页数：147页文件大小：864.3 KB来源： 高分子材料及加工流变学ppt课件
本课件系统介绍通用高分子材料，先讲塑料的定义、分类、特点与性能，再展开填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂等各组分的作用，随后介绍挤出、注射、压延、吹塑等成型方法，最后按热塑性塑料、工程塑料与热固性塑料三大类逐种讲解其结构、性能与用途。
第4章通用高分子材料4.1塑料4.1.1类型及特性4.1.2塑料的组分及其作用4.1.3塑料的成型加工方法4.1.4热塑性塑料4.1.5工程塑料4.1.6热固性塑料
塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件(温度、压力等)下可塑造成一定形状，并在常温下能保持其形状不变的高分子有机材料。4.1.1.1塑料的定义4.1塑料4.1.1塑料类型及特性塑料的主要成分是聚合物，按其成分不同可分为简单组分和多组分的塑料。塑料常常用聚合物的名称来命名。
作为塑料基础组分的聚合物，不仅决定塑料的类型而且决定塑料的主要性能。塑料的使用温度范围在其脆化温度和玻璃化温度之间。同一种聚合物，由于制备方法、制备条件及加工方法的不同，常常既可作塑料用，也可作纤维或橡胶用。
（1）根据组分数目分4.1.1.2塑料的分类单一组分塑料：单一组分塑料基本上是由聚合物构成或仅含少量辅助物料（染料、润滑剂等），如聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、有机玻璃等。多组分塑料：多组分塑料则除聚合物外，还包含大量辅助剂（如增塑剂、稳定剂、改性剂、填料等）。如酚醛塑料、聚氯乙烯塑料等。
（2）按塑料的物理化学性能分热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料。热固性塑料：因受热或其它条件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯、环氧塑料等。
（3）按塑料用途分通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。特种塑料：一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。
（4）按塑料成型方法分注射、挤出和吹塑塑料：一般指能在料筒温度下熔融、流动，在模具中迅速硬化的树脂混合科。如一般热塑性塑料。模压塑料：供模压用的树脂混合料。如一般热固性塑料。层压塑料：指浸有树脂的纤维织物，可经叠合、热压结合而成为整体材料。还有浇铸塑料、反应注射模塑料等。
4.1.1.3塑料的特点（1）质轻、比强度高塑料质轻，一般塑料的密度都在0.9 ~ 2.3克/厘米3之间，只有钢铁的1/8 ~1/4、铝的1/2左右，而各种泡沫塑料的密度更低，约在0.01 ~0.5克/厘米3之间。按单位质量计算的强度称为比强度，有些增强塑料的比强度接近甚至超过钢材。例如合金钢材，其单位质量的拉伸强度为160兆帕，而用玻璃纤维增强的塑料可达到170 ~ 400兆帕。
（2）优异的电绝缘性能几乎所有的塑料都具有优异的电绝缘性能，如极小的介电损耗和优良的耐电弧特性，这些性能可与陶瓷媲美。在塑料中加入导电的填料，可制成导体或半导体。塑料也常常用作绝热材料。（3）优良的化学稳定性能一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好，甚至能耐"王水"等强腐蚀性电解质的腐蚀，被称为"塑料王"。
（4）减摩、耐磨性能好大多数塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑特性。许多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的这些特性，在耐磨塑料中加入某些固体润滑剂和填料时，可降低其摩擦系数或进一步提高其耐磨性能。（5）透光及防护性能多数塑料都可以作为透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料象玻璃一样透明。有机玻璃可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作农用薄膜。塑料具有多种防护性能，因此常用作防护保装用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。
（6）减震、消音性能优良某些塑料柔韧而富于弹性，当它受到外界频繁的机械冲击和振动时，内部产生粘性内耗，将机械能转变成热能，因此，工程上用作减震消音材料。例如，用工程塑料制作的轴承和齿可减小噪音，各种泡沫塑料更是广泛使用的优良减震消音材料。塑料还具有以下一些优良性能：装饰性好。塑料具有良好的装饰性能，能制成线条清晰、色彩鲜艳、光泽明亮的图案。多功能性。塑料的种类很多，通过改变配方能改变某一种塑料的性能。同一种制品可以兼多种性能，如既有装饰性，又能隔热、隔声。经济性。塑料制品是低能耗、高价值的材料。虽然某些产品价格较高，但这些产品在安装使用过程中，施工和维修保养费用低。
上述塑料的优良性能，使它在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛用途；它已从过去作为金属、玻璃、陶瓷、木材和纤维等材料的代用品，而一跃成为现代生活和尖端工业不可缺少的材料。然而，塑料也有不足之处：耐热性差。耐热性比金属等材料差，一般塑料仅能在100℃以下温度使用，少数200℃左右使用；塑料的热膨胀系数要比金属大3～10倍，容易受温度变化而影响尺寸的稳定性；在载荷作用下，塑料会缓慢地产生粘性流动或变形，即蠕变现象。
