工程塑料 第一章 绪 论

第1章绪论工程塑料EngineeringPlastics授课教师：何东新E-mail:[e-mail]第1章绪论一、开设《工程塑料》这门课的意义？◇本课程是高分子材料与工程专业同生产和生活实际联系密切的一门选修课。◇是高分子材料的一个分支，作为高分子材料与工程专业的学生，学习这门课，了解相关内容非常必要。◇具有优异的机械性能、耐热性能、电气性能、耐化学药品性能，广泛应用于电子电气、机械、仪表、汽车、航空、家用电器、办公设备、广播电视、邮电通讯以及新技术领域，并渗透到建筑、包装、纺织、日用杂品等行业。不仅与人们的衣、食、住、行密切相关，而且正发展成为代替其它材料或其它材料无法代替的特殊材料。◇能开阔视野，深化所学专业知识，为将来工作和进一步深造奠定基础。有关‘工程塑料’这门课第1章绪论二、课程特点1与《有机化学》、《高分子化学》和《高分子物理》等专业基础课程联系紧密。2遵循一般的材料科学研究方法3应用性强4内容多而散。加工制备成分组织结构性能第1章绪论三、课程要求★通过学习应着重掌握材料成分、结构及加工过程与性能间的相互关系；★系统掌握通用工程塑料和特种工程塑料主要品种的性能及应用;★了解工程塑料改性的一些原理、方法及相应内容。第1章绪论月份八月九月十月十一月十二月一月星期一295121926310172431714212851219262916星期二306132027411182518152229613202731017星期三317142128512192629162330714212841118星期四18152229613202731017241815222951219星期五29162330714212841118252916233061320星期六310172418152229512192631017243171421星期日41118252916233061320274111825181522周次一二三四五六七八九十十一十二十三十四十五十六十七十八十九二十二十一高分子08-1.2.3,4ΧΧΧ←→∶∶∶四、学习内容和教学安排（共32学时）第1章绪论第2章聚酰胺(PA)第3章热塑性聚酯(PBT、PETandsoon)第4章聚碳酸酯(PC)第5章聚苯醚(PPO)和改性聚苯醚(MPPO)第6章聚甲醛(POM)第7章特种工程塑料第1章绪论六、有关考试平时成绩(20%)+试卷成绩（闭卷80%）五、参考书1.《工程塑料》金国珍化学工业出版社（2001）2.工程塑料手册(上、中、下),石安富,龚云表,上海科学技术出版社,2002年3.《阻燃材料及应用技术》王永强化学工业出版社(2003)4.《塑料填充改性》刘英俊刘伯元中国轻工业出版社(2000年2次印刷)5.《高分子材料概论》韩冬冰王慧敏中国石化出版社(2003)6.《工程塑料及其应用》樊新民车剑飞机械工业出版社(2006)7.《共混改性工程塑料》邓如生化学工业出版社(2003)8.《高分子材料》王澜,王佩璋,陆晓中.中国轻工业出版社(2009)第1章绪论内容简介§1.1高分子材料的定义及其分类§1.2塑料的定义及其分类§1.3工程塑料的定义及其分类§1.4工程塑料的主要性能特征§1.5工程塑料的发展史、国内现状及其展望§1.6工程塑料中涉及到的一些术语§1.7主要工程塑料助剂第1章绪论§1.1高分子材料的定义及其分类1.高分子材料的定义又称聚合物材料，是以聚合物为基体组分的材料，主要包括塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合剂、涂料和功能高分子等。第1章绪论2.高分子材料的分类（按用途）高分子材料塑料橡胶纤维聚合物基复合材料粘合剂涂料功能高分子第1章绪论橡胶通用橡胶特种橡胶其它橡胶天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶和丁腈橡胶等硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚硫橡胶和聚醚橡胶等热塑性弹性体（如SBS、SIS、TPO等）合成胶乳（如丁苯、丁腈胶乳等）粉末橡胶（丁苯、丁腈橡胶等）液体橡胶等第1章绪论纤维天然纤维化学纤维植物纤维动物纤维人造纤维合成纤维矿物纤维棉花、麻等羊毛、蚕丝等石棉等(普通、新型)粘胶纤维、硝酸酯纤维、醋酸