高分子材料2.1熱塑性塑料基礎(chǔ)知識

1、Beijing University of Chemical Technology,北京化工大學,高 分 子 材 料Polymer Material,,,,,2.2.1 塑料基礎(chǔ)知識,1,第二章 熱塑性塑料,2.1熱塑性塑料的性能特點與結(jié)構(gòu)及基本加工方法2.2 聚乙烯2.3 聚丙烯2.4 聚氯乙烯,2,塑料概論 (Plastic),塑料的特性（Characteristics）結(jié)構(gòu)（Structure）塑料的加工成型

2、 (Processing and Molding),3,1 塑料的特性,拉伸強度：4-100 MPa沖擊強度：0.05-98 kJ/m2壓縮強度：2-245 MPa彎曲強度：2-135 MPa斷裂伸長率：0-100%加工性能好：加工成型可幾分鐘內(nèi)完成耐熱性不高：一般不超過300 ℃易燃性：LOI,UL-94, 錐形量熱測試電絕緣性：優(yōu)于玻璃和陶瓷耐腐蝕性：良好的耐酸堿腐蝕性,4,1 塑料的特性,極限氧指數(shù)（LOI）：是

3、指材料在氧和氮混合氣體中當剛能維持其燃燒時氧的體積分數(shù)濃度（塑料LOI:15-60）。通常認為極限氧指數(shù)低于21時，該塑料可以在空氣中持續(xù)燃燒。UL-94：應用最廣泛的塑料材料可燃性能標準，評價材料在被點燃后熄滅的能力。 HB: UL94標準中最底的阻燃等級。要求對于3到13毫米厚的樣品，燃燒速度小于40毫米每分鐘;V-2: 兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60秒內(nèi)熄滅，可有燃燒物掉下。V-1: 兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60

4、秒內(nèi)熄滅，無燃燒物掉下。V-0: 兩次10秒的燃燒測試后，火焰在30秒內(nèi)熄滅。無燃燒物掉下。,5,1 塑料的特性,應力-應變曲線,屈服點,斷裂點,彈性極限點,6,屈服強度：是材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應力。屈服應變：物件受外力作用，當其內(nèi)部的應力超過物件材料的屈服點后所產(chǎn)生的應變稱為屈服應變。,1 塑料的特性,根據(jù)拉伸過程中屈服點的表現(xiàn)，伸長率的大小及其斷裂情況，應力-應變曲線大致分為以下5種類型,7,1

5、基本概念（參數(shù)）, 拉伸強度：在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力。,測試：塑料拉伸性能試驗方法（GB/T 1040-92）,拉伸機,8,試樣的尺寸和形狀, 沖擊強度：,懸臂梁沖擊測試機,沖擊是指在很短的時間內(nèi)內(nèi)施加一個很大的力或震動的過程。沖擊強度是衡量試樣在沖擊破壞過程中所吸收能量的物理量，反映材料抵抗裂紋擴展和抗脆斷的能力。利用沖擊強度和溫度的關(guān)系曲線可以研究塑料的脆韌轉(zhuǎn)變溫度。,,,,樣品夾在此處,,,打擊錘

6、頭,試樣的尺寸和形狀,擺錘沖擊強度的兩種測試模式,懸臂梁沖擊強度,簡支梁沖擊強度,（英國）Gilbert Izod, 'Testing brittleness of steel', Engineering, 25 September 1903, pp. 431-2（法國）Georges Charpy 1905年發(fā)明。, 彎曲強度：彎曲強度也叫抗彎強度，常采用簡支梁法將材料試樣放在兩支點上，在兩支點間的式樣上施加集中

7、載荷，使試樣變形直至破裂時的載荷。彎曲強度是材料韌性、脆性的度量。,彎曲強度試驗機,測試：塑料彎曲強度檢測/測試 GB/T 9341-2008標準,11,試樣的尺寸：國標和ISO等：長80 mm,寬10 mm,厚4 mm美標：長127 mm，寬12.7 mm，厚 3.2 mm,熔體流動指數(shù)（MFI）：在規(guī)定的溫度和壓力下，試樣熔體每10min通過標準出料?？椎目傊亓?克)。單位:g/10min。,砝碼重2160 g，料筒內(nèi)徑9.5

8、44 mm，出料?？變?nèi)徑2.095 mm，長8 mm。,MFI的大小與分子量大小基本成反比。,12,在按規(guī)定速率升溫的液體介質(zhì)內(nèi)，標準塑料試樣在規(guī)定簡支梁靜彎曲應力作用下達到規(guī)定撓度（0.254 nm）時所對應的溫度，是表達被測物的受熱與變形之間的參數(shù)。(heat distortion temperature),壓力1.82 MPa 或0.46 MPa，升溫速率 2 ℃/min或 5 ℃/min,熱變形溫度（HDT）,13,維卡軟化溫度

9、，是指測定高分子材料在合適的液體傳熱介質(zhì)中，在一定的負荷、一定的等速升溫條件下，試樣被1毫米2壓針頭壓入1毫米時的溫度。, 維卡溫度(VST,vicat softening temperature),14,2 結(jié)構(gòu),兩種凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，大多數(shù)塑料是部分結(jié)晶,15,分子結(jié)構(gòu)(單元)對稱、規(guī)整的聚合物往往具有良好的結(jié)晶性能；結(jié)晶度和結(jié)晶尺寸決定著熱塑性樹脂的力學性能和透明度。相同分子結(jié)構(gòu)下，分子量提高，分子間作用力提高，各項性能一般都提高。

10、分子鏈間的作用力和側(cè)基/支鏈對聚合物的密度產(chǎn)生直接影響；主鏈結(jié)構(gòu)相同的聚合物，側(cè)甲基/烷基和支鏈的存在往往會降低聚合物的密度，側(cè)基數(shù)量和長短對密度和透氣性產(chǎn)生直接影響，規(guī)整度越差，往往會造成密度低、透氣性好。高分子材料的導電性與高分子材料的吸水性大小有直接的關(guān)系，分子鏈上極性集團的存在一般會提高吸水性和導電性，降低材料的電絕緣性。,結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,16,3 塑料的加工成型,合成樹脂與其它助劑混合,塑料加工成型的基本流程,17,（a）

11、擠出成型又稱擠壓模塑和擠塑。 ( Extrusion molding),幾種常用的塑料成型加工方法,18,擠出成型是最常用的塑料加工方法，約占50％塑料制品。制品如管材、板材、薄膜、電線電纜包覆等。利用擠出機還可以進行塑料的共混、塑化造粒等。,19,（b）注射成型 (injection molding)：又稱注射模塑或注塑。其過程是將塑料加熱熔化，在柱塞或螺桿加壓下通過噴嘴注入閉合模具內(nèi)，經(jīng)冷卻定型，獲得制品。,20,（c）壓延成

12、型（Calendering Molding）－將已塑化的塑料通過一組熱輥之間使其厚度減薄，從而制得制品。聚氯乙稀片、薄膜和人造革。,,21,Typical processes applied to TP,Extrusion 擠出成型 Injection molding 注射成型Blow molding 吹塑成型Thermoforming 熱成型Calendering 壓延成型Rotational molding旋轉(zhuǎn)模塑成型