01%。透水率低, 透气性大,不适于保鲜包装而适于防潮包装。制品表面无极性,难以粘合和印刷,经表面处理才可改进。 2) 力学性能
PE力学性能一般,其拉伸强度较低,抗蠕变性不好,只有耐冲击性较好。三种PE比较而言,冲击强度LDPE>LLDPE>HDPE,其他力学性能LDPE〈LLDPE〈HDPE。PE的耐环境应力开裂性不好,但随分子量增大而改进。PE的耐穿刺性好。 3) 热学性能
PE的耐热性不高,随分子量和结晶度的提高而改善。PE的耐低温性好,脆化温度一般可达-50度以下,随分子量加大,最低可达-140度。PE的线膨胀系数大。 4) 电学性能 PE无极性,因此电性能十分优异。可用于高频绝缘。 5) 环境性能 具有良好的化学稳定性。PE在常温下可耐酸、碱、盐类水溶液。 三、聚乙烯类塑料的成型加工 1、 加工特性 LDPE、HDPE的流动性好,加工温度低,粘度大小适中,分妥温度低,是一种加工性能很好和塑料。但LLDPE的粘度稍高,需相应加大电机功率。PE的吸水率低,加工前不需要干燥处理。 PE的成型收缩率大,设计模具要注意。 2、 加工方法 PE可用注塑、挤出、吹塑、压制等方法成型。 四、聚乙烯类塑料的应用范围 1、 薄膜类制品 薄膜类制品是PE的最主要用途。 2、 注塑制品 其主要产品为:日用品如盆、筒、篓、盒等,周转箱、瓦楞箱、暖瓶壳、杯、台灯罩等。 3、 中空制品 PE制品具有耐应力开裂性好、耐油性好、耐低温冲击等优点,可用于食品油、酒类、汽油及化学试济等液体包装,此外还有中空玩具等。 4、 管材类制品
以HDPE树脂为主,主要用于生活给水、煤气输送、穿线波纹管、液体吸管及圆珠笔芯;LDPE管还可用于化妆品、药品、鞋油及牙膏等化学品包装。 5、 丝类制品
圆丝用HDPE为原料,主要用于编织渔网、缆绳、工业滤网用民用纱窗网等。 扁丝以HDPE和LLDPE为原料,主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。 精心整理
精心整理 6、 电缆制品
PE广泛用于中高压电缆和护套材料。其中以LDPE为主。最高耐压可达220KV 7、 其它制品
HDPE、LLDPE可用于打包带。 LLDPE可用于型材。 五、其它品种
(一) 茂金属聚乙烯 m-PE。高透明、高拉伸强度、密度低、纯度高、高冲击性。但其加工性差,需与LDPE共混加以改善。
(二) 超高分子量聚乙烯 UHMWPE。需磨性好(比POM大15倍)、低摩擦性(摩擦系数油润滑时为0.05-0.08)、抗冲击性好、自润滑性好、生理相容性好及耐腐蚀等优点。但其硬度低、强度不高、耐热性差、加工难及蠕变性差。不透明。 (三) 乙烯与乙酸乙烯酯共聚物(EVA) 通常EVA有如下三类: 1、 EVA树脂。VA含量在40%以下,用高压法合成。它性能接近树脂,主要用于塑料和改性材料。可制造电缆、薄膜及鞋底等制品。 2、 EVA弹性体。VA含量在40-70%范围内,用溶液法合成。它性柔软而富有弹性,主要用于弹性体。 3、 EVA乳胶。VA含量在70-90%,用乳液法合成,产品为乳液状,主要用于粘合剂和涂层。 EVA加入了VA(乙酸乙烯酯),增大了PE的冲击强度和印刷性,并随VA增大,其弹性、柔软性和透明性提高。 EVA优点为:良好柔软性、韧性、耐低温性、耐候性、耐应力开裂性、热合性、焊接性、粘结性、透明性、高泽性、耐化学药品性、抗臭氧性、着色性及与填料的溶合性等。 EVA加工性良好,加工特性和技术与LDPE相同,且由于溶融粘度较低,热稳定性有限(分解温度为229-230度),加工温度比LDPE低20-40度。具体加工方法可为注塑、挤出、吹塑、压延和发泡成型等。 1) 注塑。用一般的注塑成型设备,成型温度为170-200度。 2) 挤出。料筒温度为105、180、270、280度,机头温度为230度。 其主要用于以下几方面: 1) 薄膜类。为EVA的主要用途,可用于包装膜和农业用膜。EVA家膜的保温性、透光性、耐老化性、无滴性都优于PE。
2)注塑制品。自行车座、玩具、密封容器、人造草坪及挡泥板等。 2) 挤出制品。软管、电缆护套、吸水管及挡水板等。 3) 发泡制品。凉鞋、鞋底、拖鞋、自行车胎及玩具车轮等 精心整理
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(四) 氯化聚乙烯(CPE)