此外，塑料易老化。塑料制品在阳光、空气、热及环境介质中的酸、碱、盐等作用下，其机械性能变差，易发生硬脆、破坏等现象，这种现象称为“老化”。塑料还易燃。塑料一般是可燃的，而且在燃烧时产生大量的烟雾，还会产生有毒气体。塑料的这些缺点或多或少地影响或限制了它的应用。但是，随着塑料工业的发展和塑料材料研究工作的深入，这些缺点正被逐渐克服，性能优异的新颖塑料和各种塑料复合材料正不断涌现。
单组分的塑料基本上是由聚合物组成的，如聚四氟乙烯是不加任何添加剂的。聚乙烯、聚丙烯等，只加少量添加剂。但大多数塑料品种是一个多组分体系。除基本组分聚合物之外，还包含了各种各样的添加剂。聚合物的含量一般为40％～100％。通常最重要的添加剂可分成以下几种类型：有助于加工的润滑剂和热稳定剂；改进材料力学性能的填料、增强剂、抗冲改进剂、增塑剂等；改进耐燃性能的阻燃剂；提高耐老化性的各种稳定剂。4.1.2塑料的组分及其作用
（1）填料及增强剂填料又称填充剂，在聚合物中添加填充剂的主要目的为了改善塑料的成型性能，降低成本和收缩率，提高制品的强度、刚性、硬度和耐热性，还可增加模量和硬度、降低蠕变等。填充剂按化学组成分为有机和无机两类；按形状分为粉末状、纤维状和片状等；按功能作用分为增强型和增量型。其中，增强型又称为增强剂，可在塑料中作为一种独立的助剂类型。
①无机填料在大多数情况下，无机填料是没有增强作用的矿物填料。这些填料加入到树脂中往往使复合材料的力学强度有不同程度的下降。当然，少数填料及其在适当用量范围内也有增强作用。常用的无机填料有：碳酸钙（CaCO3）；硫酸钡（BaSO4）；炭黑；红泥等,还有陶土、硅藻土、滑石粉、云母粉等廉价填料。二硫化钼、金属粉、二氧化钛等无机填料能赋予制品特殊性能。
②有机填料有机填料最初是指一些天然的有机物，如木屑、棉花以及植物的茎杆等，其主要成分是纤维素和少量的木质素及其它化合物。现在，有机填料的范围趋于广泛，包括了大多数合成材料的边角废料、纺织工业的合成纤维及其下脚料、交联塑料与热固性塑料的边角料等。由于大部分有机填料是其它场合舍弃的材料，所以价廉易得，可以就地取材，综合利用，提高经济效益。同时还具有增加强度、降低收缩率、改善尺寸稳定性等作用。
③增强材料增强材料一般为纤维状物质或织物。常用的增强材料有：玻璃纤维。它是由熔融的玻璃以快速拉伸并冷却形成纤维状的物质。玻璃纤维相对密度小、拉伸强度高、耐热性好、化学稳定性与电气绝缘性优良，是最基本、应用最广的增强材料。有机填料大多难以承受较高的成型成型加工温度，所以有机填料的使用仅限于成型温度比较低的塑料，如聚烯烃、PVC、PS和纤维素等塑料。多数有机填料容易吸收空气中的水分，故在成型前应预先干燥。
碳纤维与硼纤维碳纤维是由碳元素构成的一类纤维材料。在塑料工业中，碳纤维可作为热塑性塑料和热固性塑料的增强材料。其主要优点是：质轻；强度与刚度高；耐疲劳性、耐蠕变性与耐摩擦性均好；热膨胀小；尺寸稳定性高；导电与导热性高。主要缺点是：价格高；冲击强度不及玻纤增强塑料等。硼纤维是最近出现的轻质高强度增强材料，其性能与碳纤维类似，在飞行和宇航器中已有应用，但因其价格高而未普及。
按形状分类，常用的粉状填充剂有：木粉、石棉粉、碳酸钙、滑石粉、陶土、硅藻土、云母粉、石墨粉和炭黑粉等。纤维状填充剂有：玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、石墨纤维和硼纤维。片状填充剂有：纸、棉布、玻璃布、玻璃毡和玻璃带等。生产中对填充剂的一般要求为：分散性好、吸油性小，对聚合物和其它助剂呈惰性、对成型性能没有严重的有害影响、对设备及模具不产生严重磨损、不因分解或吸湿导致塑料制品产生气泡等。填料及增强剂的用量一般为20％～50％。
（2）增塑剂为了使塑料增加柔韧性能，改善流动性，常在聚合物中加入一定量的增塑剂。加入增塑剂可使一些玻璃化温度较高的聚合物在室温下变软，同时，增塑剂也使制品的模量降低、刚性和脆性减小。增塑剂一般为沸点高、不易挥发、与聚合物良好混溶性的低分子油状物。增塑剂分布在大分子链之间，降低分子间作用力，因而具有降低聚合物玻璃化温度及成型温度的作用。
增塑剂可分为主增塑剂和副增塑剂两类。主增塑剂的特点是与聚合物的混溶性好、塑化效率高，能单独加入聚合物，配比可达1:1。副增塑剂与聚合物的混溶性稍差，主要是与主增塑剂一起使用，以降低成本，所以也称为增量剂。在工业上使用增塑剂的聚合物主要是聚氯乙烯，80％左右的增塑剂是用于聚氯乙烯塑料。生产中将增塑剂添加到聚合物中的方法很多，最常用的方法是在一定的温度下，通过强制性混合，使增塑剂均匀分散在聚合物中。
理想的增塑剂应满足以下性能：与树脂有良好的相容性；增塑效率高；卫生性好；耐久性好；稳定性好；有优良的加工性；绝缘性好；具有阻燃性；低温柔软性良好；耐霉菌性好；耐污染性好；价廉易得。塑料常用的增塑剂有：邻苯二甲酸类（PAE类）。这是使用最广泛、品种最多、产量最大的增塑剂，其产量约占增塑剂总产量的80％。
（3）稳定剂为了防止塑料在光、热、氧等条件下过早老化，延长制品的使用寿命，常加入稳定剂。稳定剂又称为防老剂，它包括：抗氧剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、变价金属离子抑制剂、光屏蔽剂等。能抑制或延缓聚合物氧化过程的助剂称为抗氧剂。抗氧剂的作用在于它能消除老化反应中生成的过氧化自由基，还原烷氧基或羟基自由基等，从而使氧化的连锁反应终止。塑料常用的抗氧剂有：酚类抗氧剂、芳胺类抗氧剂等。
常用热稳定剂有盐基性铅盐、金属皂类、有机锡化合物、含氮有机物和以金属皂类为主体的复合热稳定剂。热稳定剂的主要作用是抑制成型过程可能发生的热降解反应，以保证制品能顺利成型并获得良好质量。热稳定剂主要用于聚氯乙烯及其共聚物。选择热稳定剂除需考虑其稳定效果外，还应考虑与其它助剂的相容性，以及润滑性、渗出性和毒性等。
