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高分子材料基礎知識

時間:2023-02-13瀏覽量:442

  1.1高分子材料

  高分子材料可分為無機高分子材料和有機高分子材料,有機高分子材料又分為天然與人工合成兩類,合成高分子材料包括合成橡膠、合成纖維、合成樹脂,即人們通常所說的三大合成材料。

  1.2塑料的概念

  凡人工合成的高分子聚合物(簡稱“聚合物”或“高聚物”)或其預聚體統稱為“合成樹脂”,簡稱為“樹脂”。塑料一般是指由合成樹脂為基本成分,并在其中加入填料、增塑劑、穩定劑及其他助劑經加工形成的塑性材料或固化交聯形成的剛性材料。

  1.3塑料的分類

  塑料有多種分類的方法,一般來說,可以從以下兩個方面分類。

  1.3.1按塑料的用途分類:

  通用塑料:又叫常用塑料,是指產量大、價格低、應用范圍廣的塑料。目前,主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。

  工程塑料:是指機械強度好,能做工程材料和代替金屬制造各種機械設備或零件的塑料。如聚酰胺(尼龍)、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、和熱固性聚酯等。它們與通用塑料相比,產量較小,價格較高,但具有優異的機械性能、電性能、化學性能,以及耐熱性、耐磨性、尺寸穩定性等。

  功能塑料:是指人們用于特種環境的具有特種功能的塑料。如醫用塑料、光敏塑料等。

  1.3.2按受熱特征分類:可將塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。

  熱塑性塑料:是指在特定溫度范圍內,能反復加熱和冷卻硬化的塑料。這類塑料基本是以聚合反應所得到的樹脂為基礎制成的,受熱時不產生化學交聯,因而當它再一次受熱時仍具有可塑性。如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。

  熱固性塑料:是指受熱后能成為不熔不溶性物質的塑料。這類塑料基本以縮聚反應所提到的樹脂為基礎制成的,受熱時發生化學變化使線型分子結構的樹脂轉變為體型結構的分子化合物。當它們再一次受熱時就不再具有可塑性,如酚醛塑料、氨基塑料等。

  1.4塑料的用途

  由于塑料原料來源豐富, 品種繁多,制造方便, 色澤鮮艷,加工成型簡單,具有許多獨特的優良性能,因此, 在國民經濟建設中,塑料已取代各種材料, 如木材、陶瓷、皮革以及金屬、玻璃等。此外,它還廣泛應用于建筑、電器、紡織、化工、汽車、船舶、飛機和國防等工業,用來代替有色金屬和黑色金屬。

  2.1概述

  主要由乙烯聚合而得的高聚物稱為聚乙烯。它是質輕、 具有 良 好的絕緣性能、耐化學腐蝕性及耐低溫性能的熱塑性塑料。這種塑料很易于加工成各種形狀(管、桶、袋、盆等)的塑料制品。聚乙烯的生產過程不復雜、比較成熟,發展很快。它被廣泛的用于電氣工業、化學工業、食品工業、機械制造工業、農業、油田和燃氣部門等。

  2.2聚乙烯的分類:

  聚乙烯可分為高密度聚乙烯(0.950~0.965g/mm3)、中密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、和低密度聚乙烯(0.915~0.930g/mm3)四種,其中前三種均為線性主鏈,在主鏈上有少量的支鏈,它們間的區別就在于支鏈的含量的多少;而低密度聚乙烯卻具有長支鏈,并且這些長支鏈自己也有支化現象。

  從外觀上看,線性低密度聚乙烯較為透明,而其余三種呈半透明、霧狀。

  在生產低密度聚乙烯時,其聚合壓力大于1000個大氣壓,而生產高密度聚乙烯時的壓力只有20~30個大氣壓,因此人們有時稱低密度聚乙烯為高壓聚乙烯,稱高密度聚乙烯為低壓聚乙烯。

  2.3主要物理化學性能

  2.3.1外觀:為膠質狀固體,類似高級石蠟,是無臭、無味、 為柔而韌的半透明材料。易燃,著火時燃燒緩慢,滴下膠質不發煙,火焰上端呈黃色下端呈蘭色,發出石蠟燃燒的氣味。

  2.3.2電性能:聚乙烯主要由亞甲基構成,成長鏈對稱排列,沒有極性。具有優良的電絕緣性能。其電絕緣性能與密度關系不大;介電損耗隨著溫度和頻率以及氧化度的增加而增加。

  2.3.3化學性能:聚乙烯具有烷烴的化學結構,為惰性的穩定化合物;它在常溫下能耐稀硫酸、稀硝酸以及任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、過氧化氫、氫氧化鈉(或鉀)和各種鹽溶液等。但不耐強氧化劑(發煙硫酸、濃硝酸、鉻酸和硫酸的混合液)。氣態氯與氟對聚乙烯的作用很慢,但隨著溫度的升高而升高,作用的程度加大。常溫下聚乙烯不溶于任何溶劑,脂肪烴芳烴鹵烴等與聚乙烯長時間作用時能使其溶脹。聚乙烯化學上的惰性及表面的非極性,使它難以粘結和印刷,必須要經過氧化劑、火焰處理、放電處理后才有良好的粘結性和印刷性。

  2.3.4熱性能:聚乙烯的玻璃化溫度(Tg),隨結晶度的大小而變化,可以低到-130℃,也可以高到-20℃。但重要的是熔點,不同密度的聚乙烯是不同的,低密度聚乙烯熔點為110~115℃,高密度聚乙烯的熔點在125~131℃范圍。

  2.3.5機械性能:由于聚乙烯大分子鏈較柔順,分子間作用力不大,所以聚乙烯的強度主要由結晶時分子緊密堆砌的程度所提供。分子量的大小對其性能有很大的影響。機械性能在很大程度上取決于聚乙烯的分子量和支化度。

  2.4加工成型過程應注意的問題

  塑料的成型加工是力求保持或改進原材料原有性能的條件下,將組成和物理形態各不相同的物料轉變成制品。聚乙烯作為塑料的一種,同其它塑料一樣,通常有三種力學狀態,即玻璃態、高彈態、粘流態。這是聚乙烯在不同溫度下的不同狀態。當溫度底于熔點Tm時,聚乙烯處于固態;當溫度高于熔點Tm時,聚乙烯處于粘流態,成為熔體,具有流動性,這正是聚乙烯成型加工的依據。我公司產品-鋼骨架塑料復合管的成型加工就是在聚乙烯的粘流態下進行的。

  聚乙烯加工過程中應注意的幾個問題:

  2.4.1確保加工溫度高于聚乙烯的熔點,否則原料不能塑化或因扭 矩過大損壞設備;

  2.4.2加工溫度不宜太高,停留時間不能太長,否則原料會氧化降解,影響產品的性能;

  2.4.3因聚乙烯原料傳熱慢且收縮率大,壓注成型時要有足夠的保壓及冷卻時間,否則制品收縮變形大;

  2.4.4原料中切忌混入金屬雜質,否則易損傷擠出機螺桿

  2.4.5嚴格按照給定的工藝參數進行加工生產,以確保產品質量。


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