酯纤维、铜铵纤维、人造蛋白纤维等普通纤维特种纤维聚酯纤维、PAN纤维、含氯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维聚四氟乙烯纤维、酚醛纤维、碳纤维、聚芳纶纤维、聚氨酯纤维、聚酰亚胺纤维第1章绪论聚合物基复合材料热固性聚合物基复合材料热塑性聚合物基复合材料包括聚合物基体、增强材料和添加剂(如偶联剂、增韧剂、稀释剂、抗氧剂、脱膜剂、光稳定剂、填料和其它助剂)第1章绪论粘合剂热固性高分子胶粘剂热塑性高分子胶粘剂橡胶型胶粘剂结构型胶粘剂耐热型胶粘剂第1章绪论涂料粉末涂料水性涂料紫外线固化涂料防火涂料第1章绪论功能高分子离子交换树脂高分子吸附剂光敏性高分子磁性记录材料第1章绪论§1.2塑料的定义及其分类1.塑料的定义以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。合成树脂是人们采用化学方法，人工合成出来的一种与天然树脂类似的有机高分子材料。第1章绪论2.塑料的分类塑料通用塑料工程塑料特种塑料PE、PP、PVC、PS、ABS、酚醛塑料、氨基塑料等PA、PC、POM、PPO、PET和PBT等氟塑料、有机硅等通用工程塑料特种工程塑料PPS、PI、PSF、PEK、PAR、LCP和PTFE等⑴按使用性能一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般，主要作为非结构材料使用的塑料一般指具有特种功能，可用于航空航天等特殊应用领域的塑料第1章绪论⑵按理化特性塑料热固性塑料热塑性塑料烃类塑料酚醛塑料、氨基塑料(脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)不饱和聚酯、环氧树脂等PVC、PTFE、聚醋酸乙烯酯等甲醛交联型其它交联型PE、PP、PS等含极性基团的乙烯基类塑料热塑性工程塑料热塑性纤维素类塑料POM、PA、PC、PPO、PET、PI、PPS、PTFE等醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、玻璃纸等在受热或其它条件下能固化或具有不溶不熔特性的塑料在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料第1章绪论⑶按加工方法塑料挤出成型塑料模压成型塑料压延成型塑料注射成型塑料吹塑成型塑料第1章绪论§1.3工程塑料的定义及其分类1.工程塑料的定义能承受一定的外力作用，有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下能保持其优异性能，可作为工程结构制件使用的塑料，包括通用工程塑料和特种工程塑料（高性能工程塑料或超级工程塑料）。第1章绪论2.工程塑料的分类⑴按化学组成工程塑料聚酯类聚醚类含杂环化合物聚酰胺类含氟塑料类聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、聚苯酯等尼龙6、尼龙66等聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮等聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚苯并咪唑等第1章绪论⑵按聚合物的物理状态工程塑料结晶型工程塑料无定型工程塑料聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚苯酯、聚醚醚酮、氟树脂聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜类、聚芳酯⑶按评价工程塑料的耐热性工程塑料通用工程塑料特种工程塑料聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚酯聚苯硫醚、聚酰亚胺类、聚醚类、聚醚酮类、聚芳酯、聚苯酯、热致性液晶聚合物、氟塑料长期使用温度100-150℃长期使用温度＞150℃,热变形温度＞200℃第1章绪论§1.4工程塑料的主要性能特征工程塑料的性能主要取决于聚合物的化学组成、分子量大小及其分布，分子结构和物理形态等因素。