变价金属离子抑制剂就是一类能与变价金属离子的盐联结为络合物，从而消除这些金属离子的催化氧化活性的化学物质。紫外线吸收剂是一类能吸收紫外线或减少紫外线透射作用的化学物质，它能将紫外线的光能转换成热能或无破坏性的较长光波的形式，从而把能量释放出来，使聚合物免遭紫外线破坏。
生产中，稳定剂的添加量一般大于2％，也有少数情况下高达5％。光屏蔽剂是一类能将有害于聚合物的光波吸收，然后将光能转换成热能散射出去或将光反射掉，从而对聚合物起到保护作用的物质。
（4）润滑剂为了改善塑料在成型过程中的流动性能，防止塑料熔体对设备及模具的粘附和摩擦，常常需要加入润滑剂。润滑剂能增加物料流动性或提高制品脱模作用，还能使塑料制品表面保持光洁。润滑剂可分为内外两种。外润滑剂主要是在成型机械表面和树脂之间起润滑作用，使聚合物熔体能顺利离开设备及模具表面，以利于流动和脱模。外润滑剂一般不溶于聚合物，只是在聚合物与金属的界面处形成薄薄的润滑剂层。
成型方法不同，对润滑性的要求也不同。挤出成型和注射成型，重点应放在内部润滑性上；压延成型重点应放在外部润滑性上。内润滑剂与聚合物有良好的相溶性，能降低聚合物分子间的内聚力，从而有助于聚合物流动并降低内摩擦所导致的升温。最常用的外润滑剂是硬酯酸及其金属盐类。内润滑剂是低分子量的聚乙烯等。润滑剂的用量一般为0.5％～1.5％。
（5）抗静电剂抗静电剂的作用是通过降低电阻来减少摩擦电荷，从而减少或消除制品表面静电荷的形成。抗静电剂一般是有机氮化物或具有醚结构的化合物。抗静电剂按使用方式不同可分为：外部抗静电剂与内部抗静电剂两类。外部抗静电剂使用时通常配成浓溶液，用涂布、喷雾等方法使之附着在塑料表面。由于洗涤摩擦等原因使其耐久性差，故又称为“暂时性抗静电剂”。内部抗静电剂是在成型过程中添加到树脂中的，与树脂组分混合为一体，耐久性好，故又称为“永久性抗静电剂”。
（6）阻燃剂阻燃剂是用以减缓塑料燃烧性能的助剂。阻燃剂是一类能阻止燃烧、降低燃烧速度或提高着火点的物质。阻燃剂需具备这样几个条件：不损害或很少损害塑料制品的物理力学性能；阻燃剂的分解温度必须适应成型的需要；阻燃效率具有持久性；价廉；具有耐候性；阻燃剂与树脂的相容性好；无毒、无臭、不污染产品。
（7）着色剂凡添加在聚合物中可使塑料着色的物质统称为着色剂。着色剂可分为染料、无机颜料和有机颜料三种类型。染料既溶于水也溶于聚合物，可对塑料内外均匀着色，能用于生产有色透明制品。无机颜料不溶于水，也不溶于聚合物，主要依靠遮盖方式对塑料着色，不存在分解变色问题。有机颜料的溶解性介于前面两者之间。一般来讲，塑料的色泽取决于着色剂的溶解性和温度，用量一般为0.01%～0.02%。
（8）发泡剂添加在聚合物中，可使塑料形成蜂窝状泡孔结构的物质叫做发泡剂。制作泡沫塑料制品时，需要预先将发泡剂加入塑料中，以便在成型时放出气体，形成具有一定孔形的泡沫塑料制品。发泡剂主要用来增大塑料制品的体积和减轻重量，同时也可提高防震性能。发泡机理可分为物理发泡和化学发泡两类。物理发泡通过液体发泡剂蒸发膨胀实现；化学发泡通过发泡剂受热分解产生气体实现。
（9）偶联剂添加在聚合物中，能提高聚合物和增强剂、填充剂界面间结合力的化学物质。（10）固化剂（交联剂、硬化剂）在热固性塑料成型时，添加在聚合物中促使聚合物进行交联反应或加快交联反应速度的化学物质。上述各种组分的加入应根据塑料制品的性能和用途不同而定。
塑料制品通常是由聚合物或聚合物与其他组分的混合物，于受热后在一定条件下塑制成一定形状，并经冷却定型、修整而成，这个过程就是塑料的成型与加工。热塑性塑料与热固性塑料受热后的表现不同，因此其成型加工方法也有所不同。热塑性塑料的成型加工方法有：挤出、注射、压延及吹塑等；热固性塑料的成型加工方法有：模压、铸塑及传递模塑等方法。4.1.3塑料的成型加工方法
挤出成型是热塑性塑料最主要的成型方法，一半左右的塑料制品是挤出成型的。挤出法几乎能成型所有的热塑性塑料，制品主要有管材、板材、薄膜、电线电缆包覆以及各种异型材。挤出成型还可用于热塑性塑料的塑化造粒、着色和共混等。4.1.3.1挤出成型通常挤出成型工艺过程包括塑化、挤出成型和冷却定型三个阶段。
成型物料由挤出机料斗加入料筒后，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，由固态的粉料或粒料转变为具有一定流动性的均匀连续熔体，这一过程称为塑化。均匀塑化的塑料熔体随螺杆的旋转而向料筒前端移动，到达料筒内多孔板后，在螺杆的旋转挤压作用下，通过多孔板流入模具，并按模具中成型零部件的形状成型为高温管状物，这一过程叫做挤出成型。1.塑化2.挤出成型
被挤出的高温管状塑料在挤出压力和牵引力作用下，经冷却后，形成具有一定强度、刚度和一定尺寸精度的连续制品，这一过程叫做冷却定型。3.冷却定型
聚合物熔融→成型→定型→冷却→牵引→切割→堆放挤出生产线通常由主机、辅机组成，统称为挤出机组。挤出成型的工艺过程为：挤出机主机由以下三部分组成：挤压系统、传动系统、加热冷却系统。
挤出机组辅机的组成根据制品的种类而定，通常由机头（口模）、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、堆放或卷取装置等部分组成。控制系统主要由电器仪表和执行机构组成，其主要作用是：控制主、辅机的驱动电机，使其按操作要求的转速和功率运转，并保证主、辅机协调运行；控制主、辅机的温度、压力、流量和制品的质量；实现全机组的自动控制。
注射成型是热塑性塑料的一种主要成型方法，随着注射成型技术的不断发展，某些热固性塑料也可采用注射方法成型。注射成型具有成型周期短、生产效率高、容易实现自动化操作、加工适应性强等优点，但设备昂贵。4.1.3.2注射成型注射成型过程通常由塑化、注射充模、保压、冷却定型和脱模等五个阶段组成。
注射成型过程合模注射保压冷却螺杆预塑开模顶出
