高分子材料复习重点资料

绪论：1、标志性的事件：塑料的（1）19世纪中叶第一种工业化的塑料----赛璐珞”(Celluloid)的塑料（1869）（最早被应用的塑料）（2）雷奥.比克兰德合成酚醛树脂（PF）也是第一个工业化生产的合成树脂（第一种人工合成树脂）（3）1920年，Staudinger首先提出了高分子的概念（4）Zieglar-Natta催化剂合成出了低压高密度聚乙烯（HDPE,1953~1955）和聚丙烯（PP）（HDPE和PP的合成方法是谁发明的）橡胶的（1）1823年，苏格兰化学家马金托什，像印第安人一样把白色浓稠的橡胶液体涂抹在布上，制成防雨布，并缝制了“马金托什”防水斗蓬，这是世界上最早的雨衣，也是橡胶工业的起点（2）1826年，英国人汉考克发明了双辊开炼机，用此设备可以将各种助剂混入橡胶中，1839年，美国化学家固特异尔偶然中发明了橡胶的硫化，解决了橡胶遇热变软发粘的缺点，制造出了世界第一双橡胶防水鞋，这两项发明使橡胶的应用得到了突破性的进展，奠定了现代橡胶加工业的基础（是什么发现导致了近现代意义橡胶工业的诞生？）橡胶是继石油、铁矿和有色金属之后的第四大战略资源2、概念：通用塑料：产量大、用途广、价格低、性能一般，主要用于非结构材料，如：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）。工程塑料：具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并在此条件下长时间使用，可作为结构材料。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。弹性体：弹性体是一种性能独特的人造热可塑性弹性体，具有非常广泛的用途热塑性塑料：受热熔融、可进行各种成型加工，冷却时硬化。再受热又可熔融、加工。具有多次重复加工性。热固性塑料：受热熔化，成型的同时发生固化发应，形成高分子立体网状结构，再受热不熔融，也不在溶剂中溶解。热固性橡胶－化学交联后，不熔融也不能溶解在溶剂中，不能反复加工和成型。热塑性弹性体-----高温下能塑化成型而在常温下能显示橡胶弹性天然橡胶：它是从自然界的植物中采集出来的一种高弹性材料。合成橡胶：是各种单体经聚合反应合成的高分子材料，特种合成橡胶：凡具有特殊性能，专门用于各种耐寒，耐热，耐油，耐臭氧等特种橡胶制品的橡胶。如：聚氨酯橡胶，丁腈橡胶，硅橡胶。通用合成橡胶：用以代替天然橡胶来制造轮胎及其他常用橡胶制品的合成橡胶，如，丁苯橡胶，顺丁橡胶，丁基橡胶。橡胶硫化3、几种常用的塑料成型加工方法：（1）挤出成型，（2）注射成型：吹塑方法，模压方法，（3）压延成型橡胶成型基本过程:塑炼，混炼，压延或挤出，成型和硫化等基本过程第二章一、各种热塑性树脂的微观结构特点：PEPE的结构特征:分子链非常柔顺,结构单元对称、规整,故PE非常容易结晶、而且结晶度很高，聚乙烯的强度主要是其结晶结构提供的分子量升高MFI下降分子量相同，支化度上升，MFI上升支化度对结晶的影响：支化度减小链规整性提高、结晶度提高、密度提高、熔点提高分子量对结晶的影响：HDPE：提高分子量对结晶度几乎没有影响。LDPE：提高分子量会导致结晶度略有提高。因为分子量提高会增大分子间的缠结从而提高分子间的相互作用。总结LDPE、HDPE和LLDPE结构性能区别。LDPE(低密度)HDPE（高密度）LLDPE(线性低密度)UHMWPE超高相对分子质量链结构存在大量的长支链和短支链只有少量的短支链短支链数目与LDPE相当，但没有长支链。分子量HDPE和LDPE的分子量只有2～30万平均分子量100万,最高700万分子量分布分子量对结晶的影响提高分子量会导致结晶度略有提高提高分子量对结晶度几乎没有影响结晶度,密度LDPELLDPEHDPE结晶度密度比HDPE低拉伸强度LDPELLDPEHDPE抗冲击性LDPELLDPEHDPE在工程塑料中抗冲击强度最高硬度LDPELLDPEHDPE高耐磨性抗蠕变性LDPELLDPEHDPE导热性HDPELLDPELDPE膨胀系数HDPELLDPELDPE耐环境应力开裂性HDPELDPELLDPE耐环境应力开裂PE的耐环境开裂性能差的原因：因为在外界环境的作用下（例如溶剂、氧气等），PE塑料材料加工过程中有残余内应力存在，使得材料在远远低于屈服应力值。