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技術(shù)支持-常用塑料性能與應(yīng)用

常用塑料性能與應(yīng)用

1、ABS

ABS是丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三種單體的共聚物,ABS樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性,又增加了彈性、強度(丁二烯的特性)、耐熱和耐腐蝕性(丙烯腈的優(yōu)良性能),具有優(yōu)良的綜合性能,有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性,成型加工和機械加工較好。耐水、無機鹽、堿和酸類,不溶于大部分醇類和烴類溶劑,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。

2、聚氯乙烯(PVC)

是應(yīng)用最廣的塑料品種。聚氯乙烯樹脂是由聚氯乙烯單體聚合而成的。按照其增塑劑用量的不同,分為硬聚氯乙烯和軟聚氯乙烯,前者在100份重的樹脂中所加增塑劑<5份;后者所加增塑劑達30~70份。
物理性能:硬聚氯乙烯的相對密度1.35~1.60,是碳鋼的 1/5;軟聚氯乙烯的相對密度為1.2~1.4。
硬聚氯乙烯的吸水率很低,長期浸于水中的吸水率<0.5%;浸水24h,吸水率為0.05%。聚氯乙烯的透氣率很低。
聚氯乙烯的玻璃態(tài)溫度為80℃~85℃,粘流態(tài)溫度180℃,分解溫度240℃~260℃(含穩(wěn)定劑),脆化溫度為-50℃~-60℃。
硬聚氯乙烯的建議使用溫度范圍,原則上在脆化溫度和玻璃態(tài)溫度之間,可保持其使用性能。如果在50℃以上使用,應(yīng)采取必要的措施。
不加穩(wěn)定劑的純聚氯乙烯,在150℃時開始分解,放出氯化氫,并進一步加速自身的分解;超過180℃分解更快。加穩(wěn)定劑的聚氯乙烯,分解溫度升高到240~260℃,但是如果在220℃長期使用,也會分解出氯化氫,材料的顏色由深灰色變?yōu)辄S棕色,甚至黑色。因此,在焊接時,應(yīng)盡量避免此種現(xiàn)象的產(chǎn)生。
硬聚氯乙烯的線膨脹系數(shù)為(5~6)X10-5/℃,比碳鋼大5-6倍。因此,架設(shè)聚氯乙烯管道時,應(yīng)安裝膨脹節(jié)或加強支撐,以防止變形。在用聚氯乙烯做襯里,或與其他材料粘接時,應(yīng)考慮受熱時可能產(chǎn)生的剝離現(xiàn)象。
聚氯乙烯在壓制成型過程中,殘存內(nèi)應(yīng)力。因此,在受熱時的收縮率比較大,縱向約為1%~6%,橫向為1%~2%,在下料時應(yīng)該考慮到。
硬聚氯乙烯在50℃以下;除了強氧化劑(如發(fā)煙硫酸;質(zhì)量分數(shù)>50%的硝酸)以外,能耐大多數(shù)酸、堿、鹽的腐蝕。50℃以上的濃硫酸和硝酸,使聚氯乙烯首先形成羧基;進而氧化裂解形成羰基或醛基,而受到破壞。

3、聚乙烯(PE)

是乙烯單體的聚合體。按其聚合條件的不同,可以分為高壓聚乙烯、中壓聚乙烯和低壓聚乙烯。
高壓聚乙烯分子內(nèi)有較多的支鏈,相對密度較小,故又稱為低密度聚乙烯;低壓聚乙烯分子內(nèi)的支鏈較少,相對密度較大,所以又稱為高密度聚乙烯。由中壓法也可以制得高密度聚乙烯。
物理機械性能
聚乙烯的物理機械性能受其結(jié)晶度的影響較大。它屬于非極性高分子化合物,分子問作用力較小,因此其抗拉強度只有硬聚氯乙烯的20%~65%,彈性模量只有硬聚氯乙烯的 5%~25%。其玻璃化溫度較低(-68℃),因此它的抗沖擊性能和韌性比聚氯乙烯強。在無載荷和短期內(nèi),高密度聚乙烯可耐100℃,低密度聚乙烯可耐75℃;在高溫和載荷作用下,產(chǎn)生變形,長期使用不可超過65℃。耐寒性較好,最低使用溫度為-70℃。
化學性能
耐蝕性優(yōu)良,對非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸、氫氟酸等),稀硝酸、堿和鹽溶液具有良好耐腐蝕性。
在常溫下,脂肪烴、芳香烴和鹵代烴等有機溶劑能使其溶脹。它可以耐受60℃以下的其他大多數(shù)溶劑。但是,當有內(nèi)外應(yīng)力時,有些揮發(fā)性溶劑和它的蒸汽以及某些表面活性劑會使聚乙烯發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開裂。空氣中的氧會使聚乙烯緩慢降解、褪色甚至變脆、開裂,熱、紫外線、高能輻射會加速這種變化。含質(zhì)量分數(shù)2%的炭黑的聚乙烯的抗紫外線能力較強。

