常用塑料的性能用途:聚乙烯( PE),聚氯乙烯( PVC),聚丙烯(PP),聚碳酸酯(PC)
时间:2011-04-12 作者:admin  点击:
  PE是聚乙烯塑料,化学性能稳定,通常制作食品袋及各种容器,耐酸、耐碱及盐类水溶液的侵蚀,但不宜用强碱性洗涤剂擦拭或浸泡。
PP是聚丙烯塑料,无毒、无味,可在100℃的沸水中浸泡不变形、不损伤,常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。多用于食具。
PS是聚苯乙烯塑料,容易着色、透明性好,多用于制作灯罩、牙刷柄、玩具、电器零部件。它耐酸碱腐蚀,但易溶于氯仿、二氯乙烯、香蕉水等有机溶剂。
PVC是聚氯乙烯塑料,色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用,由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料,故其产品一般不存放食品和药品。
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合的塑料,它色彩醒目,耐热、坚固、外表面可镀铬、镍等金属薄膜,可制作琴键、按钮、刀架、电视机外壳、伞柄等。
PA是尼龙塑料,它的特性坚韧、牢固、耐磨,常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等。无毒性,但不可长期与酸碱接触。


聚乙烯线性PE介绍

区分线性聚乙烯与支化聚乙烯的一个有用途径是考虑其生成方法。
线性PE包括超低密度(ULDPE),线性低密度PE(LLDPE),高密度(HDPE),高分子量高密度(HMW=HDPE)和超高分子量(UHMW-PE),它在聚合反应器中压力远低于制造支化PE所用的压力。在制造支化PE时,聚合物决定性参数是密度,从某种意义来说,它表述了聚合物长主链组合时的紧密度和规整度(或结晶度)。密度可通过反应器压力和热量的变化而改变;另一方面,线性PE的密度随与乙烯共聚用单体的用量而异。共聚单体生成的短支链随着乙烯主链一起形成,由于支链使聚合物主链间产生分离,共聚单体数量越多,聚合物密度越低。

相反,支化PE同时具有短支链和长支链。LLDPE特性有些不同于其支化同类物LDPE,就是这个原因。如其名字所示,LLDPE是更“线性”,更结晶性,由此加工不同且表现出不同的最终应用性能。通常这种差别不很大,但在一些加工中象吹塑薄膜时,如由生产LDPE改为生产LLDPE,它们则对设备需作相当显著的修改。自从LLDPE开始广泛采用并证明其最终应用性质有显著不同以来,在过去的15年中象这样的替代频繁增加。

线性和支化PE之间的其它不同特性是由于化学构成的不同。虽然它们的单体都是乙烯,但在共聚单体类型上有差别。尽管线性PE是以均聚物形式存在(最高密度等级的HDPE,如用于牛奶瓶的,是均聚物),大多数的线性等级是共聚物,其共聚单体是α一烯烃类原料如丁烯、己烯、4一甲基一1一戊烯和辛烯。相反,所有的LDPE都是均聚物,支化PE共聚物一般具有极性分子单体诸如醋酸乙烯(生成EVA),丙烯酸(生成EAA)等等可赋予诸如粘性的特殊性能。

密度0.92LLDPE树脂(一种强力的薄膜等级)的通常的共聚单体含量为8%- 10%。聚合物特性随使用不同类型的a-烯烃而各异。一般说,增加短支链长度可改进性能。从丙烯、丁烯,到乙烯和4一甲基一1戊烯,再到辛烯增加碳含量,短支链长度依次增加。用丙烯作共聚单体,其性能不会显著高于 100%乙烯生成的PE。然而,由于聚合过程和其他的聚合物生产的参数不同,单体类型不应被认为是树脂特性形成的单一指标。

ULDPE、LLDPE和HDPE这一套名称,完全足以表述现有线性PE的范围。然而,密度不是确定线性PE类型的唯一重要的参数。例如受分子量因素控制,在上述密度范围聚合物可有进一步的差别。

再之,新近发明集中于分子量的分布(MWD)。利用所谓单一位置催化剂进行聚合,树脂公司已生产出分子量分布窄的等级,其主要的最终应用性能如韧性已达到最大值。然而MWD窄的与相对照产物相比,可加工性能减弱了。减少或消除这种损失的折衷办法正在研究之中。有一条开发路线是生产“双峰”树脂,其MWD峰值在1个以上,兼具韧性和可加工性能。另一条路线是生产窄分子量分布的树脂,这种树脂在本质上是线性聚合物,但具有与LDPE类似的长链侧分支。


高密度PE是最老的线性PE,在1957年推出。其特征是密度在0.940以上,具有刚性、韧性好的抗环境应力开裂性(ESCR)和低温性能。并在许多主要市场中广泛应用。一些实例是吹塑包装物、模塑零件、挤压管材、型材和滚塑大型中空制品。

线性低密PE大量出现是在1980,虽然各等级早在1960年就有商业供应。它的密度一般是0.916~0.940。

LLDPE的最大的渗透市场是吹塑和平挤薄膜,用于拉伸/粘结(码垛包装等)用途,食品杂货袋和重负载的船运包装袋。其它薄膜用途包括巾式村里,家用食品袋和农用薄膜。模塑级LLDPE已转到LDPE的一些传统市场——例如,注塑封盖、容器、油漆罐、滚塑筒和其它大型中空制品。

超低密度PE是相对新的线性PE。其密度在0.89~0.915之间。具有柔软性、韧性;并有很宽的加工温度范围,可用于薄膜和板材。它也用作共混树脂以及聚丙烯和HDPE的抗冲击改性剂。

为0.94~0.96,在某些场合,加工过程只能用特殊技术和设备。韧性很突出,且抗环境应力开裂性(ESCR)很好。这种材料的一个最大市场是挤塑大直径管于,如用于饮用水,配气系统和下水管道的衬套;另一个最大市场是大型吹塑零件如55加仑筒和汽车燃料箱;第三个最大市场是制造薄膜,商业用作货物袋(如废物袋)。

超高分子量PE,如其名字所示,平均分子量300万或更高,有分子量高达600万的等级。以细粉供应加工厂,它可通过压塑或挤料杆式挤塑加工。

因为这种树脂既不熔融也不具有可测定的熔融流动指数,其加工工艺沿用冶金工艺。它具有卓越的耐磨损性、韧性、化学惰性、低摩擦系数性能和自润滑性,使其广泛用于各种大宗材料处理,制作化学泵零件、进料螺杆,纺织机和其它机械构件。



聚丙烯

聚丙烯最突出的性质是多面性,它能适合于许多加工方法和用途。它的价值和多面性主要来自于优良的耐化学品性能、在大宗热塑性塑料中最低的密度和最高的熔点、适中的成本。

化学和性能

聚丙烯(简称PP)与聚乙烯(PE)不同之处在于,前者每隔一个碳原子上就有一个甲基,这起到使链硬化的作用。除非这些甲基处于链的同一侧位置上,聚合物不会结晶。在Natta和Ziegler(互相独立地)开发出立体定向催化剂之前,只能生产出软且粘连的无规立构聚丙烯。商业塑料的硬度和耐溶齐小胜源自结晶性。PP的链比PE的硬,因而PP有较高的熔化温度和抗张强度,但结晶度较低。PP均聚物的熔点约为330°F,取决于加热速度和热历史。

在PP链上间隔地插入乙烯(无规共聚),链会变得更缺乏规则和更柔软,从而降低聚合物的结晶度、模量、熔点和熔点锐度。典型的无规共聚物是比较透明的,熔点在293—305°F范围内。当乙烯含量升高时,聚合物的结晶度越来越低,最后变成乙烯一丙烯橡胶(EPR)。