压延成型是将加热塑化的热塑性塑料通过一组热辊筒之间使其厚度减薄，成为规定尺寸的连续均匀片材（或薄膜）的成型方法。压延成型主要用于制备聚氯乙烯、纤维素、聚苯乙烯片材（或薄膜）、人造革及其它涂层制品。4.1.3.3压延成型压延成型的生产特点是：加工能力大，生产速度快，产品质量好，生产连续。缺点是：设备庞大，投资高，维修保养复杂，制品宽度受限于机器尺寸。
大型压延机往往有三个以上辊筒，辊筒越多压制的薄膜厚度越小，辊筒有多种空间排列方式。压延成型工艺流程比较复杂。以生产软质聚氯乙烯薄膜为例，先把PVC树脂与增塑剂、稳定剂等助剂混合，经螺杆挤出机或开炼机塑化得塑化坯料。喂入压延机辊筒间进行热压延，调节辊矩可以得到不同厚度的薄膜或片材，再经一系列导向辊把薄膜或片材引导到有拉伸作用的卷曲装置，使薄膜厚度进一步减小，最后冷却、测厚、成品卷取。
将粉状、粒状或纤维状的树脂原料置于在液压机由上下模板组成的模具型腔内，在成型温度下闭模加压，使模具内的塑料在热与力的作用下成型或固化，经冷却、脱模即得模压成型制品。4.1.3.4模压成型模压成型适用于热塑性塑料和热固性塑料。对热固性塑料，模压时模具温度一直处于高温，对热塑性塑料在熔体充满型腔后应强制冷却。由于热塑性塑料模压时模具需要交替地加热和冷却，故生产周期长，成本高，一般只是用于生产较大平面的制品，普通中小制品生产多用注射成型。用于模压成型的塑料有：酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯等。
先将塑料预制成片或管坯，置入模中吹入热空气，使塑料处于高弹变形的温度，即可吹制成模型形状的空心制品。4.1.3.5吹塑成型把粉状或糊状塑料原料计量后装入滚塑模中，通过滚塑模的加热和纵横向的滚动旋转，聚合物塑化成流动态并均匀地布满滚塑模的每个角落，然后冷却定型、脱模即得制品。4.1.3.6滚塑成型
热塑性塑料一般为线型聚合物，可反复受热软化、熔融和冷却硬化，在软化、熔融状态下可进行各种成型加工，熔体冷却至软化点以下能保持一定的形状而成为制品的聚合物。热塑性塑料品种繁多，性能各异，生产量大（约占全部塑料产量的60％），用途十分广泛。其中应用最广泛的是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯，这四种产品占热塑性塑料总产量的80％以上。4.1.4热塑性塑料
4.1.4.1聚烯烃塑料聚烯烃塑料的主要品种有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及聚丁烯，其中以聚乙烯产量最大。聚烯烃的主要原料为石油。聚烯烃是烯烃类高聚物的总称，一般指乙烯、丙稀、丁烯的均聚物和共聚物。
聚乙烯是分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格较低，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可以满足不同的性能要求。PE是目前产量最大的塑料品种。（1）聚乙烯PECH2CH2n聚乙烯是乙烯聚合而成的聚合物，分子式为：
单体乙烯主要是由石油烷烃热裂解后，分离精制而得，次要的方法有乙醇脱水、乙炔加氧、天然气中分离出乙烯等。①合成方法乙烯聚合的三种方法：高压聚合法(ICI法)中压法（菲利浦法）低压法（齐格勒法）
LDPE是在压力150~300MPa、温度180~200℃的高温高压条件下，以氧气或有机过氧化物为引发剂，按自由基聚合机理使乙烯聚合而得聚乙烯。要求乙烯纯度达99％以上。所得聚乙烯支化度较大，密度较低（0.91~0.93g·cm-3），结晶度为55％~65％。反应式如下：LDPE的聚合
MDPE是在压力1.5~8.0MPa、温度130~270℃的条件下，以过渡金属氧化物为催化剂、烷烃为溶剂，按离子聚合机理聚合制得聚乙烯。MDPE的聚合中压法聚乙烯结晶度为90％。密度分为0.926～0.940g·cm-3的中密度聚乙烯及0.941～0.965g·cm-3的高密度聚乙烯。
HDPE的生产按物料在反应器中的相态类型有液相法和气相法两种。液相法又可分为溶液法和泥浆法。我国各树脂生产厂家多采用齐格勒催化剂的泥浆法。HDPE的聚合该法以Al(C2H5)3+TiCl4体系在烷烃中的浆状液为催化剂，在压力为1.3MPa、温度为100℃的条件下按离子聚合机理反应制得聚乙烯。聚合后的浆状物，经醇解、水洗、干燥、造粒，即得到粒状HDPE。
以上三种方法制得的聚乙烯，在性能上有显著不同，这是大分子的支化程度及结构有较大差异之故。高压法合成的是低密度聚乙烯，支化程度较大。中压法合成的是中密度聚乙烯及高密度聚乙烯。低压法合成的是高密度聚乙烯，结晶度高( 85％~90％)，支化程度很小，也可制得超高分子量聚乙烯，用作工程塑料。LDPE的密度为0.910~0.925g/cm3，HDPE的密度为0.941~0.965g/cm3。
PE分子是近似饱和的直链烷烃，由支化的碳氢长链构成，即以－CH2－CH2－链节组成的长链上具有长度和数目不等的侧基，这些侧基大多数是2～4个碳原子的短链烷基。PE树脂分子间力小，分子链柔顺性好，基本结构简单、规整，具有相当程度的结晶能力。无论采用哪一种聚合方法得到的PE都具有晶体结构。但PE的结晶受分子链支化度的影响，随着支化度的增加，降低了大分子链的规整性和对称性，结晶能力随之下降。高度支化的PE结晶度低，分子堆砌不紧密，因而密度也小。
纯净的PE是乳白色蜡状固体粉末，无味、无臭、无毒，柔而韧，比水轻。工业上为使用和贮存的方便，通常在聚合后即加入适量的塑料助剂进行造粒，制成半透明的颗粒状物料。②性能PE易燃烧且离火后继续燃烧，火焰上黄下蓝，熔融滴落，透水率低。透明度随结晶度增加而下降。PE的品种很多，性能各自有些差异。这些差异主要是由于大分子的结构不同而引起的，也与聚合工艺和后期造粒过程中加入的助剂有关。
