【材料课件】第一章高聚物合成工艺(绪论)

整理文档很辛苦,赏杯茶钱您下走!

免费阅读已结束,点击下载阅读编辑剩下 ...

阅读已结束,您可以下载文档离线阅读编辑

资源描述

高分子合成工艺教材:赵德仁,张慰盛,高聚物合成工艺学(第二版),化学工业出版社,1997年.参考书:(1)潘祖仁,高分子化学(第三版),化学工业出版社,2003年.(2)陈敏恒,丛德滋,方图南等,化工原理(第二版),化学工业出版社,2000年.(3)李克友,张菊华,向福如,聚合物合成原理及工艺学(第二版),科学出版社,北京2000年.(4)何曼君,陈维孝,董西侠,高分子物理(修订版),复旦大学出版社,1990年.课程学习的目的:高分子合成工艺学是高分子材料制备的基础工程型课程。通过该课程使学生了解塑料、橡胶和纤维三大合成材料主要品种的生产过程,掌握各种聚合方法的生产技术原理,流程和设备选择。第一章绪论1.1高分子材料科学的历史回顾高分子的概念始于20世纪20年代,但应用更早。1839年,美国人Goodyear发明硫化橡胶。1855年,英国人Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。1884年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液,得到人造丝。1909年贝克兰发明酚醛树脂第一个真正意义上人工合成的树脂是酚醛树脂,由此,打开了合成高分子的新时代。第一章绪论1920年,德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文,提出了高分子的概念,并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。1935年,Carothes发明尼龙66,1938年工业化。30年代,一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化,PVC(1927~1937),PVAc(1936),PMMA(1927~1931),PS(1934~1937),LDPE(1939)。自由基聚合发展。第一章绪论高分子溶液理论在30年代建立,并成功测定了聚合物的分子量。Flory为此获得诺贝尔奖。40年代,二次大战促进了高分子材料的发展,一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶(1937),丁腈橡胶(1937),丁基橡胶(1940),有机氟材料(1943),ABS(1947),涤纶树脂(1940~1950)。50年代,Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂,制得高密度PE和有规PP,低级烯烃得到利用。第一章绪论1956年,美国人Szwarc发明活性阴离子聚合,开创了高分子结构设计的先河。50年后期至60年代,大量高分子工程材料问世。聚甲醛(1956),聚碳酸酯(1957),聚砜(1965),聚苯醚(1964),聚酰亚胺(1962)。60年代以后,特种高分子和功能高分子得到发展。特种高分子:高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。第一章绪论功能高分子:分离材料(离子交换树脂、分离膜等)、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。80年代以后,新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和发展。新的聚合方法:阳离子活性聚合、基团转移聚合、活性自由基聚合、等离子聚合等等;新结构的聚合物:新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含C60聚合物等等。a.原材丰富、易加工、成本低、效益高;第一章绪论一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量。1.2合成高分子材料的特点:10000吨天然橡胶:需要热带70万亩土地,载3000万株橡胶树,需5万劳力,6~8年时间;10000吨合成橡胶:工厂:150人。TearsoftheTreeb.材料性能优异1.耐烧蚀2.吸水性3.疏水性4.阻尼性能5.生物性能6.轻质高强7.透明性8.加工性9.耐蚀、绝缘性第一章绪论人工合成橡胶第一章绪论c.品种多有机玻璃第一章绪论聚氯乙烯聚乙烯第一章绪论玻璃钢第一章绪论聚四氟乙烯酚醛树脂硅橡胶聚丙烯第一章绪论d.产量大70年代:(体积产量)超金属材料;80年代:(重量产量)超金属材料;2000年代:占材料总量的70%;形成五大工业产业塑料工业;纤维工业;橡胶工业;涂料工业;粘合剂工业1.3高分子合成材料塑料纤维橡胶涂料粘合剂第一章绪论1.3.1塑料第一章绪论我们现在通常所说的塑料,一般是指以合成树脂为主要成分的可塑性材料。