塑料各原料的物理及化學特性

常見PP、PE、PU、PVC、ABS 等材料的物理化學特性及應用

一、名稱

PP：聚丙烯

PE：聚乙烯

PU：聚氨酯

PVC：聚氯乙烯

ABS：丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物

PS：聚苯乙烯

PSA：苯乙烯-丙烯腈共聚物

PVDF：聚偏氟乙烯

PC：聚碳酸酯

EVA：乙烯-醋酸乙烯共聚物

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二、材料特性及應用

PP：聚丙烯

PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。

聚丙烯（PP）是常見塑料中較輕的一種，其電性能優(yōu)異，可作為耐濕熱高頻絕緣材料應用。PP屬結(jié)晶性聚合物，熔體冷凝時因比容積變化大、分子取向程度高而呈現(xiàn)較大收縮率(1.0％-1.5％)。PP在熔融狀態(tài)下，用升溫來降低其粘度的作用不大。因此在成型加工過程中，應以提高注塑壓力和剪切速率為主，以提高制品的成型質(zhì)量。

PP是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料。具有較高的耐沖擊性，機械性質(zhì)強韌，抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕。在工業(yè)界有廣泛的應用，是平常常見的高分子材料之一。澳大利亞的錢幣也使用聚丙烯制作。

家具方面的應用：

鋁合金扶手：由鋁合金壓鑄拋光而成。

曲木扶手：損耗大、工序多、成本高，易受氣候影響。但是美觀，高檔，美國市場較喜歡。

PP扶手：硬塑料，耐沖擊，壓力＞136kg

PU扶手：灌鑄成型，由模具決定形狀，或擠壓成型，內(nèi)含鐵件。

家具扶手配件從功能上分為固定、升降、旋轉(zhuǎn)（面板旋轉(zhuǎn)，支架旋轉(zhuǎn)）、升降＋旋轉(zhuǎn)、固定＋旋轉(zhuǎn)扶手

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PE：聚乙烯

PE全名為Polyethylene，是最結(jié)構(gòu)簡單的高分子有機化合物,當今世界應用最廣泛的高分子材料,由乙烯聚合而成,根據(jù)密度的不同分為高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。

低密度聚乙烯較軟,多用高壓聚合;高密度聚乙烯具有剛性、硬度和機械強度大的特性,多用低壓聚合。高密度聚乙烯可以做容器、管道,也可以做高頻的電絕緣材料,用于雷達和電視。大量使用的常為低密度(高壓)聚乙烯。聚乙烯為蠟狀,有蠟一樣的光滑感,不染色時,低密度聚乙烯透明,而高密度聚乙烯不透明,聚乙烯是通過乙烯( CH2=CH2 )的加成反應和聚合反應，由重復的–CH2–單元連接而成的高聚合鏈。聚乙烯的性能取決于它的聚合方式；在中等壓力(15-30大氣壓)有機化合物催化條件下進行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。這種條件下聚合的聚乙烯分子是線性的,且分子鏈很長,分子量高達幾十萬。如果是在高壓力(100-300MPa),高溫(190–210 C),過氧化物催化條件下自由基聚合,生產(chǎn)出的則是低密度聚乙烯(LDPE),它是支化結(jié)構(gòu)的。聚乙烯不溶于水,吸水性很小,就是對一些化學溶劑,如甲苯*********等,也只有在70℃以上溫度時才略有溶解。但是微粒狀的聚乙烯,可以在15℃～40℃之間隨溫度的變化熔化或凝固,溫度升高時熔化,吸收熱量;溫度降低時凝固,放出熱量。又因為它吸水量很小,不易潮濕,有絕緣性能,因此是很好的建筑材料。

PE是日常生活中最常用的高分子材料之一，大量用于制造塑料袋，塑料薄膜，牛奶桶的產(chǎn)品。聚乙烯抗多種有機溶劑，抗多種酸堿腐蝕，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性環(huán)境中聚乙烯會被氧化。

聚乙烯在薄膜狀態(tài)下可以被認為是透明的，但是在塊狀存在的時候由于其內(nèi)部存在大量的晶體，會發(fā)生強烈的光散射而不透明。聚乙烯結(jié)晶的程度受到其枝鏈的個數(shù)的影響，枝鏈越多，越難以結(jié)晶。聚乙烯的晶體融化溫度也受到枝鏈個數(shù)的影響，分布于從90攝氏度到130攝氏度的范圍，枝鏈越多融化溫度越低。聚乙烯單晶通?？梢酝ㄟ^把高密度聚乙烯在130攝氏度以上的環(huán)境中溶于二甲苯中制備。

