塑料成形原料及配制.ppt

第二篇 塑料成形第四章 塑料成形原料及配制4.1 塑料成形原料• 4.2 成形原料预处理• 4.3 成形原料混合• 4.4 成形物料配制4.1.1 塑料树脂4.1.2 塑料添加剂4.1 塑料成形原料4.1.1 塑料树脂l通用塑料品种：PE、PP、PVC、PS、PF和UFl工程塑料品种： PET、PA、PC、ABS、POM 、PPO、PTFE和PI等l简要介绍：PE、PP、PVC、PS、ABS、PAF11.1.1小节介绍PET，16.1.2小节介绍PF、UF 、EP和UPØPE特点：性能优良(绝缘、耐化学、耐低温和加工性)，原料丰富价格低ØPE品种：HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE和UHMWPEØLDPE：高压法（称高压聚乙烯），含较多长短支链(每1000个碳含约21个支链)，结晶度较低（45%~65%），密度较小(0.910~0.925)，质轻柔性，耐寒性和耐冲击性较好l 应用：生产薄膜、管材、电缆绝缘层和护套1．聚乙烯ØHDPE：低压法（称低压聚乙烯），支链少，结晶度高（85%~95%），密度高（0.941~0.965），工作温度、硬度、强度和耐化学品性较高l应用：瓶、罐、桶、鱼网、捆扎带、电线电缆、管材、板材和型材等ØLLDPE：乙烯与α-烯烃的共聚物，分子结构规整性、密度和结晶性介于HDPE和LDPE间（更接近LDPE），分子量分布较LDPE窄，平均分子量较大；抗张、抗撕裂、耐低温、耐热及耐穿刺均好于 HDPE和LDPEØVLDPE：低压聚合，乙烯和极性单体（如乙酸乙烯酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯）共聚树脂，密度低于普通 PE下限0.912，柔软度很好，较高力学及热学特性l应用：软管、瓶、桶、箱、包装薄膜、共挤膜 、电线电缆和玩具等ØUHMWPE：分子量大于70万，密度高（0.936~0.964 ），远高于HDPE，优异的强度、抗环境应力开裂、抗高温蠕变及消音和高耐磨等，黏度特别高，只能采 用特殊方法（比如模压烧结）成形l应用：工程机械及零部件ØPP品种：等规PP、间规PP和无规PPØPP品质特性PP等规度一般控制在92%~98%范围，熔体 流动速率为0.1~ 100线性、高结晶，熔点165℃，密度仅 0.89~0.91 （热塑性塑料中最低）力学性能优良，耐弯曲疲劳优于其他一般 塑料，比PE更坚韧耐磨耐热，介电性能和化学惰性卓越2．聚丙烯100℃下不受一般无机酸、碱、盐溶液破坏，室温下对极性有机溶剂稳定最大缺点：耐老化性能比PE差，成形收缩率大，耐低温和抗冲击性能差PP应用Ø挤出、注塑、吹塑、模压和真空成形等成形 ，以注塑法为主Ø薄膜、汽车保险杠、编织带、吸塑薄片和低 压配电箱等•PVC产品为白色无定形粉末，生产以悬浮聚合法为主 （占总产量85%）Ø悬浮法PVC两类：紧密型（俗称“玻璃球树脂”）和疏 松型（“棉花球树脂”）Ø紧密型树脂的颗粒表面光滑，为实心球状结构Ø疏松型树脂的颗粒表面粗糙，内部疏松多孔F疏松型易于塑化，吸油性、浸润性好，成形时 间短，制品性能较优Ø PVC糊、人造革等采用乳液聚合法粉末，粒径小（仅 0.2~5µm），糊稳定性好3．聚氯乙烯PVC品质特性相对密度约1.4，阻燃性、化学稳定性良好，力学 强度较高，透水率很低室温耐磨性优于普通橡胶，光、热稳定性较差，成 形须使用热稳定剂 PVC制品生产通常要使用增塑剂，调节制品软硬程 度，获得软质和硬质制品 PVC制品PVC薄膜通常采用吹塑、压延法制造n板材、管材、棒材、线材及异型材主要采用挤出法n人造革、壁纸、地板革和防护涂层等通常采用压延 、铸塑法ØPS合成方法：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合等ØPS品质特性：无定形、非极性线型高分子，密度1.054，Tg80~100℃，熔点较低（约90 ℃），熔限较宽，熔体流动性和成形性好，塑 料用分子量45000~70000ØPS主要品种两个：通用级和抗冲级4．