CPE含氯量大小不同,其性能差别很大。含氯量为25-40%时为软性材料,大于40%时为硬质材料。常用的CPE含氯量为30-40%,并以含氯量35%的135A和含氯量40%的140B两个牌号最为常用。
CPE具有优异的冲击性能,阴燃性能,耐热性能,可在120度下长期使用,耐候性、耐油、耐酸碱和耐处、臭氧老化等优良,耐磨性高,电绝缘性好。其中工可分为直接加工和硫化加工。
其应用主要集中两方面: 1) 单独制品。不如改性剂用量大,主要用于防海洋污染卷材,地板、门窗用密封条、电缆护套及输送带等。 2) 冲击改性剂。可用于硬质PVC、PE及ABS的共混材料,主要改善其冲击性能和阴燃性能。此外,CPE还可用于共混物的相容剂。 第二节 聚氯乙烯料 一、聚氯乙烯塑料简介PVC 按分子量大小可将PVC分为通用型和高聚合度型两类。 PVC塑料主要包括硬制品、软制品、糊制品及低发泡泡沫塑料制品等。 PVC的突出性能为力学强度高、硬度大、耐化学腐蚀性好、电绝缘性好、印刷和焊接性好,阴燃、价格低及软硬度可调等,常用于代替金属及木材。 PVC缺点主要为热稳定性不好,加工性能不好,耐冲击性不好,耐老化及耐寒性差。 二、聚氯乙烯的结构性能 1、 PVC的结构 PVC分子链中含有强级性的氯原子,分子间力大,这使PVC制品的刚性、硬度、力学提高,并赋其优异的难燃性能,但其介电常数和介电损耗角正切值比PE大。 2、 PVC的性能 1) 一般性能。PVC树脂为一种魄或淡黄色的粉末,相对密度为1.35-1.45。纯PVC的吸水率和透气性都很小。 2) 力学性能。PVC具有较高的硬度和力学性能,并随分子量的增大而提,但随温度的升高而下降。 3) 热学性能。PVC的热稳定性十分差,纯PVC树脂在140度就开始分解,其难用热塑性方法加工。 4) 电学性能。PVC是一个电性能较好的聚合物,但由于其本身极性较大,其电绝缘性不如PE和PP。其一般只适用于中低压和低频绝缘材料。 5) 环境性能。PVC可耐大多数无机酸、碱、多数有机溶剂和无机盐,适合作化工防腐材料。 性能 通用软PVC 电器用软PVC 硬PVC 相对密度 1.2-1.6 1.2-1.6 1.4-1.6 精心整理
精心整理 成型收缩率/% 1.5-2.5 1.5-2.5 0.6-1.0 吸水率/% 0.25 0.15-0.75 0.6-1.0 三、聚氯乙烯塑料的成型加工 1、 PVC的加工特性 1) PVC粉末树脂以颗粒状态存在,而在160度以后颗粒破成初级粒子,在190度时初级粒子熔融。 2) PVC的加工稳定性不好,在熔融温度(160度)高于分解温度(140),不进行改性难以用熔融塑化的方法加工。 3) PVC熔体流动性不好,熔体强度低,易产生熔体踊碎和制品表面粗糙等现象。必须加入加工助剂,是常用的是ACR 4) PVC熔体粘附金属倾向大,熔体之间以及熔体与加工设备之间摩擦力大,要加入润滑剂以克服。 5) PVC的熔体在加工中要降低粘度,可通过提高螺杆转速来达到目的。尽可能少调温度。 6) PVC在加工前无原则要干燥处理。条件为:温度110度,时间1-1.5H 7) PVC配方中的组分十分多,要充分混合均匀。 8) PVC遇金属离子会加速降解,加工前要进行磁选,设备不应有铁锈。 2、 PVC的加工方法 PVC可用挤出、注塑、压延、吹塑、搪塑和滚塑等方法成型。 1) 挤出。可用于生产膜、片、板、管、棒、异型材及丝等制品。 2) 注塑。可用于生产凉鞋、壳体、管件、阀门及泵等制品。 3) 压延。可用于生产膜、片、板、人造革及壁红等制品。 4) 压制。压制多用于热固性塑料,但热塑性的PVC塑料也常用压制成型,主要用于生产鞋底、硬板及周转箱等形状简单制品。 5) 塑料糊的成型。将PVC糊树脂涂于基材上,于90-200度下塑化,时间50-60S,充分熔融后压花冷却即可。 四、聚氯乙烯塑料的改性品种 PVC的改性品种包括高聚合度PVC、氯化PVC及PVC合金等。 1、 高聚合度PVC
与普通PVC相比,具有以下性能: 1) 具有较强的吸收增塑剂的能力,可与高达150份的增塑剂相混合制成软制品。 2) 力学性能优异,拉伸强度和撕裂强度高。 3) 永久压缩变形小,仅为35-60%,而普通PVC在65%以上,回弹性高,一般可达40-50% 4) 制品的硬度可在邵氏A45-95范围内任意调整,而且受温度的影响小,可在较宽的范围内使用。
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