圆珠笔外壳的选择.docx

为圆珠笔外壳选择合适的高分子材料张健高材 1111 班学号 2011319136摘要：本文通过对市场上圆珠笔外壳所需要的性能分析，选择出适合于 制作圆珠笔外壳的高分子材料再对选择出适合制作圆珠笔外壳的高分子材料进 行性能和价格对比，选择出最适合制作圆珠笔外壳的高分子材料，使它达到性能 最好，价格最优关键词：笔外壳、AS、PP、 PSAbstract ： In this paper, t hrough the analysis of the performance of the market need pen shell, selection of polymer materials suitable for the production of ball point pen shell. To select suitable for high molecular material ball point pen shell of performance and price comparison, choose the most suitable for high molecular material shell of the ball point pen, make it reach the best performance, the optimal price.Key word： The pen shell、AS、PP、PS目录摘要 1关键词 1Abstract 1Key word 1目录 2引言 31. 圆珠笔外壳的性能要求 31.1力学性能的要求 31.2热性能的要求 31.3成型加工工艺要简单方便 42. 材料的初步选择范围 43. 分子结构及特征 43.1 PP 43.2 PC 43.3 HDPE 53.4 AS 53.5 PS 53.6 PVC 64. 表1材料的主要性能对比 65. 表2材料的价格对比 76. 材料详细介绍 76.1 PP （聚丙烯） 76.2 PC （聚碳酸酯） 86.3 HDPE （高密度聚乙烯） 86.4 AS （苯乙烯-丙烯腈共聚体） 96.5 PS （聚苯乙烯） 96.6 PVC（聚氯乙烯） 107. 最终选择 108. 改性 119. 试验测试 11参考文献 12引言圆珠笔是我们日常生活中，必须用到的文具用品。

在日常生活中它随处可 见，但是小小的圆珠笔中蕴含中很多我们不知道的知识我们天天用圆珠笔来写 字，却从来没有考虑过它是什么材料制作而成为什么有的圆珠笔外壳是透明的， 又为什么有的圆珠笔外壳是五颜六色的有的圆珠笔外壳在手握处会有一个柔软 的橡胶垫，它又是用着什么样的作用呢？这些问题都是我们没有考虑过的1.珠笔外壳的性能要求1.1 力学性能的要求（虽然笔外壳对力学性能上的要求不是很高，但是还是 需要具有一定的力学强度）（1）最重要的是刚性要优良，刚度大2）具有一定的冲击强度在生活中有很多人喜欢转笔，不经意间笔就会掉 落在地上，为了防止笔摔落在地上后断开或是出现裂纹，所以笔外壳需要一 定的抗冲击性能3）具有一定的摩擦性能我们在使用笔书写时，必须得让手握紧笔，为了 防止在我们握紧笔时，笔杆在手中滑动，所以笔外壳需要具有一定的摩擦性 能，这样才能更好地方便书写4）具有一定的硬度在我们握紧笔书写时，不会折断笔1.2热性能的要求（1） 具有一定的耐热性，热变形温度应该在50°C以上2） 具有一定的耐寒性，脆化温度应该高于-20C以上1.3成型加工工艺要简单方便2.材料的初步选择范经过网上资料的搜索，我们可以初步确定市场上存在着 PP、PC、HDPE、 ABS、PVC、PS 这六种高分子材料制作的圆珠笔外壳。

3. 分子结构及特征3.1 PP(CH2 —ch )—nCh3按大分子链上排列方式的不同，可分为等规间规和无规，分子链主要由碳、氢构 成侧链上有一个甲基O]—主链中存在柔软的碳酸脂基和刚性的苯环氧基则使链段容易围绕其单键发生内旋转，赋予大分子一定的柔性，提高了抗冲击强度3.3 HDPE—(CH2—CH2—) n线性结构，分子链柔顺分子链主链由碳、氢构成，所以毒性很小分子结 构对称，分子之间作用力小，力学强度不高3.4 ASCH2—)—(CH— CH— CHICNI 2 ■Co丙烯腈-苯乙烯是丙烯晴与苯乙烯的共聚物，大分子链上引入了极性极强的 侧一CN基，提高了分子间作用力，内聚力增大3.5 PS—( CH—CH2—)大分子链基本上是线型的，PS 一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为 共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型 聚合物3.6 PVC—(CH2—分子链上每隔一个碳原子就有一个带电性较强的氯原子，因而分子链具有较高的 极性，大分子链相互作用力大材料名称刚度邵氏硬度(M)冲击强度(J/m)脆化温 度(/°C)热变形温度(/C)PP优良100~15219・8-30102PC优良90~95422-100126~135HDPE优良60~70130-7880AS优良99183-2082~105PS优良8916-3080PVC较好6221.5-5080~854.表1材料的主要性能对比5. 表 2 材料的价格对比材料名称产地价格（元/吨）运输方式PP茂名石化11200汽车、火车PC北京瀚仑18783汽车、火车HDPE燕山石化11733汽车、火车AS宁波台化13516汽车、火车PS慈溪科兴13500汽车、火车PVC齐鲁石化7340汽车、火车6. 材料详细介绍6.1 PP （聚丙烯）PP树脂大多为乳白色粒状物，无毒，无味，无臭，外观与HDPE相似，但 是比HDPE密度低。