聚苯乙烯和ABS树脂Ø通用级PS：无定形、硬脆性，冲击强度低，但拉伸和弯曲等较好，电绝缘性、耐老化性、化学稳 定性良好，透光率仅次于有机玻璃应用：成形以注塑法为主，光学玻璃、仪器、灯 罩、电气仪表零件及泡沫等ABS树脂丙烯腈赋予耐化学腐蚀和表面硬度，丁二烯赋予弹性，苯乙烯赋予刚性和流动性；结构单元配 比不同，树脂性质不同ABS力学性能突出、综合性能良好，用途是汽车零件、电器外壳、机、旅行箱、安全帽等ØPA主要品种：PA6、PA66、PA1010、PA610、 PA612等ØPA品质特性：结晶度较高（40%~60%），半透明白色粉末或颗粒状，易吸水Ø最大特点：韧性、耐磨性、自润滑性良好 ，拉伸（70~210MPa）和弯曲强度（ 110~280MPa）很高，耐油、耐化学腐蚀性良好ØPA应用：挤出、注塑、模压、烧结和流化床浸渍涂覆等方法成形5．聚酰胺4.1.2 塑料添加剂•塑料常用添加剂：稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂 、交联剂、偶联剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂、抗静 电剂、开口剂和防雾剂等1．稳定剂定义：能阻止或延缓树脂贮存、加工及使用中老化 降解破坏和变质的添加剂引起老化的因素：氧、光、热、微生物、重金属离 子、高能辐射和机械疲劳等稳定剂种类：热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、金属 离子钝化剂、防霉剂等uPVC制品成形中通常需使用热稳定剂，耗量约 为PVC树脂产量2%~4%•热稳定剂：铅类、金属皂类、有机锡类、锑类 和稀土类等•光稳定剂（抗紫外线剂）：光屏蔽剂、紫外线 吸收剂、猝灭剂和自由基捕捉剂Ø光屏蔽剂：炭黑、二氧化钛、氧化锌等Ø紫外线吸收剂：UV-326和UV-531等Ø自由基捕捉剂：受阻胺类胍啶衍生物ü抗氧剂基本类型：链终止型的抗氧剂和破坏氢 过氧化物型的抗氧剂，Ø前者叫主抗氧剂，后者叫辅助抗氧剂，两者 协同作用良好ó主抗氧剂主要种类：受阻酚类和仲芳胺类两 类Ø胺类因污染变色大而较少使用，酚类最常用ó辅助抗氧剂：有机硫化物和亚磷酸酯类 F需要使用抗氧剂的塑料：聚烯烃、PS、PVC 、ABS、PA、POM和PPO等ü金属钝化剂：指能使各种变价金属（Cu、Fe、Mn、Co）离子转化为稳定的络合物，从而使变价金属对聚合物氧化破坏过程丧失催化活性的物质Ø主要应用：以聚烯烃为绝缘材料的通讯电缆，多与酚类抗氧剂并用Ø增塑剂作用：降低玻璃化温度、熔融温度、黏度和硬度，增加流动性和制品柔软性及耐寒性Ø增塑剂主要应用：PVC制品，总耗量80%以上Ø增塑剂品质：与树脂相容好，增塑效果大，化学稳定性好，挥发性低，耐抽出性、耐低温性和电绝缘性好，无毒无臭无味无色，不污染，价格低2．增塑剂Ø（按化学结构）增塑剂种类：邻苯二甲酸酯类（主要）、含氯化合物、烷基磺酸苯酯类、多元醇酯类、脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、环氧脂肪酸酯类、聚酯类、烃类等Ø（按分子量）增塑剂种类：单体型和聚合物型Ø单体型分子量200~600间，聚合物型平均分子量1000~8000（按使用情况及其相容性）增塑剂种类：主增塑剂、次（副）增塑剂和增量剂主增塑剂与树脂相容性好，添加量大，可单独使用副增塑剂（辅助增塑剂）与树脂相容性差，用量少且只能与主增塑剂并用增量增塑剂与树脂相容性极差，只能混入主、辅增塑剂中使用，降低成本增塑剂种类（按添加方式）：内增塑剂和外增塑剂常用的都是外增塑剂，即配料过程中添加的增塑剂树脂合成中作为共聚单体加入的称为内增塑剂Ø填充剂（填料）种类：增量剂和增强剂两类•常用填充剂通常为矿物类无机物，主要品种：碳酸钙、硅酸盐、硫酸盐、金属氧化物、金属粉、炭黑、白炭黑、玻璃球、纤维类和有机粉等ü碳酸钙（最重要）：重质碳酸钙、轻质碳酸钙和改性碳酸钙Ø重质碳酸钙由白垩、大理石、石灰石等粉碎 制成，粒径2~10μm；轻质碳酸钙由化学法制得，粒径小于0.1 μm；改性碳酸钙是表面改性碳酸钙3．