4、聚丙烯(PP)

是丙烯單體的聚合物,是一種結(jié)晶聚合物。共結(jié)晶結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜;在不同條件下會生成不同形態(tài)的結(jié)晶。而不同結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)和晶球大小,對其性能有很大影響。結(jié)晶度高的,球晶大,材料的熔點高,強度大,剛性強,但是脆性大,沖擊強度??;反之,強度小,剛性弱,但是韌性大,沖擊強度大。
物理機械性能
聚丙烯的相對密度0.9~0.91,是商品塑料中最輕的一種。相對密度輕,比強度大。
聚丙烯是非極性的材料,分子間作用力較小,抗拉強度比聚氯乙烯低得多;但是因其結(jié)晶度較高,仍有一定強度。其彈性模量較低,在外力作用下容易變形。在高溫條件下使用,應(yīng)加以改性,或采取外部增強措施。
聚丙烯的表面光滑,不易結(jié)垢;無毒;吸水性小,表面的非極性致使其粘結(jié)性和印刷性不良,須進行化學或物理處理。
聚丙烯的結(jié)晶性影響其耐熱性。聚丙烯從其玻璃化溫度-10℃至熔點175℃以下,都有良好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和一定的強度。因此,如果無外力,許可使用的最高溫度是120℃。其高溫性能比聚氯乙烯好,但是低溫性能不及聚氯乙烯。耐寒性較差,溫度低于0℃,接近-10℃時,聚丙烯變脆抗沖擊強度明顯下降。
聚丙烯的熱分解溫度約400℃,但是在高溫環(huán)境和光的照射下,會發(fā)生氧化分解,因此熱穩(wěn)定性較差。當與銅和黃銅等金屬接觸時,會促進其熱氧老化,使熱分解溫度降低,在應(yīng)用中應(yīng)盡量避免與這些金屬接觸。
聚丙烯的熱膨脹系數(shù)很大,是碳鋼的5~10倍,是聚氯乙烯的兩倍。在使用時應(yīng)加以注意。
聚丙烯的導熱性能和它的相對密度有關(guān),其相對密度比低密度聚乙烯還低,導熱性小于聚乙烯。其導熱系數(shù)為8.7923 X 10-5W/m?K,是良好的絕熱保溫材料。
化學性能
聚丙烯的耐化學品性能優(yōu)良,在80℃以下,能耐許多酸、堿、鹽溶液和有機溶劑。例如,100℃以下的濃磷酸,質(zhì)量分數(shù)40%的以下的硫酸,除濃醋酸和丙烯酸以外:的羧酸、醇、醛、酚、酮等極性溶劑等。但是,即使在常溫下;也不能在發(fā)煙硫濃硝酸和氯磺酸等強氧化性;酸的介質(zhì)中使用心常;溫下的氯代烴、芳香烴會引起聚丙烯的溶脹,當溫,度提高薊80℃以上,甚至會溶解。
聚丙烯耐環(huán)境應(yīng)力開裂的性能優(yōu)于聚乙烯于在許多溶劑、去污洗滌劑中不發(fā)生應(yīng)力開裂,但是,乙三醇、蓖麻油和某些非離子表面活性劑卻可能引起應(yīng)力開裂,在清洗中應(yīng)加以注意。

5、氯化聚醚(CPE)