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PU：聚氨酯

PU是聚氨酯，英文ploy urethane的縮寫。聚氨酯皮革就具有優(yōu)異的性能?？萍紝＜覀兘?jīng)過60多年的潛心研究和開發(fā)，聚氨酯合成革的性能越來越接近天然皮革。某些性能甚至超過天然皮革，達到了與天然皮革真假難分的程度。加入超細纖維后，聚氨酯具有極其優(yōu)異的耐磨性能，優(yōu)異的耐寒、透氣、耐老化性能。這樣的制成品幾乎達到真皮的效果，其價格與國產(chǎn)頭層皮的價格不相上下．例如：PU配皮是一般其反面是牛皮的第二層皮料，在表面涂上一層PU樹脂，所以也稱貼膜牛皮。其價格較便宜，利用率高。其隨工藝的變化也制成各種檔次的品種，如進口二層牛皮，因工藝獨特，質(zhì)量穩(wěn)定，品種新穎等特點，為目前的高檔皮革，價格與檔次都不亞于頭層真皮。

另外PU飾面皮革是把天然皮革的二、三層內(nèi)革、殘次革經(jīng)特殊的制膜貼壓膜工藝方法處理，在皮革表面覆蓋聚氨酯PU面層而成，這使皮革表面呈現(xiàn)各種顏色、多種花紋，并且不失皮革透氣、耐折的優(yōu)點，在外觀和防水性能上有其獨特之處。由于，可以根據(jù)不同強度、耐磨度、耐寒度和色彩、光澤、花紋圖案等要求加工便可獲得不同的密度、彈性、剛性等物理性能。

PU皮具有真皮相似的特點：.質(zhì)輕；韌性強；可做成相應良好的透氣性；可防水；吸水不易膨脹，變形；環(huán)保。并且不用增塑劑來達到柔軟的性質(zhì)，所以不會變硬、變脆，同時具有色彩豐富、花紋繁多的優(yōu)點．現(xiàn)今PU皮應用面超過了天然皮革。在人類的日常生活中占據(jù)著十分重要的地位。而PU女鞋在時尚界越來越受歡迎．

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PVC：聚氯乙烯

PVC（ PolyVinylChloride 聚氯乙烯），按材料的硬度和性能一般有7個級別（SG1-SG7），密度為1.4 g/cm3左右。SG4以下一般為軟制品，在成型時需加大量的增塑劑，主要用于制作人造革，電線電纜絕緣層，密封件等。SG5以上為硬制品，主要用于制成各種管道，如排水，電工，郵電管和管件，各種板材，片材，型材等。PVC成型收縮率為0.6-1.5%，具有較好的力學性能，其電性能優(yōu)良，并具有自熄性，耐酸堿力極強，化學穩(wěn)定性好，價格低廉，是一種應用非常廣泛的通用塑料。但因其使用溫度不高，最高在80℃左右，阻礙了它的發(fā)展。

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ABS：丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物

ABS樹脂是丙烯腈（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），且表面硬度高、耐化學性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變ABS的各種性能，故ABS工程塑料具有廣泛用途，主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。

ABS塑料比重:1.05克/立方厘米成型收縮率:0.4-0.7%

成型溫度：200-240℃干燥條件：80-90℃ 2小時

特點：

1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好.

2、與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理.

3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。

4、流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。

用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件.

成型特性：

1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度,3小時.

2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度.

3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?/span>

4、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置

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PC：聚碳酸酯

PC：聚碳酸酯是一種新型熱塑性工程塑料，聚碳酸酯有優(yōu)良的電絕緣性能和機械性能，尤其以抗沖擊性能最為突出，韌性很高，允許使用溫度范圍較寬（-100～130℃），透明度高（譽為“透明金屬”）、無毒、加工成型方便。它不但可替代某些金屬，還可替代玻璃、木材等。近年來聚碳酸酯發(fā)展迅速，在機械、汽車、飛機、儀器儀表、電器等行業(yè)獲得了廣泛的應用。