查阅相关文献分析LLDPE的耐环境应力开裂性能要高于HDPE和LDPE的原因LLDPE，LDPE虽同属线型聚乙烯，但LLDPE完全是由乙烯与a-烯烃共聚而成，所含共聚单体比LDPE多，，因而线型主链上有很多的短支链，使结晶度，密度低，提高环境应开裂的性质PE优点:优异的耐化学药品性,优异的电绝缘性,柔韧性好缺点:耐热性差,拉伸强度比较低，硬度不高，抗蠕变性差，环境应力开裂现象严重从微观结构因素分析，为什么交联PE的力学性能有大幅度的提高PE力学性能低主要是由于分子间作用低，而交联的PE只要是用化学或辐射方法通过交联，形成网状结构的热固性塑料，使密度增大，相对分子量变大，支化变少，从而抗冲击，抗蠕动抗应力好。（不知道是否正确，大家看着办，查不到，如果谁查到啦就共享哈）交联聚乙烯的应用交联PE的力学性能、耐热性和耐环境应力开裂性大幅度改善。交联PE广泛应用在电线、电缆、热水管、热收缩膜等。交联PE不能再热塑性加工PP什么是PP的等规度：等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合物所占的重量百分比相对分子质量对性能的影响：课本P41页第一段等规度增大，分子量较低时（MFI大），结晶度上升，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降，分子量较大时（MFI小），结晶度不变；等规度增大，耐热性增强；等规PP具有优异的电绝缘性分子量增大（MFI减小），结晶度下降，强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高大球晶结构对PP性能的影响及其尺寸的工艺方法：大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降，这是因为大球晶的空隙恒大，受力面积大，已招到破坏，另外只要破坏少量的球晶，对整个聚合物的破坏性也很大。影响球晶结构因素：（1）熔融温度和时间：①熔体温上升，晶核数下降，球晶尺寸增大②熔融时间增长晶核下降球晶尺寸就增大；⑵冷却速率：①速度慢导致生成大球晶，②骤冷，严重“皮心”结构，⑶加工剪切应力增强晶核上升球晶尺寸就下降。⑷成核剂上升晶核数多且大，故球晶尺寸就小。聚丙烯加入成核剂后，能促进分子的结晶过和和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这样不但有利于提高产品的抗冲击强度、屈服强度，而且对产品的外观及加工均有一定影响。为什么PE低温冲击强度低？抗冲击强度与Tg有关系。低温时，分子运动被冻结，自由体积小，集合物连段不能自由运动，来不及改变构象来抵抗冲击力。等规PP的性能优势：较好的耐热性，优异的电绝缘性，优良的耐化学药品性，优异的抗弯曲疲劳性。很好的耐环境应力开裂性能等规PP的性能缺点：耐老化性差，抗冲击，特别低温冲击性差，PP受热易氧化PP改性的方法有那些？各种方法对PP性能的影响是什么⑴共聚：与乙烯共聚：①无规共聚②嵌段共聚。⑵共混：PP合金：①与HDPE共混②与EPR和TPE共混-----以上的方法可以增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低③与聚酰胺共混--增韧、提高耐热、耐磨和强度。⑶填充：粉末状矿物填料填充PP---提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀。⑷增强：用玻璃纤维增强PP--大幅度提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀；工程塑料。为何PP容易氧化降解？聚丙烯中侧甲基的存在，使分子链上交替出现叔碳原子，而叔碳原子极易发生氧化反应，从而导致聚丙烯的耐氧化性和耐辐射性差。