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超高分子量聚乙烯UHMW-PE超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一种新型热塑性工程塑料,它的分子结构和普通聚乙烯完全相同,普通聚乙烯的分子量一般在4万~12万,而超高分子量聚乙烯可达到100~400万随着分子量的大幅度升高,树脂的某些性能会发生突变,比如耐磨性佳;抗冲击性强,而且在低温时抗冲击强度仍保持较高数值;自润滑性好等UHMW一PE可以而且在取代碳钢、不锈钢、青铜等,用于纺织、造纸、食品机械、运输、陶瓷、煤炭等领域目前,世界上超高分子量聚乙烯年生产能力为8万吨我国UHMW-PE年生产能力为一万吨成型加工技术与工艺由于UHMW-PE流动性差,熔融状态下粘度高,很难用一般的方法加工压制烧结成型是UHMW-PE最早的加工方法,它是将UHMW-pE粉末置于模具中,加压制成有一定强度和密度的坯件,然后在规定的温度下烧结成型挤出成型是采用柱塞挤出机对UHMW一PE加工成型,可看作是连续的压制烧结活塞的往复运动提供了巨大的挤出压力,但筒内UHMW一PE塑化效果差,生产效率低,不易加工成较大制品日本三并石油化工公司1974年开发出注射成型工艺,并于1976年实现工业化注射成型时物料在高压下呈喷射流动状,利于充模,使制品保持尺寸稳定国外发展状况生产情况世界上UHMW一PE生产及应用至今已有30多年的历史近10年随着加工技术的不断发展,其产量和消费量不断增长1989年消耗量为5万吨,1995年市场销售量达到6万吨蒙特尔是世界UHMW-pE主要生产商,它在北美有一家年生产能力为
1.6万吨的工厂,1997年其年产能力从
1.6万吨增至
2.7万吨目前,蒙特尔在北美拥有47%的市场份额,在其它地区的销售量不是很多该公司目前研究与开发重点集中在现有产品改性方面荷兰DMS公司和日本三井公司的UHMW一PE生产规模都比较小除生产常规牌号外,还提供特殊牌号(如注射成型牌号,纤维牌号和超细UHMW-PE)需求情况1997年,国际市场UHMW-PE需求量约为6万吨,其中,北美占56%,西欧占34%与北美及西欧良好的开发市场相比,UHMW-pE在亚洲的消费量很小,仅占10%在亚洲各国中,日本年消费量最大,约为2000吨国内开发情况国内于70年代末开始研制超高分量聚乙烯当时的研究单位有上海高桥化工厂、安徽化工研究院、广州塑料厂等,但皆因技术不过关,树脂分子量只能达到150万左右北京助剂二厂在年产8OOO吨低压聚乙烯装置上生产超高分子量树脂,产量从1000吨逐年增加,目前该厂年生产能力已达一万吨该广把研究与开发重点放在改进产品质量方面目前其产品的内在质量(如分子量、堆密度、抗张强度、断裂伸长率等)可达到日本三井240M、340M和德国赫司特公司GUR432牌号水平1996年我国UHMW一PE总需求量约为2000吨左右,基本由北京助剂二厂供应,产品主要应用在纺织、机械设备、造纸、食品、运输等方面其中,板材占60%,型材占25%,过滤器材占15%按用途分,村里占60%,造纸行业占15%,过滤器占15%,其它占10%近年来UHMW一PE的加工技术有了重大突破,由最初的烧结压制成型发展到专用设备挤丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Terpolymer主要特点⚫较好的抗冲强度和一定的耐磨性⚫耐寒性能良好,石油温度范围-40~100℃⚫良好的耐油性、耐水性和化学稳定性⚫电性能良好,其绝缘性很少受温度、湿度的影响⚫具有良好的模塑性,能着色、能电镀、能粘结⚫无毒,无臭,不透水但略透水蒸气⚫不足之处是耐气候性差,耐紫外线、耐热性不高主要用途ABS用途广泛,主要用于汽车、飞机零件、机电外壳、空调机、电冰箱内衬打字机、照相机壳,电视机壳安全帽,天线放大器、车灯以及板、管、棒等制造方法共聚:将丁二烯/丙烯腈乳液加入到苯乙烯/丙烯腈乳液中,然后沉淀聚合接枝共聚:将苯乙烯和丙烯腈加入到聚丁二烯乳液中然后搅拌加热,加入水溶性引发剂进行聚合这样得到的接枝共聚ABS相对与共聚得到的ABS冲击强度大,但刚性和硬度低ABS的强度很高,密度小,用它来制造汽车部件,如保险杠,可以降低油耗,减少污染ABS的强度高是因为丙烯腈上的腈基有很强的极性,会相互聚集从而将ABS分子链紧密结合在一起同时,具有橡胶性能的聚丁二烯使ABS具有良好的韧性尼龙Nylon Polyamide尼龙是最常见的人造纤维1940年用尼龙织造的长统丝袜问世时大受欢迎,尼龙从此一举成名此后在二战期间,尼龙被大量用于织造降落伞和绳索不过尼龙最初的用途是制造牙刷的刷毛尼龙属于聚氨酯,在它的主链上有氨基氨基具有极性,会因氢键的作用而相互吸引所以尼龙容易结晶,可以制成强度很高的纤维尼龙分尼龙6,
6、尼龙
6、尼龙1010等其实尼龙6和尼龙6,6,区别不大之所以两种都生产,只是因为杜邦公司发明尼龙6,6后申请了专利所以其它的公司为了生成尼龙,才发明出尼龙6来聚丙烯腈PAN Polyacrylonitrile玻璃化温度o o:85C.熔点:317C.o3无定型态密度25C:
1.184g/cm.腈纶是我们日常生活中最常见的化学合成纤维之一腈纶通常就是由丙烯腈与丙烯酸甲酯,或丙烯腈与甲基丙烯酸甲酯共聚而成的我们还可以将丙烯腈与氯乙烯共聚,这样得到的纤维具有阻燃性能此外,还可以将丙烯腈与苯乙烯共聚SAN,与丁二烯,苯乙烯三元共聚ABS聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)Polybutylece terephthalate聚对苯二甲酸丁二醇酯,英文名polybutylece terephthalatePBTPBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯具有高耐热性、韧性、耐疲劳性,自润滑、低摩擦系数,耐候性、吸水率低,仅为
0.1%,在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能),电绝缘性,但体积电阻、介电损耗大耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀,耐水解性差,低温下可迅速结晶,成型性良好PBT的缺点是缺口冲击强度低,成型收缩率大故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性,其拉伸强度、弯曲强度提高一倍以上,热变形温度大幅提高可以在140℃下长期工作,玻纤增强后制品纵、横向收缩率不一致,易使制品发生翘曲PBT结晶速度快,最适宜加工方法为注塑,其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型,成型前需预干燥,水分含量要降至
0.02%PBT(增强、改性PBT)主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、特混工业如作为汽车中的分配器、车档部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈,显象管和电位器支架,伴音输出变压器骨架,适配器骨架,开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套另外还有运输机械零件,缝纫机和纺织机械零件、钟表外壳、镜筒、电熨斗罩、水银灯罩、烘烤炉部件、电动工具零件、屏蔽套等已商品化PBT合金有PBT/弹性体、PBT/PC/弹性体、PBT/PPO、PBT/PE、PBT/ASA合金等聚碳酸酯PC Polycarbonates聚碳酸酯,英文名Polycarbonate,简称PCPC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械性能,尤其是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;蠕变性小,尺寸稳定聚碳酸酯还具有良好的耐热性和耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能,尺寸稳定性,电性能和阻燃性,可在-60~120℃下长期使用;无明显熔点,在220~230℃呈熔融状态;由于分子链刚性大,树脂熔体粘度大;吸水率小,收缩率小,尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;属自熄性材料;对光稳定,但不耐紫外光,耐候性好;耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类和芳香族溶剂,长期在水中易引起水解和开裂,缺点是因抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,耐磨性欠佳PC可注塑、挤出、模压、吹塑热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑成型之前必须预干燥,水分含量应低于
0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力高冲击韧性,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比118~24,压缩比
12.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹片成型高质量,高透明瓶子PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工型)和制品易应力开裂等缺陷,PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性,ABS则能改进可成型性,表质量,降低密度PC的三大应用领域是玻璃装配业,汽车工业和电子、电器工业、其次还有工业机械零件、光盘、民装、计算机等办公室设备、医疗及保健,薄膜、休闲和防护器材等PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板和防强玻璃PC板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器,PC树脂用于汽车照相系统,仪表盘系统和内装饰系统,用作前灯罩,带加强筋汽车前后档板,反光镜框,门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳,PC可做低载荷,零件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架PC是光盘储存介质理想的材料PC瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)PC及PC合金可做计算机架,外壳及辅机,打印机零件改性PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血标本器具,血液充氧器,外科手术器械,肾透析器等,PC可做头盔和安全帽,防护面罩,墨镜和运动护眼罩PC薄膜广泛用于印刷图表,医药包装,膜式换向器聚乙烯PE Polyethylene玻璃化温度o:-78C.