热性能：线性高密度聚乙烯熔点为132~135℃，支化低密度聚乙烯熔点较低（112℃）且范围宽。PE的Tg随分子量、结晶度和支化程度的不同而异。PE的使用温度不高，LDPE的连续使用温度在60℃以下，HDPE在80℃以下。化学性能：聚乙烯在室温下耐酸、碱和盐类的水溶液，常温下不溶于任何已知溶剂中，有优异的化学稳定性。PE对O2、N2、CO2等的透气率较大，但对水蒸气的透过率低。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解。
电性能：聚乙烯是线性碳氢聚合物，分子结构没有极性基团，具有优异的电性能，体积电阻率高，适合制备高频绝缘材料。PE的电性能不受分子量影响，随密度的变化也不大，但其中若有杂质或在聚合、加工、应用中分子链上引入极性基团，对电性能则有不良影响。力学性能：聚乙烯具有优异的力学性能，有很高的强度、柔性和弹性。LDPE性能柔韧耐冲击；而HDPE的拉伸强度、刚度和硬度则优于LDPE。常温下，HDPE的断裂伸长率小、延展性差。PE的力学性能随温度升高呈下降趋势。
卫生性能：PE分子链主要碳、氢构成，本身毒性极低，被认为是卫生性最好的塑料品种。成型加工性能：聚乙烯粘度低，流动性好，无需加入增塑剂就有很好的成型加工性能。聚乙烯塑料的使用领域主要有：电线绝缘、管材、薄膜、容器、板材等。高压聚乙烯一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包覆层等。中、低压聚乙烯则以注射成型制品及中空制品为主。超高分子量聚乙烯由于其优异的综合性能，可作为工程塑料使用。
PP发展速度较快的原因主要在于丙稀来源丰富，价格低廉，合成工艺较简单，合成的PP具有较好的综合性能，用途广泛。与HDPE相比，PP不但有较高的拉伸强度、刚度、硬度、耐应力开裂性、透明性和耐热性，而且有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性，成型加工性能也极为优良。（2）聚丙烯PP聚丙烯的分子式为：CH2CHnCH3
当前聚丙烯已成为发展速度最快的塑料品种，其产量仅次于PE、PVC和PS而居于第四位。目前生产的聚丙烯95％为等规聚丙烯，无规聚丙烯是生产等规聚丙烯的副产品，间规聚丙烯是采用特殊的齐格勒催化剂并于－78℃低温聚合而得。
①合成方法单体丙烯的制法与乙烯大致相同，主要是从炼厂气、天然气、轻油、石脑油等石油馏分的高温裂解和分离精制而得。丙烯常温下为气体，在－47℃时液化，聚合用的丙烯单体纯度要求较高，一般丙稀含量应大于99.5%，否则会破坏催化剂，降低反应速率，甚至难以聚合。
PP的工业生产方法有溶液聚合、在烃类稀释剂中的悬浮聚合、液相本体聚合和气相本体聚合四种。工业上主要采用悬浮聚合方法，该法又称为溶剂法或泥浆法，反应式如下：但由于PP分子主链碳原子上交替存在甲基，在一些方面与PE的性能有很大差别。例如，甲基的存在使PP主链稍微僵硬一些，分子的对称性也降低，其综合效应使PP的熔融温度比HDPE提高了约40℃。
该法是将纯度为99.5%以上的丙稀、烷烃类稀释剂、三氯化钛和一氯二乙基铝催化剂和分子量调节剂连续不断地通入聚合釜中进行聚合反应。聚合温度维持在60 ℃左右，压力约1MPa。生成的PP在稀释剂中形成悬浮液，通过闪蒸装置回收来反应的丙稀单体后，于酯化釜中加入甲醛进行酯化反应以破坏残存的催化剂，再经中和、洗涤、分离、干燥、挤出造粒，即得到颗粒状产品。溶解于溶剂中的副产品——无规聚丙烯，在溶剂回收过程中除去。一般PP树脂在成粒之前，常加入各种塑料助剂，尤其是稳定剂，以防止PP在贮存和使用过程中发生老化。
PP是无臭、无味、无毒，呈乳白色的热塑性树脂，外观似PE，但比PE更透明、更轻，密度为0.89~0.91g/cm3，除聚4-甲基戊烯-1外，它是所有树脂中最轻的一种，浮于水。PP与PE一样。易燃，火焰有黑烟，燃烧后滴落并有石油味。②性能力学性能：PP的拉伸强度高于PE、PS和ABS，并且受温度影响较小。PP在室温以上有较好的抗冲击性能，且低温冲击强度较PE低。PP的刚性和硬度比PE高，且具有优良的耐弯曲疲劳性和良好的耐环境应力开裂性。
热性能：PP分子链上甲基的存在及甲基在空间规整的排列，使大分子链柔性下降，因而其耐热性比PE好得多。PP的熔点为164~170℃，长期使用温度可达100~120℃，PP的Tg为－10~－30℃，因而低温脆性较PE大。PP的导热系数和线膨胀系数较PE小。化学性能：PP具有优良的化学稳定性。在100℃以下，大多数无机酸、碱、盐的溶液对PP无破坏作用，抗硫酸、盐酸及氢氧化钠的能力优于PE及PVC，且耐热温度高。但非极性有机溶剂易使PP溶胀或溶解，随着温度升高，溶胀程度增加。对于大多数极性有机溶剂，PP是稳定的。
电性能：PP与PE一样，都是非极性聚合物，具有优良的电绝缘性，并因其吸水率小于0.01%，其电绝缘性不受环境湿度的影响，可在较高温度和频率下使用。卫生性能：PP的卫生性与PE相似，在食品卫生学上属于安全的塑料品种，可应用于食品包装，并可进行蒸沸杀菌，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能经受135℃消毒温度的品种。但应注意助剂对PP卫生性的影响。
成型加工性能：由于PP的熔点高于PE，因而成型加工温度也较高，但熔体粘度较HDPE低。PP有较好的流动性，可采用挤出、注射、吹塑等成型加工方法，具有优良的成型加工性能。PP在成型加工中也有高温氧化倾向，应尽量避免其熔体与空气接触或尽量减少与空气接触的时间，否则，发生高温氧化会降低制品的力学强度。PP在成型时易发生分子取向，因而使制品具有各向异性，成型时应予以注意。PP在加工和使用中易受光、热、氧的作用发生降解和老化，所以一般要添加稳定剂。