PVCPVC是含有少量结晶结构（短程结晶）的无定形聚合物PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物PVC聚合温度对其结构的影响：聚合反应温度上升头-头结构增多分子量下降；聚合反应温度越高，支化和缺陷就越多；随着聚合反应温度的降低，间规立构规整度提高。聚合物温度降低使PVC的立构规整性提高和PVC的支化度减少，从而导致结晶度提高PE的Tg是-125°，PP的Tg=-10°，PVC的Tg=70—80。为什么pvc的TG会那么高：-Cl导致分子间作用力增强导致大分子间距小，还有-Cl导致分子链较僵硬，从而使PVC的Tg在70～80oC影响PVCTg的因素:聚合反应温度：越高，PVC的Tg越低。-80oC聚合：Tg～100oC；125oC聚合：Tg～68oC；加入增塑剂：通过加增塑剂可使PVC的Tg降到室温以下。软PVC：增塑剂含量40%以上的PVC。硬PVC：不含增塑剂或增塑剂含量10%的PVC。.PVC的热稳定性差的原因是什么？PVC分子链中的“缺陷”是导致降解的主要内因。热、光、机械应力是导致PVC降解的外因。在热和光的作用下，支链发生脱HCI反应、多烯结构分子，当主链出现共扼双键数量不太多时;PVC树脂中存在一定数量偏低低分子量组分，降低了聚合物的热稳定性;聚合物中如存在某种杂质，例如在聚合过程中加人的引发剂、催化剂、酸、碱等去除不尽，或在储运过程中吸收水分，都会降低聚合物的稳定性;塑料在成型之前，在高搅、冷搅、挤出等过程中，受到剪切应力和拉伸应力的作用也会引起热降解。改进方法：加工时必须添加热稳定剂、控制成型温度、减少受热时间。稳定PVC的方法：（1）VCM与其它单体共聚；（2）在PVC中加入化学稳定剂：中和HCl、取代不稳定Cl、与不饱和部位反、加入紫外线屏蔽和吸收剂。铅盐类、金属皂类热稳定剂提高PVC热稳定性的原理是什么？通过捕捉PVC热分解产生的HCl，防止HCl的催化降解作用，主要按此机理作用，此外还有类、有机锡类、亚磷酸脂类及环氧类等。铅盐类吸收HCl，价格便宜，氯化铅不会引起PVC降解。金属皂是通过协同效应。什么是金属皂类稳定剂的协同效应，其机理是什么？协同效应：A,B单独不起作用，A+B才达到作用。先加重金属取代出CL,再加碱土金属把CL转移。什么是PVC的反增塑效应？请判断PP和HDPE中会有反增塑效应吗在PVC加入增塑剂可以增加分子间的活动能力，提高柔顺性，硬PCV加入少量增塑，会出现“反增塑效应”：由于CL分子链比较僵硬，加入少量增塑剂，有一定空间让分子链排列成结晶形态，规整度紧，结晶度高，密度高，是拉伸强度增强，因而紧密，自由移动空间小，故冲击性小，硬度上升，、润滑剂的作用是什么？内外润滑剂各有什么特点润滑剂可以减少加工中树脂颗粒间和熔体聚合物分子间摩擦产生的热效应，避免塑料对加工设备金属表面的黏着内润滑剂：与PVC相容性好，碳链长度短---减少分子间的极性作用力，常用的有：14～18C的硬质醇、硬脂酸、硬脂酸钙等外润滑剂：与PVC相容性不好，碳链长度长--在加工设备表面与熔体间形成润滑膜，常用的有：28～32C的脂肪酸、低分子量PE、石蜡等。PVC的用途极为广泛，是目前用量仅次于PE的第二大用量的树脂材料PVC的性能优势：力学性能大范围可调：从硬质到软质；电绝缘性优良、耐酸碱、耐溶剂性良好---差于PP和PE；阻燃性好。PVC的缺点：软化点不高——耐热性不好；耐寒性差、抗冲强度低；易分解、热稳定性差。为什么软质PVC不是软而弱的塑料呢，而是软而韧呢？PVC的改性:课件的2.3第37章PSPs硬而脆，硬质PVC硬而强，软质PVC软而韧。，PA硬而韧，PTFE是一种软而弱的树脂。PS的缺点:(1)PS的抗冲击性差(2)PS的耐热性不好，强度随温度提高大幅度降低比较PE、PP、PVC和PS四种通用树脂的分子结构特征及聚集态特征的异同。根据它们微观结构特征的异同分析比较、它们性能特点上的异同。性能特点包括：（1）拉伸强度；（2）抗冲击性能；（3）耐热性（抗热变形能力）；（4）热稳定性；(5)透明性；（6）绝缘性；（7）耐溶剂和化学药品性；（8）阻燃性。（大家从他们的优缺点处入手吧）ABS是什么，它的三个部分各有什么功能ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物;丙烯腈——硬度、耐热性、力学