第二课塑料成型基础.doc

第二章 塑料成型基础 第一节 高聚物分子结构与特性 一、树脂、高聚物、塑料 （一）树脂 树脂是一种高分子有机化合物，简称高聚物，其特点是无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶解于有机溶剂，而不溶解于水等。树脂分为天然树脂和合成树脂两种。 天然树脂是指从树木中分泌出的脂物，如松香，从热带昆虫的分泌物中提取的树脂，如虫胶；还有部分树脂从石油中得到，如沥青，这些都属于天然树脂。 由于天然树脂无论在数量上还是在质量上都远远不能满足现实生产、生活的需要，因此，人们根据天然树脂的分子结构和特性，应用人工方法制造出了合成树脂。 合成树脂是由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的一种高分子化合物，又称聚合物。例如酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、等都属于合成树脂，合成树脂既保留了天然树脂的优点，同时也改善了成型加工工艺性和使用性能等。因此，目前我们所使用的塑料一般都是用合成树脂制成的，很少采用天然树脂。石油是我们制取合成树脂的主要原料。 （二）高聚物 高聚物（高分子化合物），指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物。无论是天然树脂还是合成树脂，他们都属于高聚物。 高聚物一般经聚合反应制得，主要组成元素以C、H、O、N为主，在一些高聚物中也存在S、P、Si、F等元素，由此可见，一般合成高分子主要由非金属元素组成。同具有相同化学成分和结构的低分子同系物相比，高聚物具有高软化点、高强度、高弹性以及熔体的高粘度等特殊物理性能，由于高聚物分子特别大且分子间力也较大，在常温常压下，一般为固体，也有的为粘稠液体，不形成气体。 塑料 高聚物的分类有很多种，按照高分子的的用途，可分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂和功能高分子等六大类。其中塑料是高分子材料中产量最大、应用最广的一类。由于塑料的品种多，性能各异，使用广泛，且生产塑料的能耗低，因此到目前为止，塑料材料仍保持着强劲的发展势头。 按照ISO（国际标准）和我国国家标准（GB/T2035－1996）塑料的定义是：以高聚物为主要成分，并在加工为成品时的某个阶段可流动成型的材料。并注明弹性材料也可成型流动，但不认为是塑料。 有些树脂可以直接作为塑料使用，如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙等，但多数树脂必须在其中加入一些添加剂，才能作为塑料使用，如酚醛树脂、氨基树脂、聚氯乙烯等。 二、高聚物的高分子结构 （一）高聚物的高分子结构特点 1．高分子含有的原子数很多。低分子含有的原子数都很少，如一个水分子H2O含有一个氧原子和两个氢原子，酒精分子C2H5OH含有9个原子，比较复杂的有机物三硬脂酸甘油脂C57H110O6也不过只含有173个原子。高聚物则不同，一个高分子中含有几千个、几万个、甚至几百万个原子。如尼龙分子中大约含有4千个原子，天然橡胶分子中大约含有含有5万到6万个原子。 ２．平均相对分子质量很大。 一般的低分子物质的相对分子质量仅为几十至几百。如水的相对分子质量为18；石灰石为100，酒精为46，蔗糖为324。而高分子化合物的分子量比低分子高得多，一般可自几万至几十万、几百万甚至上千万。如尼龙分子的分子量为2.3万左右，天然橡胶的分子量为40万。高聚物没有准确、固定的相对分子量，同一种高分子聚合物所含相对分子质量的大小也并不一样。因此，只能采用平均相对分子质量来表述。例如，低密度聚乙烯的平均相对分子质量为25万－15万；高密度聚乙烯的平均相对分子质量是7万－8万。 ３．分子长度很长。如低分子乙烯的长度约为0.0005μm，而高分子聚乙烯的长度则为6.8μm，后者是前者的13600倍。 由此可见，高分子和低分子存在着如此悬殊的差异，使得高聚物具有许多与低分子化合物不同的特性。而同种或不同种高聚物分子量不同．其材料的性能存在有很大的（二）的结构 的结构 一或两种及以上—C2H4—C2H4—C2H4—C2H4—…… 这些基本单元乙烯C2H4称为“链节”，聚乙烯分子中含有这种链节的数目n称之为聚合度，表示高分子化合物中链节的重 a) 线型 b) 带有支链的线型 c) 体型 图2－1 聚合物分子链结构示意图 2．高聚物的性质 高聚物的分子结构不同，其性质也不同。 （１）线性聚合物的物理特性为具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可溶解，当温度升高时，则软化至熔化状态而流动，可以反复成型，这样的聚合物称为具有热塑性。 （２）体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一经硬化成型（化学交联反应）后，就成为不溶不熔的固体，即便在更高的温度下（甚至被烧焦碳化）也不会软化，因此又称这种材料具有热固性。 3．高聚物的命名 （1）一般以单体名称为基础，前面加一个“聚”字, 如乙烯CH2=C