聚丙烯塑料主要用于制造薄膜、电绝缘体、容器、包装品等。PP管材在80℃下可长期使用，常用于输送酸、碱、盐液，以及石油和热水管道，也可用作排液、排灌管等；PP棒材主要用来生产零部件，如齿轮、线轴、滑轮等；PP片材可采用热成型、焊接等二次加工技术，制造浴盆、箱子衬里、马达和泵的罩壳液体贮槽等。PP的注射制品可用于汽车、机械、化工、电器等方面的工业。聚丙烯还可通过熔融纺丝制得纤维，俗称“丙纶”，用于制造人工草坪、地毯、织物等。
聚苯乙烯一直是主要的热塑性塑料品种之一，目前聚苯乙烯的产量仅次于PE和PVC而居于第三位。（3）聚苯乙烯PSPS为无臭、无味、无毒、无色、透明、无延展性、表面光泽好的仿玻璃状材料，质地坚硬，呈刚性，掉到地面或敲打时有清脆的响声，俗称“响胶”。PS易燃，离火后继续燃烧，火焰橙黄色并有浓烟炭束。PS易于成型出各类色彩鲜艳、表面光泽的制品，广泛用于电气、仪器仪表、包装、装璜和日常生活等方面。
PS的主要缺点是脆性较大，机械强度不高，质硬而脆，耐热性差，易燃，这在一定程度上限制了它的应用。为了改善上述性能，长期以来对PS的改性进行了大量的研究，发展了以苯乙烯为基础的一系列聚合物，称为苯乙烯类树脂，使PS的缺点得到了不同程度的改善。
①合成方法聚苯乙烯是由单体苯乙烯通过连锁聚合反应制得的。n CH2CHCH2CHn苯乙烯是芳香族碳氢化合物，常温下为无色透明液体，其蒸汽有轻度毒性，略带有香甜味，但在空气中快速氧化后生成醛、酮等氧化物，有刺激性异味。
单体苯乙烯的制造方法很多，可由乙苯通过不同的方法制得，或由乙炔与苯直接反应而得。工业上以乙苯催化脱氢法为主，反应式如下：苯乙烯可以通过本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合等方法合成PS，工业上应较多的是的本体聚合和悬浮聚合。制得的聚苯乙烯分子量一般为20万左右。CH2CH3CHCH2温度催化剂＋H2
本体聚合法：先将苯乙烯在预聚釜中于95～115℃下进行预聚合，待转化率达到30~35%后，再连续送入塔式反应器，反应温度从160℃分段递升至225℃，最终转化率维持在97%左右。反应产物经过后处理除去未反应挥发物后，从塔底部排出，经过挤出造粒得到PS粒状物。本体聚合的PS纯度高，具有优良的透明性和电性能。但是，由于聚合体系粘度高，搅拌困难，易造成局部温度过高而引起分子量分布不均，因而产品的力学性能会受到一定影响。
PS大分子链上的苯基呈无规构型，这使得PS为典型的非结晶聚合物，透明度达88~92%，折光率为1.59~1.60，具有良好的光泽。PS的比重为1.04~1.09。由于大分子链上苯基的空间位阻效应，使得PS的大分子链较为僵硬，宏观上表现出刚而脆的性质。位阻效应还削弱了分子间的作用力，使熔体具有很好的流动性。②性能力学性能：PS的拉伸弹性模量和弯曲强度较高，是刚性较大、抗弯能力较强的塑料品种。但它的冲击强度较低，常温下脆性大，在成型加工中容易产生内应力，在较低的外力作用下即产生应力开裂。
热性能：PS的热性能与分子量大小、单体含量及杂质含量有关，单体和杂质的存在会导致热性能下降。PS的Tg为80~100℃，熔融温度为150～180℃，Td约300℃，最高使用温度不超过80℃。PS的导热系数不随温度而改变，是良好的绝热材料。化学性能：PS是饱和的碳氢聚合物，具有一定的化学稳定性，PS能耐某些矿物油、有机酸、碱、盐及其水溶液。PS溶于苯、甲苯及苯乙烯。PS在热、氧、大气条件下易发生老化现象。
电性能：PS具有优异的电绝缘性，体积电阻和表面电阻高，是良好的高频绝缘材料。卫生性能：PS是碳氢聚合物，毒性极低，属于卫生安全的塑料品种，PS不适合盛放含油脂较高的食品以及酸性的物质。光学性能：PS的折光指数为1.59~1.60，透光率达88~92%，具有优良的光学性能，可用于制造光学零部件。
成型加工性能：PS是热塑性塑料中较易成型加工的品种之一，PS的成型温度范围宽，熔体粘度低，塑化速率和固化速率较快。PS的吸水率低，成型收缩率小，制品尺寸稳定性好。PS制品不宜带有金属嵌件，在成型加工中PS熔体易沿着料流方向发生取向。PS广泛用于工业装饰、照明指示、电绝缘材料以及光学仪器零件、透明模型、玩具、日用品等。PS的另一重要用途是制备泡沫塑料，用于绝热和包装材料。
为克服PS脆性大、耐热性低的缺点，发展了一系列改性聚苯乙烯，其中主要的有ABS、MBS、AAS、ACS、AS、EPSAN等。AAS（ASA）是丙烯腈、丙烯酸酯和苯乙烯三种单体组成的热塑性塑料，其性能、成型加工方法及应用与ABS相近，耐候性要比ABS高8~10倍。ACS是丙烯腈、氯化聚乙烯和苯乙烯三种单体构成的热塑性塑料，其性能、加工及应用与AAS相近。
EPSAN是在乙烯-丙烯-二烯烃橡胶上用苯乙烯-丙烯腈进行接枝的共聚物。其性能与ABS相仿，但透明性较ABS好。MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯组成的热塑性塑料，其性能与ABS相仿，但透明性好，故有透明ABS之称。AS是丙烯腈和苯乙烯的共聚物。BS是丁二烯和苯乙烯的共聚物。二者都改进了聚苯乙烯的韧性。
ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物，是在PS改性的基础上发展起来的，它是介于工程塑料和普通塑料的一个生产量大、发展快的材料。由于ABS是由三种单体共聚合而成的，故能表现三种组成的协同性能：丙烯腈使聚合物耐化学腐蚀，具有一定表面硬度；丁二烯使聚合物呈橡胶状韧性；苯乙烯使聚合物具有刚性和流动性。（4）ABS——丙烯腈-丁二烯-苯乙烯总之ABS塑料具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成型和机械加工等特点，ABS表面还可以镀铬。