另一类重要的共聚物是抗冲击非均相共聚物。这些产品是由橡胶(有时为PE)在均聚物基体中聚合而制得的。所用橡胶通常为EPR,它生成一个与均聚物基体分离的相态,形成有光雾。半透明的外观。这些材料并非真正的嵌段共聚物,因为其中的橡胶相可被溶剂所革取。用EPR与PP共混可得类似的产品,抗冲击共聚物具有和均聚体物相似的熔点。

分子量和分子量分布在PP加工过程中很重要。在446T和4.75磅负荷下的熔体流动是熔体粘度的一个指数,该指数与重均分子量相关。商品聚丙烯的熔体流动有低至0.25克/10分钟到高达800克/10分钟。分子量分布用重均分子量与数均分子量的比值来表示,高结晶度PP的这个比值可以高达11;而用作熔吹织物的PP则可低至2.l。这个比值在纤维纺丝过程中极为重要,而且影响到挤压、挤出物胀大、模塑内应力和定向过程。

象大多数聚合物一样,聚丙烯会氧化,特别是在熔化加工过程中。就PP而论,采取清除攻击叔氢的自由基来保护聚合物。对于在高温下长期使用的PP,则采用复杂的多组分稳定剂体系;对于限制气味或味道的场合,稳定体系必须非常简单。如果用于防阳光(紫外线)可加入炭黑或用专门的稳定方法。

普通PP的抗张强度为34.5MPa,弯曲模量约为1723MPa。有抗张强度为100MPa,弯曲模量为9650MPa的玻璃填充级PP。矿物填充级PP的弯曲模量可高达约4480MPa,但抗张强度增加不多。在低于一75°F时仍保持延展性。抗张强度低至18 6MPa和弯曲模量低至689MPa的抗冲击共聚物已经不是最近出现的品种了。现代聚合反应过程能生产出可填补聚丙烯与烯烃橡胶之间空白的材料。

除了强氧化剂和非极性溶剂外,PP对化学侵蚀有很强的抵抗力。例如,发烟硝酸或热的浓硫酸能使PP降解,但浓度较低的溶液则对PP无害。液体如汽油、二甲苯和氯代烃能使PP溶胀并变软。共聚物溶胀程度比均聚物高。PP从这类溶剂中取出后,其尺寸又会恢复原状。由于PP表面惰性极大,如果不采用火焰处理或类似技术,很难在PP上进行印刷、涂漆及粘合。

聚丙烯的燃烧热很高,很难制成阻燃级产品,但市场上有几种牌号的阻燃级PP出售。PP还是优秀的电绝缘体,其介电常数和损耗因数很低。它的耐湿性很好,但不是良好的阻隔氧气的材料。

用途

纤维是PP的一个主要市场。通过拉伸或定向,可使其抗张强度提高15倍之多。抽丝产品包括衣物、尿布、非织品。家具革、农用袋、线绳、铺地织物、带。地毯和地毯背村。PP还可以铸造或定向拉伸成为薄膜。定向薄膜可作为香烟。糖果及许多物品的包装材料;非定向膜用于电容器或包装材料。

PP片材用于制热成型的食品容器,这连同隔潮和传气传味性能必须符合FDA规定。新型极低模量级产品可以用压延机压延,并与软质乙烯基树脂争夺市场。

通过注射吹塑法、挤压吹塑法或拉伸吹塑法,可以把PP加工成中空制品。为了提高吹塑和热成型性能,已开发出高熔体强度级PP。

市场上有快速加工挤压贴胶级PP;聚丙烯卓越的电性能,使其适合于作电话线和数据传输电缆的绝缘材料。

许多不同类型的注塑部件是由PP或它的抗冲击共聚物制成的。在汽车市场。,共聚物被用作内部装演和面板、外部组件和蓄电池等;均聚物和填充级用于发动机箱罩或作仪表板。

玻璃填料级PP用作装饰品或器具的部件。所有无填料的PP树脂均可作家用品,医疗器具,包括一次性放射性杀菌用品,主要使用低成本的均聚物和无规共聚物。薄壁模塑容器扩大了PP传统包装市场的范围,如防窜改的密封器和配料器。



聚苯乙烯(PS)

聚苯乙烯(PS)是一种热塑性树脂,由于其价格低廉且易加工成型,因此得以广泛应用。聚苯乙烯有均聚物(透明粒料)或增韧接枝共聚物或与弹性体的共混体(抗冲击聚苯乙烯IPS)形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和热性能上比均聚物有所提高。这几类聚苯乙烯有多种品级,如标准IPS和标准透明品级、抗环境应力开裂品级(ESCR)、耐紫外线级。阻燃级、耐磨级、制轻质制件的高挠性品级、可发泡品级、超初级以及低残余挥发分品级等。聚苯乙烯树脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等。

化学和性能

透明PS粒料它是通过苯乙烯单体的加成聚合反应得到的无定形聚合物。无色、透明,光学性能极好,并有高刚性。性脆易裂、经过双轴拉伸后才较柔软和有韧性,透明PS的代表性能如下:

密度 1.05 g/cm3

拉伸强度 48.3MPa.

弯曲强度 82.7MPa.

典型收缩率 0.0045 in/in

热膨胀系数 5—8 X 10-5in/(in·°c)

伸长率 2—3%

维卡软化点 225°F

聚苯乙烯本身耐y射线,因此y线照射灭菌对制品性能没有影响。聚苯乙烯溶于芳香族溶剂和某些酮类,能溶解于甲基乙基酮。透明PS颗粒的熔体指数范围是 1—25 g/10 min或高于 25 g/10 min。它有耐热高的品级(维卡软化点达223°F),也有残余单体含量低的品级。

抗冲击PS 它是苯乙烯单体与橡胶接枝聚合生成的无定形聚合物,或是聚苯乙烯与橡胶(通常为聚丁二烯橡胶)的物理共混物。所生成的聚合物具有韧性,通常为白色(也有透明的品级),挤出和成型非常容易。它的韧性主要决定于橡胶组分的比率和使用量。因此,抗冲击PS的性能变化较大,一般将其分成三类:中等冲击强度级(悬臂梁冲击强度< 1.5 ft.lb=、高冲击强度级(悬臂梁冲击强度为1.5~2.4 ft.lb和超高冲击强度级(悬臂梁冲击强度为2.6—5.0 ft./lb)。抗冲击PS的代表性能为:弯曲强度和拉伸强度为13.8~48.3MPa(随橡胶和添加剂含量不同而不同);伸长率 10— 60%;光泽度 5一100%。目视透明度从极佳至较差,收缩率约为0.006 in/in,热膨胀系数与透明PS相同。抗冲击PS受γ一射线灭菌照射后性能无变化,与透明PS具有同样的耐溶剂性。抗冲击PS的熔体指数为1~10g/min,维卡软化点为215°F。具有增强性能的抗冲击级聚苯乙烯的商业化生产有广泛的市场前景。已有的一些特殊品级包括:超高光泽度级、高透明级、耐磨级、抗环境应力一开裂级(ESCR)、高模量级、低光泽级、残余单体苯乙烯含量低的品级(1500 ppm以下)以及低温抗冲击良好的品级。