具体说来,塑料就是以合成树脂为基体,添加一些具有特定作用的助剂,将基体与助剂混合、分散,再通过塑炼加工,并在加工过程中显示塑性且能流动成型的材料。简而言之,塑料=树脂+助剂树脂是硬而脆的、固体或半固体、无定形、易熔融、易燃的物质。包括天然树脂、合成树脂。用途•结构材料:电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件•绝缘材料:电缆、绝缘版、电器零件•建筑材料:贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管•包装材料:塑料袋、薄膜、泡沫塑料•日用:衣架、椅子、盆类、书架、玩具、文具、办公用品、家具•运输:道路交通设施、车辆部件第一章绪论(1.3.1塑料)塑料的分类及特性不同的标准有不同的分类方法。1.按树脂的化学成分分类:(1)元素聚合物为基础的塑料:氟塑料、有机硅塑料(2)无机聚合物为基础的塑料:聚氯化磷腈(3)有机树脂为基础的塑料:PE、PP、PVC等第一章绪论(1.3.1塑料)2.按塑料的产量分(1)通用塑料:指一般用途的塑料。PE、PP、PS、PVC优点:成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品多样缺点:机械性能和耐热性不高聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯第一章绪论(1.3.1塑料)(2)工程塑料:指适于作工程机构件和化工设备等工业用途的塑料,与通用塑料无严格的区分。聚酰胺(尼龙)、PC、聚甲醛(POM)、PBT/PET、聚苯醚(MPPO)、ABS、特氟隆(Teflon)优点:与通用塑料相比,工程塑料具有更优异的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、耐候性等优点,比金属材料轻,成型时能耗小,因此成为当今世界塑料工业发展中增长速度最快的材料。缺点:产量相对小,成本较高。第一章绪论(1.3.1塑料)a.聚酰胺(尼龙、PA)聚酰胺是最早发现能够承受载荷的热塑性塑料。尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、铸型尼龙和芳香尼龙是常应用于机械工业中的几种。被大量用于制造小型零件替代有色金属及其合金。铸型尼龙通过简便的聚合工艺使单体直接在模具内聚合成型的一种特殊尼龙(尼龙6)。芳香尼龙具有耐磨、耐辐射及很好的电绝缘性等优点,是尼龙中耐热性最好的品种。第一章绪论(1.3.1塑料)b.聚甲醛(POM)以线型结晶高聚物聚甲醛树脂为基的塑料,可分为均聚甲醛、共聚甲醛两种。聚甲醛的结晶度可达75%,有明显的熔点和高强度、高弹性模量等优良的综合力学性能。其强度与金属相近;摩擦因数小并有自润滑性,因而耐磨性好。聚甲醛塑料价格低廉,性能优于尼龙,故可代替有色金属和合金,并逐步取代尼龙制作轴承、衬套等。第一章绪论(1.3.1塑料)第一章绪论(1.3.1塑料)c.聚碳酸酯(PC)透明的线型部分结晶高聚物聚碳酸酯树脂为基的新型热塑性公尺塑料。聚碳酸酯的透明度为86%~92%,被誉为“透明金属”。它具有优异的冲击韧性和尺寸稳定性,较高的耐热性和耐寒性。主要用于制造高精度的结构零件,如齿轮、蜗轮、蜗杆飞机挡风罩。第一章绪论(1.3.1塑料)5.ABS塑料故ABS塑料具有较高强度和冲击韧性、良好的耐磨性和耐热性、较高的化学稳定性和绝缘性,以及易成型、机械加工性好等优点。特氟隆(Teflon)美国杜邦公司对其研发的所有碳氢树脂的总称(市面上常见为杜邦注册的“特富龙”),包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙稀及各种共聚物;由于其独特优异的耐热(180-260℃)、耐低温(-200℃)、自润滑性及化学稳定性能等,而被称为“拒腐蚀、永不粘的特氟隆”。不粘锅,其他如衣物、家居、医疗甚至宇航产品中也有应用。化学工业:用它作耐腐蚀材料,如制造反应罐、蓄电池壳、管子、过滤板;在电器工业上,在金属裸线外包上15微米厚的聚四氟乙烯就能很好的使电线彼此绝缘。机械工业:因为聚四氟乙烯塑料的表面异常光滑,所以用它制造的轴承、活塞环,不需要任何润滑剂。用它制造的雪橇,在冰雪上滑行如飞。医药工业:可以用聚四氟乙烯塑料制造人造骨骼、软骨与外科器械,因为它对人体无害,而且可以用酒精、高压罐加热等方法消毒。耐高温、耐腐蚀的塑料王--特氟隆第一章绪论(1.3.1塑料)(3)特种工程塑料:相对于通用工程塑料而言,其耐热等级更高,价格更贵,产量更小。主要品种包括:聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。