ABS燃烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黄色黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊气味，但无熔融滴落。ABS塑料不透明，除薄膜外都呈浅象牙色、微黄色、瓷白色、天然色，其比重在1.05左右，略重于水。ABS无毒、无味，吸水率为0.3%。具有坚韧、质硬、刚性的特点，低温抗冲击性能好是另一特点。
①合成方法早期的ABS树脂是采用混炼法生产的，由于混炼法制得的ABS树脂质量差，长期使用易变质或分层，因而，现在ABS树脂的生产主要采用接枝共聚法，常用的有乳液接枝共聚和本体－悬浮接枝共聚。乳液接枝共聚：首先将丁二烯加入聚合釜中，以合成的脂肪酸钾皂为乳化剂，有机过氧化物为引发剂，在5~20℃下进行乳液聚合，制得聚丁二烯乳胶。之后，转入接枝釜中加入苯乙烯和丙烯腈，在65~75℃下进行乳液接枝共聚，使丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝到聚丁二烯上，得到ABS乳液，经凝聚、离心洗涤、干燥、造粒得到产品。
力学性能：ABS突出的力学性能是冲击强度高，没有明显的力学缺陷，有较好的综合力学性能，被广泛地用作工程塑料。②性能热性能：ABS的耐热性一般，大多数ABS在－40℃时仍具有一定的冲击强度，表现出韧性。ABS的使用温度为－40~85℃，一般不超过100℃。
化学性能：ABS能耐水、无机盐、碱及弱酸，但不耐氧化性酸，如浓硫酸、浓硝酸；ABS的耐候性较差，在紫外线和热氧的作用下易发生氧化降解。为了提高其耐候性，常加入炭黑和酚类等抗氧剂。电性能：ABS的电性能与悬浮法PS相似，温度、湿度和频率变化对ABS电性能的影响不显著。
成型加工性能：ABS易于吸湿，成型前常需进行干燥处理，ABS熔体具有较好的热稳定性易于成型加工。ABS的成型收缩率为0.4~0.8%，可以制得尺寸精度较高的制品，且成型后的制品通常可以不进行热处理。ABS具有良好的综合性能，应用广泛。可在机械工业用来制造齿轮、叶轮、轴承等；可由于制造电视机、洗衣机冰箱外壳；其制件、管材和片材可使用于化工、石油和天然气工业；ABS在汽车工业上的应用也发展很快，如挡泥板、扶手、加热器等，甚至用ABS夹层塑料板做成小汽车的车身；ABS也是建筑的新型材料之一；ABS做成电气零件、食品包装容器、家具等效果良好；ABS还是很好的非金属电镀材料，经过表面金属化处理可成为金属的代用品。
4.1.4.2聚氯乙烯塑料聚氯乙烯具有化学稳定性和力学性能良好、电气绝缘性优良、价格低、难燃自熄等优点；但也有不耐高温、使用温度不高、硬质制品的脆性较大、在光和热作用下易老化的缺点。聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯的均聚物，是仅次于PE的第二位的塑料品种，它是一种历史最长、产量高价格低、用途广的一种热塑性塑料。聚氯乙烯为无定型热塑性塑料，燃烧特性为：难燃、离火即灭、火焰呈黄色，下端绿色，白烟，燃烧时塑料变软发出氯的刺激性味。
⑴合成方法PVC塑料的生产方法很多，我国目前主要采用电石路线，以石灰石、焦炭、食盐为原料，经过一系列化学反应，制得氯乙烯单体，再经聚合得到聚氯乙烯树脂。有些工厂已采用较先进的乙烯氧氯化法，即用石油裂解气制造氯乙烯单体。聚氯乙烯树脂的聚合方程式：n CH2CHCl引发剂△CH2CHCln聚合方法可分为悬浮法、乳液法、溶液法和本体法四种，最初实现工业化的是乳液法，而当前是以悬浮法为主。
⑵结构与性能聚氯乙烯树脂是一种无定型的热塑性塑料，结晶度在5％以下，比重为1.40。PVC难燃，离火即灭。力学性能：PVC是极性聚合物，其固体表现出良好的力学性能。加入增塑剂可提高流动性，降低塑化温度，使其变软。通常，在100份PVC树脂中增塑剂大于25份为软质塑料，伸长率增加，拉伸强度、刚度、硬度等力学性能均降低。增塑剂小于25份为硬质或半硬质塑料，有较高的力学强度。热性能：PVC的脆化温度在－50 ℃以下，Tg为80～85℃左右，长期使用温度不宜超过65 ℃，PVC的耐寒性较差。
化学性能：PVC有良好的化学稳定性，无增塑剂的PVC耐大多数无机酸、碱、盐。PVC的耐化学药品性随温度升高而降低。电性能：PVC具有较好的电性能，但由于热稳定性差，其电性能随温度和频率的升高而变劣，只能作为一般的低频绝缘材料使用。卫生性能：人们普遍认为PVC的卫生性差，很少用食品工业。近年来，随着PVC合成技术水平的提高，已经可以制得满足卫生要求的PVC制品，并已应用于食品包装工业。
⑶成型加工及应用PVC的粘流温度和热分解温度非常接近，给成型加工带来很大的困难。为此，需加入增塑剂降低Tf，加入稳定剂来提高Td。它们的加入还可便于成型加工、延长制品的使用寿命。PVC的加工工艺为，首先将PVC与增塑剂、稳定剂、颜料等按一定配方比例均匀混合。第二步是将混合料进行塑化。在挤出机或两辊机上进行塑化后的物料可直接成型（如压延），或经造粒后再成型（如挤出、注射等）。
PVC塑料主要应用于：a.软制品，主要是薄膜和人造革。薄膜制品有农膜、包装材料、防雨材料、台布等；b.硬制品，主要是硬管、瓦楞板、门窗、衬里、墙壁装饰等；c.电线、电缆的绝缘层；d .地板、家具、录音材料等。采用化学发泡或其它发泡方法，可制成软质或硬质PVC泡沫塑料制品，用于日常生活、建筑、造船、交通运输、冷冻设备等方面；选用乳液法或悬浮法PVC树脂，添加必要的塑料助剂，配成PVC溶胶塑料，可用蘸浸、搪塑等成型方法制成手套、容器、球类、玩具等一系列PVC溶胶塑料制品。
⑷氯化聚氯乙烯（CPVC）将PVC氯化即可得CPVC。CPVC的特点是耐热、耐老化、耐化学腐蚀性好，基本性能与PVC相近，但耐热性比PVC高。⑸改性聚氯乙烯氯乙烯可与乙烯、丙稀、丁二烯、醋酸乙烯进行共聚改性。⑹聚偏氯乙烯塑料（PVDC）PVDC是偏氯乙烯的共聚物，具有高度结晶性。PVDC软化点高且与分解温度接近，与一般的增塑剂相溶性又差，成型加工较困难。