聚苯乙烯共聚物 它们的韧度非常好。主要品种有:苯乙烯一丙烯睛共聚物(SAN)、苯乙烯一马来酸酥共聚物(SMA)、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯和丙烯酸酯共聚物,以及以它们为基材的改性体。SAN的热变形温度比透明PS高,其耐溶剂性也有改进,具有优异的抗渗透性。橡胶改性的SAN有丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)和丙烯睛.苯乙烯一丙烯酸酯共聚物(ASA)等树脂。S-MA的热变形温度比透明体PS更高,可达40°F,它有优良的透明性和光泽度。SMA可用橡胶改性或采用玻璃纤维增强。SBS和SBS的各种改性体可作为改善抗冲击性、柔性和流动性的组分用于生产具有粘性和抗弯曲的产品如胶泥、鞋底、沥青毡等,SBS还用于生产透明抗冲击PS。苯乙烯可与丙烯酸酯弹性体共聚生成具有优良物理性能的透明级抗冲击PS。

可发性聚苯乙烯(EPS) 用于制造从茶杯到家用绝缘绝热材料等。泡沫塑料的性能(如密度和抗冲击强度)取决于泡孔的大小和分布,这二个因素是由所加入的发泡剂的分散率、百分含量和挥发性来控制的,代表性的发泡剂是戊烷和异戊烷。阻燃级发泡聚苯乙烯以卤代烃作为阻燃剂,广泛用作建筑物隔音绝热层和工程上使用。可发泡剂SAN已被用于制造漂浮制品和其它耐汽油制品.

制法

目前制造聚苯乙烯有几种方法。最早工业化生产的方法之一是用悬浮聚合制取透明PS和用本体、悬浮聚合制取抗冲击PS。苯乙烯单体与几乎与其等体积的水混合,并加入表面活性剂,搅拌使苯乙烯单体成为悬浮状液滴,最后聚合成硬的珠粒。反应中需加入引发剂加速和终止反应。最后制成的聚苯乙烯珠粒再经挤出成为粒料。

可发性聚苯乙烯的制法与上述相同,但在用浸渍法制取浸润珠粒过程中要加入发泡剂(一般为戊烷)。抗冲击聚苯乙烯的制法是:将橡胶溶解在苯乙烯中,进行本体聚合(使苯乙烯与PS在低于相转变点时反应,加入水和表面活性剂使之成为悬浮液,加入弓没剂终止反应,然后对珠粒进行干燥、挤出切粒。目前生产上大都采用连续法本体聚合,在这一生产过程中,苯乙烯(制透明PS粒料)或苯乙烯一橡胶溶液(制抗冲击PS)在达到最佳转化率之前要经过连续性反应,然后汽提除掉未反应的组分,进行造粒。

加工

目前透明PS和抗冲击PS多采用挤塑、热成型和注塑成型等加工方法。许多产品也采用吹塑成型和滚塑成型方法。

挤塑 大部分透明PS和抗冲击PS采用挤塑成型方法,其中大多数用于生产片材。片材本身是可出售的,也被生产厂自己用来热成型加工。从建筑材料到波纹板等多种型材制品都可用透明PS和抗冲击PS挤塑成型。非发泡制品的挤塑成型一般使用温度从380°F(喂料段)到430—460°F(挤出段)的二段式排气挤出机。新型的挤塑成型设备,如旋转挤塑机,已有应用。

透明PS和抗冲击PS具有不吸水性,所以在挤塑成型前不需干燥。但如果喂料口温度过低,或粒料贮存中表面带有水分,以及排气孔被堵塞时,那么湿气就成为问题。

共挤塑 这是一种发展迅速的加工工艺,采用这种加工成型方法可制造由同一种或不同塑料互相贴合的层合制品。透明PS层在上、抗冲击PS为下层的共挤塑成型制品不需粘合剂粘接。而有的分层结构,如抗冲击PS上覆以聚烯烃类塑料的共挤塑制品需要涂粘合剂进行粘接。

在热成型操作中,掺用回收料的比率为30~ 80%,有的塑料可通过挤塑机7次或更多次反复进料,透明PS和抗冲击PS可以被多次挤出,其性能不发生显著下降。但如果掺用了稳定性不好的塑料,即使掺用量很小,也会引起性能的显著下降。

热成型 通常分为4种操作:传统的一般成型、旋转工位成型、串联连续热成型和辊喂料连续成型。厚的片材用对流加热炉加热、薄片用辐射炉加热使之软化达到成型温度。成型工艺对片材质量的要求非常高,所以在挤塑过程中必须当心。

注塑成型 目前来说,透明PS和抗冲击PS是一类可制得尺寸稳定性最好。生产周期最短的塑料而成本比较低,因此十分适于许多注塑成型制品。机筒温度一般为390~500°F。为缩短生产周期、改善产品质量,具有超快注射和回复速率的注塑成型系统已面世。加工厂使用的模具有多种,包括热流道系统及各种形式的浇口设计。

泡沫成型和挤塑 透明PS和抗冲击PS进行泡沫成型和挤塑时要使用不同的发泡剂,如戊烷、氮气、化学发泡剂(CBA)和氟利昂等。添加剂成分根据用途可达10种以上,也可以不加。

可发性聚苯乙烯的成型分二段:先将聚苯乙烯粒料预发泡使之成为预发体。预发体通常要进行熟化,以使空气逐步渗入泡孔并将泡孔中的发泡剂和水置换出来。然后将熟化后的预发泡珠粒送至设有蒸汽通道的模具内进行热成型,最后得到产品。用此方法可生产薄壁制品(杯于)或2ft*16ft*4ft的泡沫块,再切成 4ft*8ft *1(或> 1)in的板条,可用于绝缘绝热。可发性聚苯乙烯的密度可以在小于1ib/ft3到大于 6 lb/ft3范围内变化。

应用

挤塑成型是透明PS和可发性PS的主要加工方法,可制造异型部件或片材,产品可直接使用,也可再经热成型制成其它产品。透明PS挤出成型产品有照明灯漫射罩、玻璃,或双轴定向后制造点心盘。机壳透明窗及泡形包装。这些产品有极好的透明度,透明PS可发泡制造快餐包装用餐盒、鸡蛋箱、盘、碗、茶杯和托盘。泡沫聚苯乙烯片材被用作建筑物板条和隔音隔热材料,也可与某些橡胶共混制造高透明度和抗冲击性好的产品。为提高片材和最终产品的光泽,可用共挤塑成型方法将透明PS作覆盖层与抗冲击PS共挤塑。有单层片材产品,可共挤塑成多达9层以上,但常见的片材在4层以下。

挤塑/热成型的产品有一次性用品,如日常生活及超市所见的杯、盘、盖、多用途或单一用途的食物容器,以及医疗和餐馆用盘具、包装材料和许多其它用品。采用共挤塑成型的产品性能可得到改善,如抗环境应力开裂性(ESCR)、抗渗透性、表观质量、物理性能等有提高。聚烯烃覆于PS上的共挤塑产品已商业化生产,其抗环境应力开裂性能和水蒸汽透过率都成功地得以提高。

聚苯乙烯注塑成型也是应用很广的一种加工方法。透明PS和抗冲击PS注塑成型用于制造电器、玩具、家庭用品、医疗用品、饮食服务用品、包装材料。仪器仪表和办公用具等。透明PS可加工成型为办公用品、光盘存放盒、大口杯、陈列柜、刀具和玩具等,抗冲击PS的注塑成型产品有玩具、医疗用品、电器设备零件及外壳等多种用品。许多电器产品需采用阻燃级抗冲击PS。注吹塑和挤坯吹塑成型可生产药瓶和其它瓶子、家庭用保装箱和装饰材料等。

可发性聚苯乙烯的成型制品有杯子、冰箱、传统包装及漂浮救生用具等。阻燃级可发泡聚苯乙烯最大的应用领域是作建筑材料和绝热隔音材料。可发性聚苯乙烯的预发体可用来制造粒状物填充的软垫椅和松散的填充料。