熔点o:100C.o3o3无定型态密度25C:
0.855g/cm.晶体密度聚乙烯是最结构简单的高分子聚合物,也是应用最广泛的高分子材料它是由重复的–CH2–单元连接而成的聚乙烯通过乙烯CH2=CH2加聚而成聚乙烯的性能取决于它的聚合方式在中等压力15-30大气压,有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯HDPE这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长,分子量高达几十万如果是在高压力1000-2000大气压,高温190–210°C,过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯LDPE,它是支化结构的高密度聚乙烯质地硬,韧,有弹性大多数的高密度聚乙烯用于生产容器,如奶瓶,去污剂瓶等这种聚乙烯分子量在200,000到500,000低密度聚乙烯相对软一些,主要用于制造塑料薄膜聚醚砜树脂(PES)Polyether sulfones聚醚砜树脂(PES)是英国ICI公司在1972年开发的一种综合性能优异的热塑性高分子材料,是目前得到应用的为数不多的特种工程塑料之一它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等,特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点,在许多领域已经得到广泛应用耐热性热变型温度在200~220℃,连续使用温度为180~200℃,UL温度指数为180℃耐水解性可耐150~160℃热水或蒸气,在高温下也不受酸、碱的侵蚀模量的温度领事性基模量在-100℃到200℃几乎不变,特别在100℃以上比任何一种热塑性树脂都好抗蠕变性在180℃以下的温度范围内其抗蠕变性是热塑性树脂当中最优异的一种,特别是玻璃纤维增强PES树脂比某些热固性树脂还好尺寸稳定性线膨胀系数小,而且其温度信赖性也小是其特点特点是30%玻璃纤维增强PES树脂,其线膨胀系数只有
2.3×10/℃,并且直到200℃仍然可以保持与铝相近似的值耐冲击性具有与聚碳酸酯相同的耐冲击性不增强的树脂可以铆接,但对尖细的切口较敏感,因此设计上要注意无毒性在卫生标准方面,被美国FDA认可,也符合日本厚生省第434号和178号公告的要求难燃性具有自熄性,不添加任何阻燃剂即有优异的难燃性,可达UL94V—0级(
0.46mm)聚对苯二甲酸乙二醇酯PET Polyethyleneterephthalate聚对苯二甲酸乙二醇酯,英文名polyethylene terephthalate简称PETPET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,耐蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好PET有酯键,在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解,耐有机溶剂、耐候性好缺点是结晶速率小,成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,冲击性能差一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和改性,以玻璃纤维增强效果明显,可提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性但仍需改进结晶速度慢的弊病,可以采取添加型核剂和结晶促进剂等手段加阻燃剂和防燃剂可改进PET阻燃性和自熄性为改进PET性能,PET可与PC、弹性体、PBT、PS类、ABS、PA共混形成合金PET按用途可分为纤维和非纤维两大类,后者包括薄膜、容器和工程塑料PET在开发初期主要用于制造合成纤维(占PET消耗量的70%左右)PET还用来制造绝缘材料、磁带带基、电影或照相胶片片基和真空包装等PET非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器其次,PET还作为工程塑料用于电子、电器等领域,如仪表壳、热风口罩等其中尤以包装容器的发展最引人注目,现在已有20%以上的PET用于包装材料,且呈逐年上升的趋势包装业已成为PET的第二大用户,仅次于合成纤维聚酯在包装领域的应用状况及发展趋势中国包装报
2001.