透明性好甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主 链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯一般 工业生产的PP树脂中，等规结构含量约为95%,其余为无规或间规聚丙烯工 业产品以等规物为主要成分PP也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内通常为 半透明无色固体，无臭无毒由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167°C 耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点密度小，是最轻的通用塑料 缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服共聚物型的PP材料有较低的热变形温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚 性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大PP 的维卡软化温度为150C由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性 很好PP不存在环境应力开裂问题PP是线型碳氢聚合物，在物理性能、化学性能、电性能和卫生性能等方面 与PE相似与HDPE相比，PP不但有较好的拉伸强度、刚度、硬度、耐应力开 裂性和耐热性，而且具有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性，成型加工也极为优良 但是PP是光稳定剂比较差的聚合物品种，为了提高PP和PE的光稳定性和抗热 杨老化能力，最常用的办法是添加抗氧剂和光稳定剂。

6・2 PC （聚碳酸酯）聚碳酸酯是 20 世纪 50 年代的末发展起来的重要热塑性工程塑料，产量仅 次于聚酰胺具有优异而均衡的力学、热和电性能，特别是冲击强度为一般热塑 性塑料之冠易于成型加工，可以用于注塑挤出等方法制成各种产品PC是一 种无毒、无臭、无味、透明的无定型热塑性聚合物，可以制成透明、半透明和不 透明制品 PC 是典型的硬而韧的聚合物，力学性能优良，尤为突出的是它的冲 击强度，而且刚性大，蠕变性小，具有良好的尺寸稳定性不足之处就是耐疲劳 强度和耐磨性一般，较易产生内应力而引起的应力开裂PC是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定，但其衍生物（如光气，尿素，碳 酸盐，碳酸酯）都有一定稳定性按醇结构的不同，可将PC分成脂族和芳族两类脂族聚碳酸酯如聚亚乙基碳酸酯，聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物，熔点和 玻璃化温度低，强度差，不能用作结构材料；但利用其生物相容性和生物可降解 的特性，可在药物缓释放载体，手术缝合线，骨骼支撑材料等方面获得应用PC耐弱酸，耐弱碱，耐中性油PC不耐紫外光，不耐强碱PC材料具有 阻燃性，耐磨抗氧化性PC是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，这些基 团可以是芳香族，可以是脂肪族，也可两者皆有。

双酚A型PC是最重要的工业 产品PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性PC高分子量树 脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m,未填充牌号的热变形温 度大约为130°C，玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°CPC的弯曲模量可 达2400MPa以上，树脂可加工制成大的刚性制品低于100°C时，在负载下的 蠕变率很低PC耐水解性差，不能用于重复经受高压蒸汽的制品PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性， 耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄和其他树脂一样，PC容易受某些 有机溶剂的浸浊6・3 HDPE （高密度聚乙烯）高密度聚乙烯为无毒，无味，无臭的白色颗粒，熔点为130°C，相对密度为 0.946~0.976g/cm3,是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂它具有良好的耐 热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，介电性 能，耐环境应力开裂性亦较好原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状PE具有 优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性某些种类的化学品会产生化学腐 蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃（四氯化碳）。

该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途HDPE具有很好的电 性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆中到高分子量等级具有 极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性， 机械强度好介电性能，耐环境应力开裂性亦较好熔化温度220~260°C对 于分子较大的材料，建议熔化温度范围在200~250C之间HDPE是种白色粉末 颗粒状产品，无毒、无味，密度在0.940〜0.976 g/cm3范围内；结晶度为80%〜 90%,软化点为125〜135C，使用温度可达100 C ；硬度、拉伸强度和蠕变性 优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘 性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱 和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；耐老化性能差， 耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降6.4 AS （苯乙烯-丙烯腈共聚体）AS共聚物是由丙烯腈和苯乙烯通过本体法、悬浮法或乳液法制得透明或 半透明的水白色颗粒相对密度1. 06-1. 08。

折射率1. 57平衡吸水性0. 66% 热变形温度82-105C具有高光泽、高透明、高冲击、良好的耐热性和机械性 能刚性大，具有较高的化学稳定性，耐水、耐油、耐酸、耐碱、耐醇类溶于 酮类溶剂和某些芳烃。