聚氯乙烯

电解盐水提供了几乎等量的氯和烧碱,而后氯与乙烯反应生成二氯乙烷,转而脱氯化氢生成氯乙烯单体。

目前,多数氯乙烯是由氧氯化工艺过程生产的,氯乙烯在通常环境条件下是气体,在压力下变为无色透明的液体。

制造

目前PVC树脂的估计生产能力111亿磅,大部分是均聚物和少量的共聚物。约占总量90%的是由悬浮法生一的,其余为本体聚合和乳液法制备的,王有部分糊状树脂。但少量的溶液共聚物还未包括在里面。

这些产品的广泛潜在应用范围,是在聚合的过程中,加入少量的聚合添加剂,从而影响了树脂颗粒的结构和性能。如在悬浮法生产树脂中,添加若干水溶性高聚物用作主分散剂或辅助分散剂,而乳液树脂采用表面活性剂组合物。

其它的通用添加剂有螫合剂、抗氧剂、缓冲剂、或简单的碱。国产树脂预期会有适度增长,未来将在很大程度上依赖于经济发展周期和美元的力量。

所有商业用PVC都是由加成聚合反应生产的。聚合过程中,引发剂分子分解生成自由基.并与周围的绿乙烯单体一起形成一个活性中心。反应持续下去一直到链终止。在试种条件下,一个单独的PVC分子完成链增长几乎只需要完成转移所需时间的很小部分。这个反应是自催化反应,所得到的高聚物分子量几乎与引发剂的浓度和链转移的程度无关。由于整个反应过程是在等温条件下进行的,所形成窄的分子量分布(MWD是很典型的。在这种反应中,链中分子的平均数估计是在950(聚合温度为122°F)和480(聚合温度为158°F)之间。

聚合反应完成时,高聚物分子主要按头一尾顺序排列。高聚物是部分结晶(间规),随着温度的升高,结构运动的无规则性也在增加。约 60%的高聚物分子会存在不饱和的链端,这主要取决于链终止的方式,同时支化作用可能发生在4%的链分子中。上述这些因素对树脂的热稳定性会产生很大影响,当反应温度升高时,这些因素是与链转移比链增长需要更高的信有关。

要特别注意的是,硬质PVC首先在里近212°F处发生热分解,这主要取决于分子量和加热条件。在释放出氯化氢时,树脂将变色、变脆,最后因交联而变为不容性的物质。树脂变色是由于热敏性烯可基和叔氯原子的形成,分子链断裂,从而引起多烯结构形成产生的。

可用稳定剂来改善混配料和最终制品的热稳定性,若干材料可用作稳定剂如金属有机化合物、金属盐和金属皂)。抗氧化剂、自由基抑制剂。

能与主要稳定剂起协同作用的辅助稳定剂同样也是有效的。另外的物理性能方面,PVC的玻璃化温度(Tg)可认为5链段开始活动的温度,硬PVC树脂的Tg一般认为是180°F。

随着增塑剂的逐步增加,Tg的值在降低。虽然熔化热在一个增塑系统中是以测量的,但由于热稳定性的原因,这种树脂的熔点是不能直接测量的。

因为PVC高聚物与有效范围的增塑具有相互混溶性,在糊树脂中经常添加塑剂,其用量可以从非常低的水平到很的水平,因此PVC可以制备各种各样产品。这些化合物降低了分子间的束力,并使产品变得更柔软。

增塑剂通常分为主增塑剂、辅助增塑剂或增量剂,主要取决于与高聚物的相容性水平,相容的比率为1:1称为主增塑剂,辅助增塑剂的相容比率在1:3以内。

这些材料的渗出倾向较小,挥发性较低。同样许多增塑剂是能抗降解,不易燃,在化学上是惰性的。

市场

PVC与增塑剂、稳定剂和其它添加剂混合的容量很大,使得它成为在所在塑料中应用最广泛的一种。值得注意的是PVC制造的产品可从厚壁压力管到薄的、晶莹透明的食品包装材料,或从房屋壁板到外科用手套等。

在1990年,只有低密度PE销售量超过了PVC,到了1992年PVC就降低到高密度PE之后处于第三的位置。也许在一个相当长的时期,PVC的发展还会更慢。管材、管道、房屋壁板和门窗型材约占 PVC需求量的 60%,包装材料。电工器材和生活消费品各占总量的5-6%。在过去的5年间,大容量的管材和管道以年增长率超过2%的速度持续增长,同时房屋壁板年增长率为8%,建设和建筑用产品的增长率预期会超过1993和1994年的水平。

虽然有各种各样的辅助设备,但几乎 PVC总量的 85%是在三种基本加工设备上加工成型的。最大量的加工是在挤出机上进行的,其次是压延机和注塑机。然而,过去三年中,注塑成型的产品在明显增长,因为人们关注的是在新型低压设备上有效地生产精密的部件。

新型和改性的产品一直受到人们的注意,但由于保密和经济的原因,也许花费了大部分开发费用。人们感兴趣的一个方面是不断努力提高管材树脂的体积密度,但并不增加氯乙烯单体的残留量或树脂的生产成本。

挤出型成膜级树脂也存在着一个相似的情况是这种树脂颗粒孔隙也可有效地吸收增塑剂,但可用一个更好的压实系数(体密度与真密度之比)来提高挤出的产量。

在低分子量树脂中,颗粒内部的孔隙度是一个关键因素,因为食品及药物管理局正在研究对与食品接触的材料提出允许最低的单体残留量标准的可行性。

继续关注的另一方面是降低树脂起始颜色和长时间受热时的热稳定性,这些对包装和医学的应用都是非常重要的。悬浮、分散和氯化PVC树脂在以后的篇章中还要详细论述。



苯乙烯树脂ABS

三元聚合物ABS从本世纪40年代开始商业化,销量逐年增长,现已成为全球销量最大的工程热塑性塑料,仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。在大宗商品塑料与高性能工程热塑性塑料之间,ABS占据了独特的“过渡”聚合物的位置。

化学和性质

ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性;丁二烯提供了初度和冲击强度;苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法,任一种工艺方法所制得的ABS原料中的苯乙烯含量均为50%甚至更高。通常至少两种工艺结合使用,以使最终产物最佳化。ABS树脂属于两相体系:苯乙烯一丙烯睛共聚物(SAN)为连续相,丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。

实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应(接枝),本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。因此,人们可把ABS看作是第一个在商业上取得成功的聚合物合金之一。

改变三种单体A、B、S的比例,聚合物的分子量和橡胶相的形态就能有无限的ABS产品供选择。例如,橡胶相的颗粒大小可以从小于0.1微米变到几个微米。橡胶相内平均颗粒大小和颗粒大小分布,对聚合物性能的整体均衡,包括强度、韧度和外观有重要影响。大橡胶颗粒增加韧度而降低光滑度。

与分子量相关的硬相链长度对ABS树脂的性能也有显著的影响。一般地,聚合物链越长,强度性能(包括冲击和延性)越高,而流动性能越低。

最后,硬SAN相与橡胶相的比率将影响ABS树脂的流动性和抗冲击性能之间的均衡,例如,橡胶含量的增加将提高ABS材料的冲击强度和韧度,但通常以流动性变差为代价。流动性能和抗冲击性能之间的均衡是ABS材料的基本产品特征,这种特征将普通用途的ABS材料彼此区别开来。