又稱為聚氯醚,是一種非極性、結(jié)晶型的高分子材料。
物理機械性能
耐溫變性、抗蠕變性、抗沖擊性、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性良好。加工成型性能良好,可以使用注塑、擠出、模壓、壓延、熱焊接、粘接和溶劑溶接等方法加工成型。成型中幾乎不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,制件很少發(fā)生開裂現(xiàn)象。在沸水中浸泡24h,尺寸無變化。在一般的情況下,成型收縮率約0.6%左右。吸水率一般小于 0.01%。使用溫度范圍為-30~120℃。
化學性能
抗潮濕,即使在潮濕的情況下,也能保持良好的機械性能。耐腐蝕性僅次于聚四氟乙烯,除了濃硫酸、濃硝酸等強氧化性酸外,耐各種酸、堿、鹽和大多數(shù)有機溶劑的侵蝕。但是,氯化聚醚不耐氟、氯、溴的腐蝕,會溶解于高溫的吡啶、四氫呋喃中。

6、聚苯硫醚(PPS)

又稱為聚苯撐硫,是一種線形結(jié)晶高聚物,有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕性能。
物理機械性能
有較高的機械強度,在260℃以下,仍有良好的剛性和抗拉強度。其線膨脹系數(shù)小,體積穩(wěn)定性優(yōu)良,吸水率為0.008%,模塑收縮率為0.12%。使用溫度范圍為-148~250℃。對玻璃、陶瓷、鋼鐵、鉛、銀、鍍鉻與鍍鎳制件有良好的粘接力,可以作為高溫粘接劑??捎脽崴苄运芰霞庸し椒ㄟM行加工成型??芍瞥赡蜔?、抗腐蝕的涂層。單純的線型熱固性聚苯硫醚,脆而硬;如果添加一定的填料,如玻璃纖維,制成玻璃鋼,可以得到改善。
化學性能
聚苯硫醚有優(yōu)良的耐腐蝕性能,除了硝酸、鉻酸、氯磺酸等強氧化性酸以外,對其他酸堿有優(yōu)良的耐蝕性。甚至沸騰的氫氧化鈉和鹽酸對它也不起作用。在175℃以下,不溶于所有的有機溶劑。在300℃以下,不溶于烴、醇、酮等大部分溶劑。但是,在較高溫度下,能部分溶解于二苯醚、氯化萘、聯(lián)苯、氯化聯(lián)苯和某些脂肪族的酰胺類化合物中。

7、聚四氟乙烯(PTFE)