5.4www.xinhua.org聚酯是以PET为代表的热塑性饱和聚酯的总称,包括PBT、PEN、PCT及其共聚物其中,PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯产品聚酯按用途可分为纤维和非纤维两大类,后者包括薄膜、容器和工程塑料聚酯在开发初期主要用于制造合成纤维(占PET消耗量的70%左右)聚酯还用来制造绝缘材料、磁带带基、电影或照相胶片片基和真空包装等聚酯非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器其次,聚酯还作为工程塑料用于电子、电器等领域,如仪表壳、热风口罩等其中尤以包装容器的发展最引人注目,现在已有20%以上的PET用于包装材料,且呈逐年上升的趋势包装业已成为PET的第二大用户,仅次于合成纤维Polymethyl methacrylate甲基丙烯酸甲酯PMMA,是一种透明塑料,就是所谓的有机玻璃.PMMA不象玻璃那么易碎,且透光性能比玻璃好,玻璃厚度增加后透明度就变差了,而PMMA可以厚达33cm仍保持透明.这一性能非常有用,比如水族馆的橱窗需要耐数吨的压力,如果用玻璃的话,必须用很厚的玻璃,这样透明性就差了,而用厚的PMMA,就可以解决这个问题.世界上最大的橱窗,加洲的蒙特雷湾水族馆的橱窗就是用的一块
6.6米长,
5.5米高,33厘米厚的PMMAPMMA还用于丙烯酸类的颜料中.润滑油或液压油在低温下会变的粘稠,影响机器的工作.而少量添加PMMA就可以避免这个问题,甚至可以耐到100oC的低温.PMMA是由甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合而成的.聚碳酸酯PC和PMMA一样也是透明的,可以做防爆玻璃,不过价格比PMMA贵.聚甲醛POM polyoxymethylene,polyacetal,polymethylene oxideo o玻璃化温度:-30C.熔点:183C.-[CH o3o32-O]n-无定型态密度25C:
1.25g/cm.晶体密度25C:
1.54g/cm.更多物性聚甲醛又名聚氧化次甲基,英文名polyoxymethylene(简称POM)POM规整的分子结构导致的结晶性使其物理机械性能十分优异,有金属塑料之称POM为乳色不透明结晶性线性热塑性树脂,具有较高的弹性模量,很高的刚性和硬度,比强度和比刚性接近于金属,且摩擦系数小,耐磨耗,尺寸稳定性好POM常用建材来代替铜、锌、锡、铅等有色金属,广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器等部门POM的主要缺点是阻燃性较差,遇火徐徐燃烧,即使添加阻燃剂也得不到满意的要求除了均聚甲醛,POM通常还与氧化乙烯ethylene oxide共聚,目的是抑制在较高的加工温度下POM的降解均聚甲醛结晶度高,机械强度、刚性比共聚甲醛好,共聚甲醛熔点低,热稳定性,流动特性,加工性优于均聚甲醛聚丙烯PP Polypropylene聚丙烯是用途最为广泛的通用塑料,它即可以作为塑料使用也可以纺丝制成纤维丙纶聚丙烯比聚乙烯稍微要脆一些,熔融温度为160°C聚丙烯广泛地用于汽车内饰件,如仪表盘,用于食品包装,如酸乳容器丙纶是低吸水性,高耐腐蚀性的纤维,可以用于服装和家具,特别适合织造地毯聚丙烯由丙烯,CH2=CHCH3,在茂金属催化剂作用下加聚而成的它的分子结构与聚乙烯相似,但是碳链上相间的碳原子带有一个甲基–CH3聚丙烯根据结构不同分为全同聚丙烯isotactic和无规聚丙烯atactic一般常用的聚丙烯都是全同聚丙烯通过特殊的催化方法还可以制成分别带有全同和无规链段的聚丙烯聚苯乙烯PS