合金及专用品

如果在聚合过程中加人更多种的单体,或者混入化学添加剂,或者与另一种塑料共混或形成合金,就可以进一步拓宽以ABS为基础的树脂的性能范围。

例如,在聚合过程中加入α一甲基苯乙烯或马来酸酥,就能生产出具有较高热变形温度的以ABS为基础的材料。使用甲基丙烯酸甲酯,能使硬相和橡胶相的折射指数相匹配,从而使材料具有透明度。

通常,ABS树脂与添加剂在聚合过 程中作为最后一个工序进行配料,或者作为分别的工序在挤压或班伯里密炼机等熔体混合设备中进行熔融配料。所用的典型添加剂能改进耐紫外线性能和热稳定性、阻燃性和抗静电性能。具有更高强度和硬度的增强型ABS已经商业化。

ABS的一个有用的特点就是能与各种不同的聚合物形成一系列合金,这些合金具有超出传统均衡性能的新的性能范围。

最普通的是ABS-一聚碳酸酯(PC)合金,与基础ABS三元共聚物相比,它表现出改进了的抗冲击性能(特别是在低温下)和高耐热性能。它们在汽车市场,如仪表面板和车轮挡板等方面有很强的适用性。通过加入助剂,PC/ABS合金还能制成阻燃型材料,并已在商用机器市场上取得很大成功。阻燃型ABS材料的另一个商业化途径是与PVC组成合金;PVC是具有阻燃性的材料。

ABS与一种结晶型聚合物组成合金,会具有更强的化学稳定性。已商品化的有:ABSPBT(聚对苯二甲酸丁烯酯)合金和ABS尼龙合金,其目标市场包括草坪和花园器具、汽车内部材料、动力工具壳体和化妆品包装材料。

ABS合金的一个新系列,可以不需要化学添加剂或填料(炭或金属),而显示的“永久”的静电消散性能。这种永久抗静电性能是耐擦拭的,并对温度相对敏感。

这些合金不风化并有良好的着色能力,应用目标主要是材料加工领域。(要得到更多有关ABS合金的资料,请参见本书第5页“合金和共混”一章)。

加工

ABS是无定形的热塑塑料,它在一定温度范围内软化而不是突然熔化。ABS稍具吸湿性,在熔化加工前应予以干燥。ABS通常以丸片形成出售,颜色为原色、预着色或混合色,也有以自然粉末形成出售。也可用浓缩色料来满足最终用户的精确要求。各种ABS材料都易于接受常用的二次加工处理,如机加工、粘合、紧固、电镀、涂漆等。

ABS树脂的一个基本长处就是加工性能。ABS材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。很多加工形式都可选用,包括注塑、挤塑、热成型、结构泡沫和吹塑。

用途

ABS基产品的性能范围宽广,加工宽裕度大,价格与性能较均衡,这使它的应用市场很广。

运输。这是ABS在美国的最大市场,年需用约3亿磅树脂。汽车方面的应用很多,包括车内和车外。为了内部注塑使用,已开发出高耐热、普通用途和光滑性低的材料,用作仪表面板、控制板和其它汽车内部装演部件。

人们普遍认为ABS是制作汽车内部组件的首选塑料。外部应用则包括散热器格栅、前灯罩和大型卡车的用挤压一热成型方法制成的各种饰带。电镀级ABS可用于把手、灯框、镜座、格栅和装饰带。

器具。

1989年美国的器具市场消耗2.5亿磅ABS树脂,其中绝大部分消耗在主要的器具上,挤压一热成型门和油罐衬里为首。透明ABS用作冰箱的冻结箱托架。器具市场的其它用途有厨房用具、动力工具、真空扫除机、缝纫机和电动头发吹风机上用的注塑外壳。ABS受人偏爱是由于它的强度、韧度、光滑度。着色力、加工性能和价格等之间的良好平衡。

商用机器。

是ABS的一个大的“附加值”市场,这部分在1989年约为7500万磅树脂,在历史上一直保持强劲的增长速度。阻燃级材料在计算机外壳及控制板方面很适用。

建筑。

ABS在此领域内有广泛应用,特别是在排水、废水和排气(合称DWV)管,以及注塑管件等方面。1989年美国的销量超过1.5亿磅。ABS材料能与低价格的PVC在DWV管材市场上共存,是由于它能提供改进了的低温冲击性能、较易粘接和低得多的比重。

消费品和工业品市场中有许多部分应用ABS。

这包括玩具、医疗器具、草坪和花园用具、家具、化妆品包装、船舶、排灌、箱包和淋浴间。非常美观。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本/性能之间的平衡等方面的要求,决定了ABS对于这个广阔市场部分的适合性。

商业信息

尽管ABS用工业标准来说,已有很长的历史,这类产品及其服务的大多数市场和应用,还远没有成熟。未来几年内,美国对ABS树脂的需求预计将以每年3~5%的速度增长。

ABS在欧洲的增长率估计与美国相似,而太平洋地区相则为每年7~ 10%左右。以ABS为基础的合金甚至比标准ABS树脂预计有更快的增长。在1991年中的价格表上,普通用途ABS注塑级产品的价格范围为:中档的冲击/原始型树脂的标价为 1.47美元/磅;极高冲击强度级材料的价格为1.62美元/磅。一般地,挤塑级产品的标价要低5%~ 10%。专用阻燃级和高耐热级起价为回.65美元/磅,这是原始材料批发价。

以下是美国的三个主要的ABS生产商:通用塑料公司(Cycolac牌树脂),孟山都公司(Lustran),陶氏化学公司(Magnum牌)。通用塑料公司的(美)国内生产能力最大,所占市场份额居先。所有这三个供应商都有美国以外的生产能力。

聚对苯二甲酸乙二酯(标准级PET)

多年来,聚对苯二甲酸乙二酯这种缩聚物主要应用于食品包装薄膜和纺织品纤维及其他用途。现在,它作为包装材料用量在增加,不仅用于汽水饮料瓶,还用于非结晶PET(APET)、结晶PET(CPET)罐头和碟子。在过去五年中,工程级PET和共聚酯,作为新聚合物产品,已分别用于工程和特殊包装材料。

PET在汽水饮料包装材料上的成功应用是由于它的韧性和透明度,取向能力、极好的经济价值和高速度瓶加工技术的发展。PET饮料罐具有重量轻、耐碎、可重复利用性和很好的气密性能。灌满的2升PET饮料瓶比相类似的玻璃瓶轻 24%;空瓶重量是同型号玻璃瓶的1/10。使其在从生产商到消费者的各环节中,节省劳动力、能源和成本。

化学和性能

饮料瓶用PET是由对二甲苯氧化所得的对苯二酸(TPA)生产的。对苯二酸经提纯或与甲醇反应生成对苯二酸二甲酯(DMT),或进一步氧化生成纯对苯二酸(PTA)。PET的另一个基本原料是乙烷,乙烷经反应转化为乙二醇(EG)。PET是由DMT(或PTA)与EG在连继熔融态下聚合反应生成的缩聚物,而后在固态聚合过程中得到大晶粒和最终的分子量、固有粘度。该固态过程也使聚合物的乙醇含量足够低。

一般的商品PET树脂大约在480F熔融,但高结晶PET的熔点大约为520F。

定向结晶PET具有优良的强度。韧性和透明度,并耐弱酸碱和许多溶剂。

特别等级

拉伸吹塑级PET可提供纯色、绿色和淡黄色的PET。反应器中着色的聚合物不需对物性有不利影响的再配合,并改善了颜色的均一性。各种不同固有粘度的纯树脂均可获得。PET共聚物结晶速度较慢,这使其允许在较宽的加工条件范围下生产高质的汽水饮料瓶。

