通用高分子材料及加工工艺简介VIP免费

第五章通用高分子材料及加工工艺简介按照材料制备方法和在国民经济建设中的用途，高分子材料分为通用高分子材料和功能高分子材料两大类。通用高分子材料指目前能够大规模工业化生产，已普遍应用于建筑交通运输、农业、电气电子工业等国民经济主要领域和人们日常生活的高分子材料。这其中又分为塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等不同类型。功能高分子材料是近年来，随着高分子科学的发展以及与其他学科领域相互交叉、结合，新近研制成功和正在研究开发的一批新型高分子材料，它们被赋予新的功能和高性能，如导电、导磁、光学性能、阻尼性能、生物功能、智能响应能力等。在国防、航空航天、生物医用、微电子等高技术领域显示出极其重要的科学价值和极富挑战性的潜在的经济效益。通用高分子材料的品种十分丰富，限于篇幅，这儿不能一一介绍。本章只是简要介绍通用高分子材料的特性和分类，以及有关制备技术、加工工艺等方面的基本知识。第一节热塑性和热固性塑料一、塑料的特性和分类塑料，英文称Plastics，德文称Kunststoff，专指以聚合物为主要成分，在一定条件（温度、压力等）下可塑化成型为一定形状，在常温下具有相当力学强度的材料和制品。塑料是高分子材料最主要的品种之一，具有质量轻、比强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐辐射、容易成型加工等特点，可以制成多种多样制品，适应人类社会不同的需求各种塑料的相对密度大致为0.9~2.2，仅为钢铁的1/4～1/8。例如一吨尼龙-6从体积上讲可以代替大约3.6吨铝、7.8吨不锈钢、9.8吨生铁和10.2吨铜，质轻使塑料在交通运输、航空航天等领域有很强的竞争力。大多数塑料的体积电阻率很高，约1010～1020Ω·cm，是优良的电绝缘材料，也常用作绝热材料和其他阻隔（如隔音）材料。多数塑料的化学稳定性好，能耐酸、碱，耐油，耐污和其他腐蚀性物质，化学工业大量采用塑料管道和用塑料做贮槽衬里。许多塑料的摩擦系数很低，可用作制造塑料轴承、轴瓦、塑料齿轮等机械工业所需的部件，且可用水作润滑剂。同时，有些塑料的摩擦系数较高，可用于配制制动装置的摩擦零件。与木材、陶瓷、金属材料相比，塑料制品的另一大优点是原料来源广，加工工艺简单，可以方便地制成各种薄膜、管材、型材、造型复杂的配件及产品，而且能耗少制造成本低，环境污染小。塑料的突出缺点是，力学性能比金属材料差，表面硬度较低，大多数品种易燃，使用温度范围较窄。这些正是当前塑料改性的研究方向和重点。根据材料的凝聚态性质，塑料是指玻璃化转变温度Tg或熔融温度Tm高于通常使用温度的高分子材料。从内聚能密度来看，塑料的内聚能密度介于纤维和橡胶之间，约为300～400MJ·m-3。但是这种分类并不严格，同一种高分子材料，根据配方和加工方法、加工条件的不同，可能在某种条件下制成塑料，在另种条件下又制成纤维或橡胶。例如聚氯乙烯在多数情况下用作塑料，但也可纺丝而成为氯纶纤维；也可制成人造革和密封制品。目前，世界上塑料的体积产量已超过钢的体积产量，其中大批量生产的塑料原料（树脂）有20余种。根据受热后形态、性能的变化，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料的特点是原料受热后塑化变软，可以流动成型，冷却定型后又变硬，成为具有一定强度的制品。热塑性塑料加工简单，可以大规模连续加工生产，而且这种软化和变硬的过程可重复、循环进行，即可多次反复成型加工，这对塑料制品再生利用有重要意义。热塑性塑料占塑料总产量的70%以上，大吨位品种有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。热固性塑料的原料是分子量较低（102到103）的线形或支链型预聚体，在一定条件下（通过添加固化剂或（和）加热）在模具中固化形成网状或体型聚合物制品。对热固性塑料而言，聚合过程（最后的固化阶段）和成型过程是同时进行的，一旦形成交联聚合物，受热后不能再回复到可塑状态。因此，对热固性塑料而言，所得制品是不溶不熔的。热固性塑料的主要品种有酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、环氧树脂等。大吨位生产的热塑性塑料又称通用塑料，它们产量大、价格低、力学性能一般、主要作强度要求不高的非结构材料使用。与此相应，一批力学性能优...