Polystyrene聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料你现在正在使用的计算机的外壳就是聚苯乙烯的透明的塑料水杯,包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的聚苯乙烯属于聚烯烃,是由苯乙烯通过自由基聚合而成的通过茂金属催化聚合可以得到一种新型聚苯乙烯,即间同聚苯乙烯syndiotactic间同聚苯乙烯上的苯环交替地连接的主链的两侧,而普通聚苯乙烯的苯环在无规地连接在主链两侧聚砜PSU Polysulphone玻璃化温度o:185C.更多物性聚砜(PSU)是一类在分子主链上含有砜基的芳香族非结晶高性能的热塑性工程塑料分为透明、不透明和填充品级3种规格由于聚砜的主链为苯环,通过醚、砜、异丙基等基“铰链“联接而成,因此兼有聚芳砜的刚性、耐热性及聚芳醚的柔性PSU是透明、水解稳定的塑料,尺寸稳定性好,在室温下具有良好的形变稳定性;加热形变温度为175℃,具有突出的热稳定性,长期使用温度为160℃,短期使用温度为190℃,能在-100℃~+150℃范围内保持良好的性能PSU具有优良的力学性能,拉伸强度为70~75MPa,弯曲模量2680MPa,并具有突出的长期耐蠕变性,在长期时间使用过程中机械性能仍能保持不变PSU还具有优异的介电性能,即使放置在水中或190℃下仍能保持很高的介电性能,在150℃下长时间热老化时,其物理性能和电性能变化甚小,且耐蒸汽性能优良,它的寿命在145℃蒸汽下至少为12年,同时在宽的温度和频率范围内保持良好的电性性能,其耐燃性能满足更严格的安全要求,在耐辐射性方面为塑料的最佳品种PSU易于加工成型、能达到精密的公差,除浓硝酸、浓硫酸外,对其他酸、碱、醇、脂肪烃等化学物品稳定PSU的制备方法工业上,PSU的制备方法是先由氯苯与氯磺酸反应制成对氯苯磺酰氯,再与氯苯在三氯化铝催化下缩合成4,4‘-二氯二苯砜接着与由双酚A和氢氧化钠在二甲基亚砜等溶剂存在下反应生成的双酚A钠盐反应缩聚成PSU PSU的应用状况聚氯乙烯PVC Polyvinylidenechloride玻璃化温度:85oC.熔点:240oC.无定型态密度25oC:
1.385g/cm
3.晶体密度25oC:
1.52g/cm
3.更多物性聚氯乙烯是用途最广泛的通用塑料之一PVC具有很好的隔水性,所以被广泛用于制造水管,浴帘;此外PVC具有阻燃性能,因为在燃烧时,PVC会释放出抑制燃烧的氯原子聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的PVC的发明过程很有意思这要从100多年前的德国说起,当时电的价格很贵照明用灯是一般是用乙炔气为燃料的一些德国企业认为乙炔气是一个很大的市场,就投资制造了大量的乙炔气可就在大量的乙炔被生产出来时,新型发电机被发明了随之而来的是电价的大幅度下降,从此再没有人用乙炔气灯了这样一来,大量的乙炔气就没用了为了利用这些乙炔气,在1912年的时候,有一个叫Fritz Klatte的德国化学家,将乙炔与盐酸反应得到了氯乙烯他把得到的氯乙烯放在实验室的架子上,过了一段时间,发现氯乙烯聚合了聚氯乙烯就这样被发明了遗憾的是,当时他并不知道聚氯乙烯有什么用处,虽然他所在的公司Greisheim Electron将聚氯乙烯这种材料在德国申请了专利,但直到1925年专利过期,他们也没有想出聚氯乙烯有什么用途然而就在一年后,即1926年,美国化学家,Waldo Semon,又一次独立地发明了聚氯乙烯,而且发现这种材料具有优良隔水性能,非常适合做浴帘于是,Semon和他所在的B.F.Goodrich公司将聚氯乙烯在美国申请了专利,就这样PVC开始被大量生产应用。