主要性能有以下几点：⑴相对密度小PA(1.14)、PC(1.2)、POM(1.42)、PPO(1.06)、PBT(1.21)比水略大，一般为钢铁的1/4，铝的1/2，约为大多数有色金属的1/8～1/5。这对减轻车辆、飞行器等的自重，节约能源意义重大。⑵比强度高纤维增强工程塑料具有与金属材料相抗衡的比强度⑶耐热性好与通用塑料相比，工程塑料的突出性能特点是耐热性能优异。玻纤增强后的耐热温度更高。第1章绪论⑷化学稳定性好对酸、碱以及一般有机溶剂均有良好的耐腐蚀性。⑸电绝缘性能优良⑹机械性能优良在较宽的温度范围内，具有优异的抗冲击、耐疲劳性能；减摩、耐磨、自润滑。⑺耗能少工程塑料可采用注塑、挤出、吹塑等成型工艺，与加工金属铸件相比，节能、节时、降低成本。⑻尺寸稳定性好能进行精密成型。第1章绪论工程塑料的成型加工工艺第1章绪论§1.5工程塑料的发展史、国内现状及其展望1.发展史工程塑料作为塑料工业的重要分支和新的发展点，是在塑料工业的高分子理论基础和生产实践的大环境中成长起来的。它随着汽车工业、电子电器工业、信息技术、航空航天以及主要是国防军工的特殊要求，在通用塑料的基础上于20世纪50年代崛起的一类新型高分子材料。它是新材料领域最活跃、最有前景的领域，先进的工程塑料体现着国家的工业水平，也是开发和生产许多先进产品的重要基础。第1章绪论W.H.Carothers开发聚酰胺研究并于1931年申请专利，1939年杜邦公司开始组织生产；1956年，杜邦公司成功开发出均聚甲醛，1959年实现产业化；1962年，美国塞拉尼斯公司生产共聚甲醛；1958年，德国拜耳公司开发生产了酯交换法聚碳酸酯；1960年，美国通用电气公司开发生产了光气化法聚碳酸酯；1964年，美国通用电气公司开发聚苯醚；1966年，美国通用电气公司对聚苯醚成功地改性，产品应用领域扩大；第1章绪论1970年，美国塞拉尼斯公司开发出热塑性聚酯类的聚对苯二甲酸丁二醇酯；1964年，美国杜邦公司成功开发出迄今耐热性能最佳的聚酰亚胺，后又相继开发出聚砜类树脂、聚苯硫醚等耐高温工程塑料。1980年，英国卜内门公司开发成功熔点高达336℃的聚醚醚酮。1996年，美国陶氏化学公司和日本出光化学公司成功的以茂金属为催化剂体系合成间规聚苯乙烯，并实现工业化。第1章绪论第1章绪论2.工程塑料的国内发展现状工程塑料树脂均能国内生产，聚合能力已经达到60万吨左右，改性材料生产量也有200多万吨。过去西方对我国禁运的特种工程塑料树脂，现在国内几乎都有生产，并且能够少量出口。中国的工程塑料工业，随着国民经济快速发展，实现了跨越式进步。已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、助剂生产、塑机模具制造、加工应用等相关配套能力的完整产业链。存在的问题1)树脂合成工艺比较落后，品种少，质量不够稳定；2)改性加工装置小而分散，经济效益较差；3)科技开发进展缓慢，自主创新能力较弱，科技成果工程化、产业化仍制约着行业发展；4)行业集中度低，有实力的骨干企业少，市场竞争力较差。第1章绪论3.工程塑料的发展前景与展望技术创新日益深化，是21世纪工程塑料发展的主题⑴应用创新技术改造传统工艺；(PC;PA66单体己二酸)⑵工程塑料的合金化和复合化是开发高性能合成材料的重要途径。当今高分子材料的发展方向是高性能化、功能化和多元化。1)工程塑料合金化目的是优化组合，实现性能互补。合金的主要制备技术：互穿网络技术、原位复合技术、反应增容技术、接枝共聚和嵌段共聚技术等。①反应性增容品种和增容工艺是反应增容合金化的核心技术。②热致性液晶聚合物合金，前景宽广。③耐热性和功能性合金新品种是合金化的开发重点。第1章绪论2)工程塑料复合化①仿生高分子复合材料将成为研究重点制备与生物高分子复合材料相仿的聚合物基复合材料有望获得新突破。它的成功将给相关科学领域，如生物医用高分子材料和药物释放载体材料等带来新发展。②机敏和智能复合材料将进入实用化。电子信息技术对材料性能要求的提高是推动器。③高性能聚合物基体的复合材料将加快发展。④纳米复合材料的发展潜能巨大。第1章绪论⑶“零垃圾”、“零排放”、“高的资源再生率”以及“环境友好产品的生产”是21世纪规范企业环保行为的共同要求。生产和使用塑料，“以塑代钢”、“以塑代木”，特别是工程塑料的应用是节约能源和资源的重要举措。因此在国家中长期科技发展纲要中将“复合材料、功能高分子材料、工程塑料及低成本化、新