高分子材料2.1熱塑性塑料基礎(chǔ)知識(shí)

1、Beijing University of Chemical Technology,北京化工大學(xué),高 分 子 材 料Polymer Material,,,,,2.2.1 塑料基礎(chǔ)知識(shí),1,第二章 熱塑性塑料,2.1熱塑性塑料的性能特點(diǎn)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(qiáng)度：4-100 MPa沖擊強(qiáng)度：0.05-98 kJ/m2壓縮強(qiáng)度：2-245 MPa彎曲強(qiáng)度：2-135 MPa斷裂伸長(zhǎng)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(guò)300 ℃易燃性：LOI,UL-94, 錐形量熱測(cè)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(dāng)剛能維持其燃燒時(shí)氧的體積分?jǐn)?shù)濃度（塑料LOI:15-60）。通常認(rèn)為極限氧指數(shù)低于21時(shí)，該塑料可以在空氣中持續(xù)燃燒。UL-94：應(yīng)用最廣泛的塑料材料可燃性能標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)材料在被點(diǎn)燃后熄滅的能力。 HB: UL94標(biāo)準(zhǔn)中最底的阻燃等級(jí)。要求對(duì)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(cè)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(cè)試后，火焰在60

4、秒內(nèi)熄滅，無(wú)燃燒物掉下。V-0: 兩次10秒的燃燒測(cè)試后，火焰在30秒內(nèi)熄滅。無(wú)燃燒物掉下。,5,1 塑料的特性,應(yīng)力-應(yīng)變曲線,屈服點(diǎn),斷裂點(diǎn),彈性極限點(diǎn),6,屈服強(qiáng)度：是材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應(yīng)力。屈服應(yīng)變：物件受外力作用，當(dāng)其內(nèi)部的應(yīng)力超過(guò)物件材料的屈服點(diǎn)后所產(chǎn)生的應(yīng)變稱為屈服應(yīng)變。,1 塑料的特性,根據(jù)拉伸過(guò)程中屈服點(diǎn)的表現(xiàn)，伸長(zhǎng)率的大小及其斷裂情況，應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)度：在拉伸試驗(yàn)中，試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應(yīng)力。,測(cè)試：塑料拉伸性能試驗(yàn)方法（GB/T 1040-92）,拉伸機(jī),8,試樣的尺寸和形狀, 沖擊強(qiáng)度：,懸臂梁沖擊測(cè)試機(jī),沖擊是指在很短的時(shí)間內(nèi)內(nèi)施加一個(gè)很大的力或震動(dòng)的過(guò)程。沖擊強(qiáng)度是衡量試樣在沖擊破壞過(guò)程中所吸收能量的物理量，反映材料抵抗裂紋擴(kuò)展和抗脆斷的能力。利用沖擊強(qiáng)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(qiáng)度的兩種測(cè)試模式,懸臂梁沖擊強(qiáng)度,簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度,（英國(guó)）Gilbert Izod, 'Testing brittleness of steel', Engineering, 25 September 1903, pp. 431-2（法國(guó)）Georges Charpy 1905年發(fā)明。, 彎曲強(qiáng)度：彎曲強(qiáng)度也叫抗彎強(qiáng)度，常采用簡(jiǎn)支梁法將材料試樣放在兩支點(diǎn)上，在兩支點(diǎn)間的式樣上施加集中

7、載荷，使試樣變形直至破裂時(shí)的載荷。彎曲強(qiáng)度是材料韌性、脆性的度量。,彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī),測(cè)試：塑料彎曲強(qiáng)度檢測(cè)/測(cè)試 GB/T 9341-2008標(biāo)準(zhǔn),11,試樣的尺寸：國(guó)標(biāo)和ISO等：長(zhǎng)80 mm,寬10 mm,厚4 mm美標(biāo)：長(zhǎng)127 mm，寬12.7 mm，厚 3.2 mm,熔體流動(dòng)指數(shù)（MFI）：在規(guī)定的溫度和壓力下，試樣熔體每10min通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)出料模孔的總重量(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(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)塑料試樣在規(guī)定簡(jiǎn)支梁靜彎曲應(yīng)力作用下達(dá)到規(guī)定撓度（0.254 nm）時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，是表達(dá)被測(cè)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(cè)定高分子材料在合適的液體傳熱介質(zhì)中，在一定的負(fù)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(shí)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(duì)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(shù)脂的力學(xué)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(xiàng)性能一般都提高。

10、分子鏈間的作用力和側(cè)基/支鏈對(duì)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(huì)降低聚合物的密度，側(cè)基數(shù)量和長(zhǎng)短對(duì)密度和透氣性產(chǎn)生直接影響，規(guī)整度越差，往往會(huì)造成密度低、透氣性好。高分子材料的導(dǎo)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(tuán)的存在一般會(huì)提高吸水性和導(dǎo)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(shù)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(jī)還可以進(jìn)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(guò)程是將塑料加熱熔化，在柱塞或螺桿加壓下通過(guò)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(guò)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