含氟的塑料統(tǒng)稱氟塑料。常用的有聚四氟乙烯(簡稱F-4)、聚三氟氯乙烯(簡稱F-3)、聚全氟乙丙烯(簡稱F-46)等。
聚四氟乙烯是非極性線型結(jié)晶態(tài)高聚物。
物理機械性能
分子間的作用力較小,因此強度中等,彈性模量較低,斷裂延伸率較高,其制品在長時間連續(xù)載荷下會發(fā)生可塑性形變。在高溫或低溫下,其機械性能比一般塑料優(yōu)越。與金屬一樣,在反復(fù)應(yīng)力作用下,存在一定的應(yīng)力極限,可在此極限內(nèi)長期反復(fù)使用,不產(chǎn)生斷裂。
聚四氟乙烯的熱性能優(yōu)良,耐高溫和低溫的性能優(yōu)于其他塑料??稍?60~280℃下,長期連續(xù)工作。在無載荷的條件下,即使到250℃,尺寸仍可保持穩(wěn)定;如果有載荷,則發(fā)生蠕變。在300℃時,空氣的氧化使其輕微變脆。在-70~-80℃范圍時,可保持柔軟,在-250℃也不變脆。因此,一般推薦使用的溫度是-200~+260℃。其熱穩(wěn)定性極好,熔點327℃,而只有到400℃以上,才有明顯的分解。
當溫度高于其熔點時,它的晶體熔化,整個高聚物變?yōu)闊o定形體,溫度升高到400℃時,它不會由高彈態(tài)變?yōu)檎沉鲬B(tài),而于400℃開始分解。這是聚四氟乙烯難于加工的原因所在。
由于聚四氟乙烯大分子鏈呈螺旋形,比較僵硬+熔體的粘度很大,在高慍下施加很大作用力也不容易使其流動,因此,不能用一般的熱塑性塑料的加工成型的方法對其進行加工。只能按要求先把聚四氟乙烯的粉末冷壓成型為一定的形狀,再把坯料在晶體熔點以上的溫度(一般為300℃)下燒結(jié),將粉末粘結(jié)在一起而成為制品。
化學性能
聚四氟乙烯有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性。因為,C—F鍵能很高,不易斷裂,即使高達500℃的溫度,也不會使它破壞。此外,氟原子的電負性大,包圍在C—C主鏈上;對主鏈起屏蔽作用,使其他活潑的原子幾乎無法鉆進去。因此,聚四氟乙烯可以抗拒強腐蝕性和強氧化性介質(zhì)的作用。它耐發(fā)煙硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、氫氟酸、沸騰氫氧化鈉、過氧化氫、氯氣甚至王水的腐蝕。耐醇、醛、酮等有機溶劑的侵蝕。其耐候性極好,能抗氧和紫外線時作用。因此,它具有“塑料王”之稱。
但是,聚四氟乙烯不耐熔融狀態(tài)的鋰、鈉、鉀等堿金屬,氟及其化合物,全氟烷烴以及全氟氯烷烴等的腐蝕。表面性能由于聚四氟乙烯分子無極性,分子間作用力小,表面能低,所以其表面有不粘結(jié)性和自潤滑性等特性。
其表面光滑,粘結(jié)性差,幾乎所有固體物料均不能粘附其上;只有表面能和它相近的液體(例如,石油醚、乙醚、己烷等)才能潤濕它的表面。因此,聚四氟乙烯難于和其他材料粘接,除非經(jīng)過特殊的表面處理。例如,用鈉—萘溶液、鈉-氨溶液作化學處理,或經(jīng)過輻射接枝。借助鈉破壞聚四氟乙烯表面的C—F鍵,使氟分離出來;發(fā)生碳化。碳化的表面的粘結(jié)性得到改善;可以用環(huán)氧樹脂等粘接劑粘接。
聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)很低,接近于冰塊之間的摩擦系數(shù),靜摩擦系數(shù)是塑料中最小的,具有良好的自潤滑性,適用于作為密封和摩擦零部件。

8、聚三氟氯乙烯(PCTPE,F(xiàn)-3)

是線型、帶極性的結(jié)晶型高聚物;由于分子中有氯原子,對其性能產(chǎn)生重要的影響。
物理機械性能
其物理機械性能受其結(jié)晶度的影響很大。結(jié)晶度低的,柔軟堅韌,彈性好,抗沖擊強度高;結(jié)晶度高的硬而脆,抗沖擊強度低。抗拉強度比F-4高。
聚三氟氯乙烯在熔點以上有一定的流動性,可以采用擠壓、注射或模塑等方法加工,成型的收縮率為1%~1.5%;也可以用有機溶劑配制成懸浮液作涂層。
化學性能
聚三氟氯乙烯的耐化學品性能優(yōu)良,能耐各種強酸、強堿、強氧化劑的侵蝕,包括室溫的濃硝酸、王水等。但是它不耐高溫的發(fā)煙硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、氫氟酸的破壞。在室溫下,能經(jīng)受大多數(shù)有機溶劑的侵蝕。但是,在含鹵素和氧的一些溶劑中;例如在乙醚、乙酸乙酯、四氯化碳、三氯乙烯,以及在苯、二甲苯中,發(fā)生溶脹,甚至于溶解。
在高溫下,聚三氟氯乙烯會分解,產(chǎn)生劇毒物。

9、聚全氟乙丙烯(FEP,簡稱F-46)

具有F4的優(yōu)點,克服了F-4的某些缺點。
物理機械性能
耐熱性比聚四氟乙烯低,可在200℃下長期工作,有極好的抗沖擊性能和耐低溫性能,即使在-250℃下也不變脆。應(yīng)用溫度范圍是-260~204℃。
在熔融狀態(tài)下,F(xiàn)-46能很好粘接金屬和F-4??梢杂脽崴苄运芰系募庸し椒ㄟM行加工,這是F-46比F-4的突出優(yōu)點。
化學性能
其耐蝕性能和聚四氟乙烯相近,有極好的化學穩(wěn)定性。除了發(fā)煙硝酸、氫氟酸、熔融堿金屬以外,幾乎能耐包括濃硝酸和王水在內(nèi)的所有化學介質(zhì)的侵蝕。

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