也可提供一种可挤压吹塑的聚合物。这种材料兼备有优良的熔体强度和慢结晶速度的优点,可在适用的挤压吹塑设备上简单加工。各种增强、阻燃和其他特种聚合物不断被介绍或改进以满足新的应用。

加工过程

薄膜加工:PET一般以晶粒形式供应。未取向薄膜挤压前,PET必须在高温型干燥箱中干燥。粒料在干燥后的湿含量应低于 0.003%,使降解(分子链开裂)和特性丧失达最小限度。

薄膜挤出机的长径比(L/D)应至少为24:1,并有足够大的马力。标准的三辊式片材浇注机组用来生产轻触薄膜。薄膜也可直接浇注在冷辊上,不用辊轧。这两种情况,口模应安置在尽可能靠近压延辊的地方,因为其熔体强度低。PET挤压成型需选可能的最低挤塑原料温度(一般约525F),过高的挤塑原料温度会导致分子分解。冷辊上积垢减少到最小限度,可保证好的薄膜平直度,为此,冷辊温度应正好低于开始产生粘附现象时温度,通常140~170F。

瓶加工用注塑坯料的PET干燥步骤与挤塑料相似。模塑原料应不受污染以生产有韧性、纯净的坯料,可根据适用的FDA规程。生产瓶子时,非晶的型坯反复加热到正好高于聚合物玻璃化转变温度(Tg),并在高压下进入模腔。型坯壁按几何法拉伸引起双轴的取向,高水平的分子链排序和延伸导致分子排序增加,并改进物性和气密性。

取向使固体聚合物密度明显增加,控制密度的一个方法是腔壁中的取向程度。取向过程的一个直接结果是:聚合物的拉伸屈服强度、冲击强度和抗蠕变性大大增强了。用PET制成的取向容器抗蠕变性增强,是其成功用于高密封性汽水饮料包装的一个主要因素。目前,有若干满意的工艺用于吹塑取向PET容器。

热塑性共聚酯

此处共聚酯一词是指那些由一个以上二醇和/或一个以上二元酸合成的聚合物。共聚物分子链没有均聚物规整,因此结晶趋向减小。由此,共聚物中有些是非晶体的,有些是结晶型的,有些则兼有,根据加工条件而定。

热塑性共聚酯的加工与热塑性均聚物加工有许多相同之处。它们都应在去湿干燥器中干燥以防止加工过程中水解降解。

PCTA共聚物是环己烷二甲醇和对苯二酸,以及根据需要用别的酸部分取代对苯H酸所形成的聚合物。与PET相比较,这种共聚物具有较低的可革取性,更好的耐热性,低温抗冲击性和水解稳定性。最终应用包括取向和铸塑薄膜、热成型结晶型盘和单丝。

PCTA主要以无定形粒料供应。在挤塑前应在170F下干燥约4小时。挤塑通常在熔融温度530~550F,并在螺杆螺槽的前 1/3或 1/4用水冷却。正常的PCTA共聚酯挤塑薄膜特性有:极亮的透明度、好的低温韧性、高抗撕性和耐化学性。

在合成PCTA共聚酯时改变酸的比例可使聚合物具有不同的独特性质。举例说,有一种聚合物具有不同寻常的高结晶熔融点(545F),用于制可烘烤盘子。PCTA可与其它聚酯共混或填充玻纤、云母,以满足各种性能标准。

PCTA共聚酯制品是法定的用于与食品接触的各种用途,这在FDA规范21CFR-177-1240中已有规定,并也得到USDA许可用作肉禽类包装材料。

PETG共聚酯是众多共聚酯中的另一个典范。与用酸改性的PCTA不同,PETG由 CHDM二醇与 TPA(对苯二酸)和乙二醇化合而成,是一种二醇改性的聚合物。PETG共聚物可以模塑或挤塑,且通常保留非晶性、透明性和实际上无色,甚至在很大截面中也如此。

它具有很高刚度、硬度和良好的韧性,甚至在低温也保持应有的韧性。透明度、韧性和熔体强度相结合使其可用于注塑、吹塑和挤压制型材、管材、薄膜和板材。PETG有未改性型或带有各种添加剂的,包括脱模剂、色母粒和冲击改性剂等用于注塑。

PETG模塑或挤塑前应在120~160F下干燥约4小时。在这两种过程中熔体温度范围都是从420F到510F。加工设备在更高温度下的保压时间应尽可能少,以防止过度降解。注塑成型应在注射机上进行,要求每次注射量为其能力的 50%一 80%。

PETG可以在400—450F之间的熔体温度下挤压吹塑,制成洗发剂、液体洗涤剂、卫生品、矿物油和食品包装用透明瓶。这种材料符合FDA标准,可与食品接触。

挤塑可生产很宽范围的型材,以及包装用管材、薄膜和片材,包括医药设备包装。PETG和PCTA可用环氧乙烷和Y射线消毒。

当用于注塑时,PETG通常在熔融温度范围450-510F下加工,模具温度约在70—130F之间。目前应用包括仪器盖子、机器护罩、化妆品容器、杠杆装置指针、显示元件和玩具。

PCT是环己烷二甲醇与对苯二酸的均聚物。它通常用玻纤填充,在耐高温的电器/电子和汽车中应用。

PCTG是PCT的二醇改性共聚酯,它具有优良的物理特性、耐化学性和透明度,可用注塑成型和挤出膜、片材和管材(其缺口冲击强度与聚碳酸酯基本相似)PCTG可与其它塑料共混,如聚碳酸酯,或填充玻纤、云母等,以满足最终产品要求的特性。

应用

PET主要应用于汽水软饮料包装物。PET已近100%地占据2升包装不回收容器市场,1.5升、1升、0.5升和再小的PET瓶也已得到广泛认可。

PET应用于食品、酒类、洗涤剂。未加碳酸气饮料和工业产品包装物,对PET的需

求预计将持续增长。被包装的食品包括芥茉、胶制品、花生酱、调味品、食用油、鸡尾酒和浓缩果汁等。新颜色,特别是魏伯色PET在药品。维他命和清洗剂的包装上大受欢迎。

PET容器的一个最新、增长速度最快的应用是食品或饮料包装,要求在高温下灌装。许多食品,特别是水果或高水果含量的食品或饮料,一定要在180F或更高温度下包装。这样为产品和容器在灌装时提供巴氏灭菌(消毒)。通常的取向容器,如用于汽水软饮料包装袋在受到160T以上高温时有收缩和变形趋向,这是由于一定的应力松驰所致。制作容器在拉伸吹塑时产生应力集中。改进加工时耐热性技术已有发展,通常称之为“热定型”技术。根据特定加工工艺,已有若干种加工技术细节,具有高度专利权的,据此,可生产出适于在190~195F下灌注的容器。要求包装物具有这种特性的产品有纯果汁。高果汁含量饮料、茶、某些等渗压和运动饮料,调味品、浓缩果汁和某些矿泉水。

PET的其它最终用途是广泛应用于挤压涂层和挤压成型薄膜和板材。PET用作可烘烤纸板包装物的挤压涂层材料,此外,也可以结晶型PET(CPET)为基本材料制作烤炉中的盘子。

PET薄膜通常是双轴取向,用作X射线和其它照像胶片,肉和乳酪包装,磁带,电器绝缘,印刷板和部瓶包装袋。PET也用作工业胶带材料。非结晶、未取向PET薄膜和板材开始拓展用于成型容器、盘、发泡制品和饮料杯。

根据FDA规范21CFR177-1630,PET热塑性树脂和共聚酯是法定的用于食品接触的制品材料。

回收利用

在H次消费塑料包装物中,PET包装物是最可回收利用的。1990年,回收PET包装物约1350万磅,回收利用率 20%。在 1993年,回收了约 4500万磅,回收利用率 30%。目前在美国对PET容器的收集除现场收集外,已有超过3500个路边市场收集点。