第一章绪论(1.3.1塑料)起初,一般是分子量不高的预聚物或齐聚物,在适当的溶剂中可以溶解或溶胀;受热也可以熔化。但是,热固性树脂具有一定的反应活性,在熔化和继续受热过程中,具有反应活性的官能团(基团)会发生化学反应,形成新的化学键,即所谓的“固化反应”。经过“固化反应”的塑料,由原来的线性结构演变为三维体型(网状)结构。这时的塑料不能溶于溶剂,受热也不会熔化。即“不溶、不熔”。最流行的按化学结构及热行为分:(1)热塑性以热塑性树脂为基础,其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的线性结构,多数为碳—碳为主链的聚合物。分子链之间主要以次价力或氢键相吸引而显示一定强度,同时表现出弹性和塑性。在适当的溶剂中能溶解;在加热状态下能熔化,其间只经历物理过程,不发生化学变化。即所谓的“可溶、可熔”的特性。(2)热固性第一章绪论(1.3.1塑料)塑料助剂第一章绪论(1.3.1塑料)塑料用助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质。(填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、抗静电剂、润滑剂、偶联剂、发泡剂、阻燃剂、交联剂、增韧剂、成核剂、分散剂、增强剂等)。稳定剂和润滑剂是塑料中必须加入的添加剂,其他组分则根据塑料种类和用途的不同而有增减。塑料=树脂+助剂塑料的组成添加剂作用常用的各种添加剂含量填充剂(填料)调整塑料的物理化学性能提高材料强度减少合成树脂的用量降低塑料成本木粉、纸、棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石金属粉、玻璃纤维、和碳纤维等20%~50%增塑剂提高塑件的可塑性和柔软性但会降低塑件的稳定性、介电性和机械强度不易挥发的高沸点的液体有机化合物或低熔点的固体有机化合物稳定剂抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受热、光及氧等作用而分解变质硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物0.3%~0.5%润滑剂防止塑料在成型加工过程中粘附在模具上提高塑件的流动性硬脂酸及其盐类1%着色剂有机颜料、无机盐料、染料0.01%~0.02%固化剂促使合成树脂进行交联反应或加快交联反应速度第一章绪论(1.3.1塑料)第一章绪论(1.3.1塑料)原料配制使树脂和助剂混合均匀的过程。混合设备转鼓式混合机第一章绪论(1.3.1塑料)螺带式混合机第一章绪论(1.3.1塑料)捏合机第一章绪论(1.3.1塑料)高速混合机第一章绪论(1.3.1塑料)塑料成型方法塑料的成型方法与制品形式不同而不同。注射成型:挤塑成型:用于热塑性塑料各种型材的生产,一般需要经二次加工才制成零件。浇铸成型:吹塑成型:模压成型:通常用于热固性塑料的成型,有时也用于热塑性塑料。特别适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品,如电器零件,电话机件、收音机外壳等。1、注射成型将粒状或粉状的塑料加入到注射机的料斗,在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态,然后在一定压力下注人闭合的模具,经冷却定型后,熔融的塑料就固化成为所需的塑件。到目前为止,除氟塑料以外,几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型。另外,一些流动性好的热固性塑料也可用注射成型。第一章绪论(1.3.1塑料)第一章绪论(1.3.1塑料)充模保压倒流冷却脱模退火处理调湿处理塑料预热和干燥料筒清洗嵌件预热脱模剂的选用加料塑化成型前的准备注射过程塑件的后处理注射成型工艺退火处理调湿处理原料外观检验及工艺性能测定塑料预热和干燥料筒清洗嵌件预热脱模剂的选用加料塑化充模保压倒流冷却脱模第一章绪论(1.3.1塑料)第一章绪论1.3.2合成橡胶橡胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶特种橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶乙丙橡胶聚硫橡胶硅橡胶橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料,其弹性变形量可达100%~1000%,而且回弹性好,回弹速度快。同时,橡胶还有一定的耐磨性,很好的绝缘性和不透气、不透水性。它是常用

1 / 127
下载文档,编辑使用

©2015-2020 m.777doc.com 三七文档.

备案号:鲁ICP备2024069028号-1 客服联系 QQ:2149211541

×
保存成功