聚碳酸酯是在分子鏈中含有碳酸酯的一類高分子化合物的總稱。

聚碳酸酯是一種新型的熱塑性塑料，透明度達90%，被譽為透明金屬。

剛硬而有韌性，具有高抗沖擊性，高度的尺寸穩(wěn)定性和范圍很寬的使用溫度，

良好的絕緣性及耐熱性和無毒性。

聚碳酸酯燃燒特性：

慢燃，離火后慢熄，火焰呈黃色，黑煙碳束。燃燒后塑料熔融，起泡，發(fā)出特殊的花果臭氣味。

聚碳酸酯比重1.20，透明，本色呈微黃。

聚碳酸酯性能：

聚碳酸酯樹脂通過共聚，共混，增強等途徑發(fā)展了很多改性品種。

聚碳酸酯樹脂與聚烯烴共混后，具有更高的沖擊韌性，耐沸水性和耐老化性能

，熔融粘度和注射溫度降低，因而易于加工成形。聚碳酸酯與此20~40%的ABS樹脂共混后，

具有優(yōu)良的綜合性能，它既有聚碳酸酯樹脂的高機械強度和耐熱性，又具有ABS的流動性好，

便于加工的特點，各項性能指標大都介于聚碳酸酯和ABS之間。

用途：

聚碳酸酯主要用于生產(chǎn)工業(yè)制品，用來代替金屬及其它合金，

在機械工業(yè)上作耐沖擊及高強度的零部件。玻璃纖維增強聚碳酸酯具有類似金屬的特性，

可代替銅，鋅，鋁等壓鑄件。

聚碳酸酯可以進行注射成形，擠出成形，吹塑成形，旋轉(zhuǎn)成形，

真空成形和溶劑鑄造膜片等技術(shù)。制件還可以機械加工，常溫沖孔，鋸切及焊接和粘合。

聚碳酸酯樹脂的注射成形，一般采用螺桿式注射機進行。

料筒溫度：250~320℃

注射壓力：50～80MPa

模具溫度：85~120℃

螺桿轉(zhuǎn)速：40～60次/min

成品熱處理：先在100～105℃的烘箱中烘烤10分鐘，

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CPVC

樹脂由聚氯乙烯（ PVC ）樹脂氯化改性制得，是一種新型工程塑料。該產(chǎn)品為白色或淡黃色無味、無臭、無毒的疏松顆?；蚍勰?/span> PVC 樹脂經(jīng)過氯化后，分子鍵的不規(guī)則性增加，極性增加，使樹脂的溶解性增大，化學穩(wěn)定性增加，從而提高了材料的耐熱性、耐酸、堿、鹽、氧化劑等的腐蝕。提高了數(shù)值的熱變形溫度的機械性能，氯含量由 56.7% 提高到63-69% ，維卡軟化溫度由 72-82 ℃，（提高到 90-125 ℃），最高使用溫度可達 110 ℃，長期使用溫度為 95 ℃。其中CORZAN CPVC性能指標更優(yōu)秀．因此， CPVC 是一種應用前景廣闊的新型工程塑料。

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UPVC

管以聚氯乙烯樹脂為載體，在減弱樹脂分子鏈間的引力時具有感溫準確、定時熔融、迅速吸收添加劑的有效成分等優(yōu)良特性，同時，采用世界名優(yōu)鈣鋅復合型熱穩(wěn)定劑，在樹脂受到高溫與熔融的過程中可捕捉、抑制、吸收中和氯化氫的脫出，與聚烯結(jié)構(gòu)進行雙鍵加成反應，置換分子中活潑和不穩(wěn)定的氯原子。從而有效科學的控制樹脂在熔融狀態(tài)下的催化降解和氧化分解。

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聚丁烯開發(fā)應用于20世紀70年代初，其材料特性決定了對生產(chǎn)型材的技術(shù)、設備要求較高，固定資產(chǎn)投入較大，一般的小規(guī)模廠家不具備生產(chǎn)的技術(shù)條件和資金能力。

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PVDF

聚偏氟乙烯

外觀為半透明或白色粉體或顆粒，分子鏈間排列緊密，又有較強的氫鍵，含氧指數(shù)為46%，不燃，結(jié)晶度65%~78%，密度為1.17~1.79g/cm3,熔點為172℃,熱變形溫度112~145℃,長期使用溫度為—40~150℃。

PVDF樹脂王要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物，PVDF樹脂兼具氟樹脂和通用樹脂的特性，除具有良好的耐化學腐蝕性、耐高溫性、耐氧化性、耐候性、耐射線輻射性能外，還具有壓電性、介電性、熱電性等特殊性能，是目前含氟塑料中產(chǎn)量名列第二位的大產(chǎn)品，全球年產(chǎn)能超過4.3萬噸。PVDF應用主要集中在石油化工、電子電氣和氟碳涂料三大領域，由于PVDF良好的耐化學性、加工性及抗疲勞和蠕變性，是石油化工設備流體處理系統(tǒng)整體或者襯里的泵、閥門、管道、管路配件、儲槽和熱交換器的最佳材料之一。其良好的化學穩(wěn)定性、電絕緣性能，使制作的設備能滿足TOCS以及阻燃要求，被廣泛應用于半導體工業(yè)上高純化學品的貯存和輸送，近年來采用PVDF樹脂制作的多孔膜、凝膠、隔膜等，在鋰二次電池中應用，目前該用途成為PVDF需求增長最快的市場之一。PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，以其為原料制備的氟碳涂料已經(jīng)發(fā)展到第六代，由于PVDF樹脂具有超強的耐候性，可在戶外長期使用，無需保養(yǎng)，該類涂料被廣泛應用于發(fā)電站、機場、高速公路、高層建筑等。另外PVDF樹脂還可以與其他樹脂共混改性，如PVDF與ABS樹脂共混得到復合材料，已廣泛應用于建筑、汽車裝飾、家電外殼等。