再生PET用于纤维、热成型片材。非食物包装物、带材和模塑共混物,其需求量很大。再生PET也可解聚,生成原料用于制新的纯PET。预计其需求在90年代末将达到10亿磅,且净化能力将跟上需求。工业的挑战将推动回收计划实施,以提供原料满足需求。

与团体废物处理相关的另一情况是PET包装物重量轻,在缩减废物来源方面起到显著的作用。现在的PET包装物比70年代末其第一次出现时轻25%一 30%。如果在废物转化能量的燃烧设备中燃烧PET,其高BTU含量可保证有效燃烧,其燃烧产物只有水蒸汽和二氧化碳。由于包装用料与被包装物量的比值低,PET包装物使包装材料废物填埋减少到最小。再者,由于PET是一种相对惰性材料,其废渣埋填物不会形成潜在的危害。

聚碳酸酯

聚碳酸酯(PC)是一种无定形热塑性工程塑料。它具有极为优良的韧性、透明度和高的热变形温度等综合性能。在大多数应用中,一般都要求至少有上述这样性能中的两种。聚碳酸酯其他杰出的性能还有尺寸稳定性、优良的电性能和特有的耐燃性。

主要应用领域为汽车、商业机器和仪表行业。聚碳酸酯年增长率约为6%。

化学及性能

最成功的工业生产的聚碳酸酯是用双酚A与光气界面缩聚工艺进行反应。

这一反应是在水相和有机相存在下的碱性条件进行的。分子量通过使用酚的链终止剂加以控制。生产双酚A聚碳酸酯的工艺由于界面反应和产品的回收而复杂化。

韧性是聚碳酸酯最突出的性能,的确,对于象学校窗户、防暴设备及运动设备方面应用来说,聚碳酸酯在韧性上几乎没有对手。

高分于结构中的碳酸酯链段使聚碳酸酯成为韧性最好和最耐用的塑料之一,而双酚A链段使聚合物有很高的热性能(Tg=300F)。典型的商品聚碳酸酯分子量为22 000—35 000,多分散性(MW/MN)一般为2.2—2.5。

除分子量外,聚碳酸酯的熔体流动速率(ASTM D 1238, 573F, 1.2kg)一般也有一定的范围。标准的商品的熔体流动范围为4-23。

超过这一熔体的流动范围,除了流变学性能外其他性能相当稳定,只有缺口悬臂梁式冲击强度在较高的熔体流速下有轻微的下降。通用级聚碳酸酯的性质如表1所示。

除成本外对聚碳酸酯实际仅有几种限制。不宜长期暴露于高温及潮湿的环境中,因为聚碳酸酯在高温下的长期耐水解稳定性差。可通过使用热稳定剂。紫外线稳定剂、脱模剂、玻璃纤维和阻燃剂对其改性。商业化产品通常必须满足由FDA、NSF、UL和其他机构所确立的有关指标。

品级

实用化的聚碳酸酯有通用级和符合美国食品和医药管理局(FDA)要求的品级两种。这些品级含有脱模剂、紫外线稳定剂或两种之一。在一定应用领域中要求较低的模塑收缩率和较高的模量时可使用玻璃填充产品。阻燃级有 UL-94(1/8 in.) V-O和V-0/5V两种。阻燃的极限氧指数约为40而通用级为26。含有发泡剂的结构用泡沫级也可买到。对于要求高熔体强度——象吹塑和结构用板材的应用领域可使用文化聚碳酸酯。各种新型的易流动树脂可用于改进聚碳酸酯的加工性能同时又能保持聚碳酸酯的性能。

很高的熔体流动速率(MFR80)的品级可用于满足生产高密磁盘的严格要求。也有各种品级用于特殊用途,如薄膜、医学用及眼用镜片。

特殊级别的不透明聚碳酸酯共混物也已生产出来,其加工性能,低温韧性和切口敏感性有所改善。这些品级包括聚碳酸酯与各种弹性体、聚烯烃、热塑性聚酯、ABS和AES的共混物。

PC也具有缺口敏感性,因此适当地设计出具有合适半径的零件是很重要的。缺口敏感性在抗冲改性产品和共混物中可得到改善。

通过添加剂、涂层或共挤出技术可改善聚碳酸酯的耐候性、耐化学药品性和耐刮痕性。

碳酸芳香族酯类、聚酯一碳酸酯共聚物和特种聚碳酸酯共聚物已经开发成功并用于要求高热变形温度的应用领域。

聚碳酸酯商品的颜色范围很宽,包括标准色、指定的颜色,指定的不透明的,标准白、灰和黑色品级。

表1通用聚碳酸酯的典型性能

a:ASTM试验方法 来源:D>w Chemical Co·

性能 值

熔体流动速率g/10min

(D-1238) 4-22

缺口悬臂梁式冲击强度,ft.-ib/in(D-256) 14-18

弯曲模量MPa(D-790) 2413

热变形温度1.82MPa,F(D-648) 258-270

雾度,%(D-1003) 0.7—1.5

透光率,%(D-l003) 87~91

介电强度,

V/mil(D-l49) 405-425

氧指数(D-2863) 26

可燃性,UL-94 V

加工



聚碳酸酯及其共混物可采用所有热塑性塑料传统加工方法进行熔融加工,如注塑、挤塑和吹塑。与加添加剂很多的聚碳酸酯或其他工程树脂共挤出制造多层板、型材和挤塑一吹塑容器也是可行的。

单层及多层类型的板材可采用真空。液压或匹配的模具进行热加工。板材及异型材也可采用冲压、滚压或机械加工进行冷成型。极高分子量聚碳酸酯可以使用溶剂铸成薄的韧性的介电膜。

聚碳酸酯及其共混物也可依照许多普通二次加工工艺,用于连结、涂层和装饰热塑性塑料、超声波焊接、热气焊接。粘结剂及溶剂粘结、真空敷金属。无电镀敷、涂漆、热模冲压和印刷都是通常使用的技术。

这些二次加工操作有时受些限制,并且要求小心地选择适合于特殊聚碳酸酯配方的材料和条件。例如,注意使用合适的用于涂层和粘结剂的溶剂以防止应力开裂发生,或者使用适当的零件设计以取得合适的声波焊接。与其他热塑性塑料相比,聚碳酸酯具有相对高的粘度且要求较高的加工温度。注塑和挤塑设备在314—392℃温度范围内应该具有较好的温度控制能力。

注塑成型机器应该能够忍受138MPa的注塑压力。挤塑和注塑要求低压缩比的螺杆。

聚碳酸酯及其共混物是吸湿性材料,在环境条件下平衡湿度可以达到0.35%。这一湿度水平在加工之前必须减少到0.02%,以避免分子量降低和韧性损失。因此在熔融加工之前要求干燥。

在一料斗干燥器中或放在炉中的盘子内,于136℃温度下干燥几小时可使塑料中的水含量减少到低于0.02%。带有排气料筒的注塑机和挤塑机已经成功地用来加工未干燥的聚碳酸酯。然而这必须使用合适的系统进行操作,包括螺杆设计和排气口的位置。