填充剂ü硅酸盐品种：陶土、滑石粉、云母和石棉等Ø陶土（瓷土或高岭土）：天然粘土制成，电绝缘性能优良，用于电缆料Ø滑石粉：硅酸镁类片状填料，可提高制品刚性、尺寸稳定性、耐蠕变及化学腐蚀性、电绝缘性等，用于平面及大型制品Ø云母粉：层状铝硅酸盐类填料，可大大提高制品拉伸和弯曲弹性模量ü玻璃球种类：实心球体和空心球体两种实心球体密度2.5g/cm3，直径4~44μm较好空心球体密度0.3~0.6g/cm3，直径10~250 μm，主要用于泡沫制品Ø应用：玻璃球像轴承一样能很好提高物料流动性，允许填充量高，能提高拉伸、压缩强度和弯曲模量，降低制品应力开裂程度ü炭黑：导热导电，兼有着色和光屏蔽作用ü有机粉：包括木粉、果壳粉、植物杆粉等ü金属粉：导热导电，并可发挥装饰作用，铝粉 可屏蔽中子和γ射线ü硫酸盐：硫酸钡、硫酸钙、锌钡白等，主要起 增量作用，也有着色作用ü金属氧化物：氧化铝、氧化铁、氧化锰、氧化 锌、氧化镁等，增量和着色作用ü纤维类填充剂：玻纤、硼纤维、碳纤维等，主 要发挥增强作用Ø润滑剂作用：主要降低树脂内摩擦作用，防止对设备及模具粘附，节约能耗和提高效率，减少生热量及其对树脂的降解作用，保证制品表面光滑Ø润滑剂要求：与树脂有适当相容性和良好分散性，热稳定性好，不引起塑料颜色漂移，无毒价廉4．润滑剂Ø（按作用机理）润滑剂品种：内润滑剂和外润 滑剂两类Ø内润滑剂主要起降低树脂内部的摩擦和黏度的 作用Ø外润滑剂主要减小树脂对设备等的粘附和摩擦 ，改善制品脱模性和外观Ø（按化学组成）润滑剂品种：烃类、醇、酮、 羧酸（酯、盐）、酰胺和卤代烃等Ø 烃类：矿物石蜡（固体石蜡、液体石蜡、微 晶石蜡和氯化石蜡等）• PVC：成形时必须加入润滑剂，PVC对润滑剂的需求 量最大Ø硬PVC通常使用1%（特殊4%）；增塑PVC只 0. 5%或更低•苯乙烯系聚合物：使用的润滑剂仅限于少数产品•聚烯烃：聚乙烯蜡（PE）、聚丙烯蜡（分子量约2000 ，PP）•具有良好外润滑作用的外润滑剂有时称为脱模剂或脱 模润滑剂Ø内脱模剂：直制加入成形物料，如硬脂酸和聚 硅氧烷（特别适于HDPE）Ø外脱模剂：直接喷涂于模腔表面形成隔离膜发 挥脱模，如硅油水分散液•交联剂主要是有机过氧化物，常用品种：过氧化二异丙苯、双（叔丁基过氧化异丙基）苯、二叔丁基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物等•热塑性塑料交联工业应用主要限于PE及其共聚物Ø如电线电缆的PE绝缘层和电缆护套、盐浴或蒸汽连续交联的PE异型材、PE鞋底材料、PE旋转模塑制品和闭孔结构的PE发泡制品等5．交联剂6．偶联剂Ø作用：增进聚合物与填充剂之间的界面结合Ø分子为两性结构，一端为极性及可水解基团，可与极性表面发生化学反应而结合；另一端为活性反应基团，可与聚合物产生化学结合及物理吸附作用Ø主要类型：硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联剂Ø硅烷类适于含硅类无机填充剂，如白炭黑、玻璃纤维和石英粉等Ø钛酸酯类对干燥表面的碳酸钙类填料与热塑聚合物的偶联特别有效Ø定义：改变或赋予物体的颜色的物质Ø类型：染料和颜料两大类，其中颜料有无机和有 机两类Ø染料：多数是合成有机化合物，可扩散溶 解于着色塑料甚至可产生化学反应，染色制品 透明性好，着色力强，色彩鲜明艳丽，密度低Ø颜料：有天然和合成产品，有色固体物质 ，以分散微粒形式使材料着色，耐热、耐候、 耐迁移性持久优良 7．着色剂•无机颜料：热稳定性和光稳定性优于有机颜料 且密度高Ø常用：金属氧化物和硫化物等，主要品 种有钛白粉、炭黑、钛黄、铁丹等•有机颜料：多为苯型有机化合物，着色力和透 明性优，但易变质、褪色、渗色Ø常用：偶氮系和多环系，多环系品种如 二萘嵌苯系、海里诺系、蒽醌系等Ø定义：凡不与聚合物发生化学反应并能在特定条件下 产生无害气体的物质Ø类型：物理发泡剂和化学发泡剂两大类Ø物理发泡剂：压缩氮气、氯代脂肪烃（如一氯 甲烷）、醇、醚等Ø化学发泡剂：无机发泡剂和有机发泡剂无机发泡剂：碳酸铵、碳酸氢钠、亚硝酸等有机发泡剂：偶氮类、磺酰肼类、亚硝基类等•生产最常用有机发泡剂（尤其是发泡剂AC，即偶氮二甲酰胺）8．发泡剂•最常用：含磷、溴、氯、锑、硼和铝的化合物Ø如氯化石蜡、四氯双酚A、氯化苯乙烯、二溴季戊四醇、六溴环十二烷等•溴代联苯醚是热塑性塑料的。