应用

聚碳酸酯及其共混物出现新用途是其年增长率高达6%的主要原因。增长中最可观的部分仍是代替传统材料、金属、玻璃和木材。

聚碳酸酯及聚碳酸酯掺共混物具有广泛用途的主要市场是汽车、板(采光)、电子、商业机器、照明和仪器以及许多特殊用途如高密磁盘、眼科用镜片和医用方面。

当确定聚碳酸酯及其共混物的新用途时,要认识到设计因素的重要性,这是极关重要的。

汽车应用包括尾部及侧面标志灯。头车灯和支撑件。聚碳酸酯共混物正在被用作仪表盘、保险杠、车体板和车轮盖。其他用途包括交通灯壳和信号灯镜片。

透明性、韧性和高耐热性能使聚碳酸酯用作透明薄涂层是理想的。使用合适的紫外线稳定剂,聚碳酸酯可代替玻璃用于学校或户外照明的防破坏用途。

眼科用镜片和安全眼镜是重要的用途。加硬涂层可用以增加耐用性。

电子和商业机器也是一主要市场部分。应用包括接插件、破碎机壳、齿轮、计算机壳、复印机壳和磁带盒。

聚碳酸酯也用于激光高密记录磁盘,它提供极优的高密记录性能及耐用性。

制仪器也消耗大量聚碳酸酯。高抗冲性、耐热性、耐用性及可着色性对真空吸尘器、混合器和电动工具等为设计提供了灵活性。

接触食品的应用包括:5加仑水瓶、微波炉、灶具、啤酒瓶和罐、餐具及食物贮存容器。

基于其透明和相关的耐破碎性,医学上的用途也具有较高的增长潜力。 自从引入可用l射线消毒而没有令人不愉快的颜色变化的品级以来,聚碳酸酯在这一领域内的应用很好。

建筑及结构上应用领域是一个尚未开辟的市场部分,如果聚碳酸酯及其共混物在成本上可与传统的建筑材料相竞争的话,则它们可以应用于这一市场。

产品消费:各种塑料在包装中如何应用

由于合成材料有着卓越的性能,因而在包装领域中被大量应用。塑料包装材料最大的优点,是可以通过各种方法方便地调节材料性能,以满足各种不同的需要;还可以制成复合薄膜及多层塑料瓶,质轻、不易破损,方便运输及携带。塑料包装材料透明、光洁、平滑,易于印刷和造型装璜,可美化商品外观,提高商品陈列性能。

大多塑料都可用于饮料食品包装,其中用量最大的是价格低廉的聚烯烃。常用的塑料种类有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚偏二氯乙烯及聚碳酸酯。

聚乙烯( PE)

聚乙烯是世界上产量最大的合成树脂,也是消耗量最大的塑料包装材料,约占塑料包装材料的 30%。

低密度聚乙烯(LDPE)透明度较好,柔软、伸长率大,抗冲击性与耐低温性较 HDPE为优,在各类包装中用量仍较大,但作为食品包装材料其缺点较明显。

高密度聚乙烯(HDPE)具有较高的结晶度,允许较高的使用温度,其硬度、气密性、机械程度、耐化学药品性能都较好,所以大量采用吹塑成型制成瓶子等中空容器。由于它具有较高的耐油脂性能,广泛用于盛装牛奶、牛奶制品,包装天然果汁和果酱之类的食品。不过HDPE的保香性差,装食品饮料不宜久藏。但可利用它具有热封性能好的特点,将其作为复合薄膜的内层材料。如二层、三层复合材料,已大量应用于饮料包装,美国采用玻璃纸/粘合剂/PE的复合瓶专盛柠檬汁。

聚氯乙烯( PVC)

PVC 塑料大致可分为硬制品、软制品和糊状制品三类。硬制品增塑剂一般少于 5%,软制品中增塑剂多达 20%以上。 硬质 PVC因不含或很少含有增塑剂,其成品无增塑剂的异味,而且机械强度优良,质轻,化学性质稳定,所以制成的PVC容器广泛用于饮料包装。用注拉吹法生产的 PVC瓶子无缝线,瓶壁厚薄均匀,可用于盛装碳酸饮料如可口可乐等。 PVC材料的安全性一直是人们关注的问题。用于包装的 PVC树脂中的氯乙烯含量不能高于 1×10 -6,即 1千克 PVC树脂只允许含 1毫克氯乙烯单体,用这种 PVC树脂生产的瓶子包装饮料,在食品中测不出氯乙烯单体。

聚丙烯(PP)

聚丙烯薄膜是高结晶结构,渗透性为聚乙烯的 1/4~1/2 ,透明度高,光洁,加工性能高,广泛用于制备纤维、成型制品,但主要是塑料薄膜。目前,具有气密性、易热合性的聚丙烯的涂布薄膜及与其它薄膜、玻璃纸、纸、铝箔等复合的复合材料已大量生产,用PP复合材料制作的容器可用于饮料包装。 各类PP都有一个带静电的共同特点,为解决这个问题,一般在薄膜上涂布防静电剂或者将防静电剂混炼于薄膜中。在薄膜上涂布气密性好的聚偏二氯乙烯类树脂可提高PP的抗氧化性。

聚酯(PET或PETP)

PET 是一种结晶性好,无色透明,极为坚韧的材料。有玻璃的外观,无臭、无味、无毒,易燃,燃烧时有蓝色边缘的黄色火焰,气密性良好。 PET的膨胀系数小,成型收缩率低,仅0.2%,是聚烯烃的十分之一,较PVC和尼龙小,故制品的尺寸稳定。机械强度堪称最佳,其扩张程度与铝相似,薄膜强度为聚乙烯的 9倍、聚碳酸酯和尼龙的3倍,冲击强度是一般薄膜的 3~5倍。而其薄膜又有防潮和保香性能。 虽然聚酯具有上述优点,但是其薄膜价格较贵,热封困难,易带静电,所以单独使用极少,大多是用热封性较好的树脂涂布共同制成复合薄膜。采用二轴延伸吹塑法的 PET瓶,能充分发挥PET的特性,即具有良好的透明度,表面光泽较高,呈玻璃状外观,是代替玻璃瓶最合适的塑料瓶。 近年来 PET瓶生产发展迅速,耐热 PET瓶广泛应用于茶饮料、果汁饮料等需要热罐装的饮料。

聚偏二氯乙烯(PVDC)

PVDC 的特点是柔软而具有极低的透气透水性能,可防止异味透过,保鲜、保香性能好,适于长期保存食品;耐酸、碱、化学药品及耐油脂性能优良,具有良好的热收缩性,适合做密封包装,是较好的热收缩包装材料。 PVDC 的缺点是太柔软,操作性能不良;结晶性强,易开裂穿孔,耐老化性差;其单体也有毒性,因此主要用作涂布材料或制造复合材料。 PVDC 常与纸、铝箔及其他塑料薄膜制成复合材料或 PVDC涂布材料。采用溶剂粘合法可得到良好的结合。这些复合材料具有优良的防潮、隔氧、密封性能,也易于热封,适于包装含水食品。

聚碳酸酯(PC)

PC是无色透明,光洁美观的塑料。由于 PC无毒、无异味,阻止紫外线透过性能及防潮保香性能好,耐温范围广,在-180℃下不脆裂,在130℃环境下可长期使用,所以是一种理想的食品包装材料。利用 PC耐冲击性能佳、易成型的特点,可制造成瓶、罐及各种形态的容器,用于包装饮料、酒类、牛奶等流体物质。 PC最大缺点即是产生应力开裂。生产中除了选用高纯度原料,严格控制各种加工条件外,采用内应力小的树脂改性,如少量的聚烯烃、尼龙、聚酯等熔融共混,可显著改进抗应力开裂性、抗水性。
有帮助
( )
%
无帮助
( )
%
上一篇:聚碳酸酯共混物 下一篇:北欧化工公司—Borealis Borealis Group 北欧化工PP PE