4.1.4.3聚乙烯醇及其衍生物塑料⑴聚乙烯醇（PVA）PVA为白色或奶黄色粉末，是结晶型聚合物，熔点为220~240℃，Tg为85℃，吸湿性大。PVA能溶于水。聚乙烯醇的性能主要决定于水解度、含水量和分子量。PVA可用浇铸法及挤出法制成薄膜，用于包装；PVA的主要用途是用以制聚乙烯醇缩醛树脂，其次是用作织物处理剂、乳化剂、粘合剂等。
⑵聚乙烯醇缩醛聚乙烯醇缩醛是聚乙烯醇与甲醛、乙醛或丁醛等醛类的缩合产物。作为塑料使用的主要是聚乙烯醇缩丁醛（PVB）。PVB是透明、韧性、惰性材料，主要是用流涎法或挤出与热压相结合的方法制成薄膜，PVB薄膜主要用作安全玻璃夹层。PVB也可以挤出成型制成软管或硬管。
4.1.4.4丙烯酸塑料⑴聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）丙烯酸塑料包括丙烯酸类单体的均聚物、共聚物及共混物为基的塑料。丙烯酸塑料中以聚甲基丙烯酸甲酯最为重要。聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，是甲基丙烯酸甲酯（MMA）的均聚物。
当前工业生产的PMMA都是按自由基聚合机理聚合而得，聚合方式分本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合及乳液聚合四种。乳液聚合主要用来制造胶乳，用于皮革和织物处理。①合成方法②性能PMMA是目前最优秀的有机透明材料，透光率92％，比无机玻璃还高，重量仅为无机玻璃的一半。PMMA透光性高的原因在于：它是无定形聚合物，其内部分子排列方式不致干扰进入内部的光线在各个部分通过时的速度，因而光线都以同样速度前进，不会使光线四面分散互相干扰。
PMMA有柔软的大分子链段，强度较好，它的抗拉强度60～70MPa，冲击强度12～13kJ/m2，比无机玻璃高7～18倍。PMMA韧性高于PS，但比ABS低得多，具有一定的脆性，在较高冲击能的作用下会破裂，但碎裂后生成的碎片不像无机玻璃那样锋利。PMMA的表面硬度低，容易被硬物擦伤而失去光泽，不过细微的划痕可用抛光打磨除去。PMMA可在－60~65℃范围内长期使用，短时使用温度不宜超过80℃。PMMA具有优良的耐气候性，耐紫外线和大气老化，在户外放置5年后，透光率仅下降1％。
PMMA还耐水溶性盐、弱酸和某些稀酸。但不耐氧化性酸和强碱。PMMA具有可燃性。PMMA分子结构中酯基的存在使其易于吸湿，因而物料在成型加工前必须进行干燥，否则水分在加热时挥发成气体或产生高温水解，导致制品起泡，产生斑纹、银纹等，不但影响制品的透明性和外观质量，力学性能也会降低。尽管PMMA的大分子链与PE相似，但其电性能却比PE差得多，其主要原因是PMMA分子链上带有极性侧基（COCH3）所致。PMMA还具有某些独特的电性能。
在成型加工温度下，PMMA的熔体粘度较高，对温度的敏感性大。因而，一方面要求成型加工设备能产生较高的成型压力，另一方面要求严格控制成型加工温度，温度波动时难以得到尺寸精度较高的制品。本体法PMMA的用途都与其优异的光学性能有关，主要用于透明制品、装饰制品及一些要求防爆、防震且透明的部件。例如：飞机舱罩、汽车和船的窗玻璃、建筑玻璃、安全玻璃、光学玻璃以及高级饰品和日用品等。
4.1.4.5纤维素塑料纤维素是最丰富的天然聚合物，纤维素的化学组成属于多糖类化合物，分子式为：C6H10O5n世界上的第一个塑料工业产品“赛璐珞”就是由纤维素制得的。纤维素的聚合度n依植物不同而异。
纤维素具有吸水性，可水解生成葡萄糖，也可在光、热、氧、机械作用下降解。纤维素分子中羟基的氢原子可以被取代而生成酯或醚，此类衍生物可用来制造人造纤维、涂料、粘合剂、塑料及炸药。纤维素塑料是在纤维素酯或醚类衍生物中加入增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、着色剂等助剂，通过压延、流涎、挤出、注射等成型加工过程而得。为改善纤维素塑料的表面硬度、加工性能和降低价格，可添加5~10％的酚醛树脂、醇酸树脂等。
工程塑料是指在工程技术中作结构材料的塑料。其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高。由于它既具有一定的金属特性又具有塑料的优良性能，所以在机器制造、轻工、电子、日用、导弹、原子能等部门得到广泛应用。目前，在工程上使用较多的塑料有PA、PC、POM、ABS、PSU、PPO、PPS等。其中ABS因产量大、价格便宜、用途广泛，经常被划入通用塑料范围。4.1.5工程塑料
4.1.5.1聚酰胺（PA）聚酰胺俗称尼龙，是主链上含有酰胺基团的聚合物，可由二元酸和二元胺缩聚而得，也可由内酰胺自聚制得。尼龙是开发最早的工程塑料，首先是作为最重要的合成纤维原料，而后发展为工程塑料。尼龙产量约占工程塑料总产量的三分之一，居于工程塑料的首位。PA树脂是乳白色或微黄色不透明粒状或粉状物，密度1.02~1.15g·cm-3，吸水率0.3~9.0%；PA的结构可以看作是PE分子链中每间隔一定的距离嵌入一个酰胺基团，由于酰胺基团的存在，PA类聚合物都显示出耐磨，易吸水的共性。
⑴性能尼龙是结晶型聚合物，具有良好的力学性能，虽然刚性逊于金属，但比抗拉强度高于金属，比抗压强度与金属相近，因此代替金属材料。尼龙有吸湿性，随着吸湿性的增加，屈服强度下降、屈服伸长率增大。尼龙的抗冲强度比一般塑料高得多，疲劳强度为抗张强度的20％~30％。尼龙具有优良的耐摩擦性和耐磨耗性。尼龙是一种自润滑材料。尼龙的使用温度一般为－40~100℃，具有良好的阻燃性，较好的电绝缘性，耐油、耐溶剂性良好。缺点是吸水性较大，影响尺寸稳定性。
⑵成型加工与应用尼龙可用多种方法成型，如注射、挤出、模压、吹塑、浇铸、冷加工等，其中以注射成型最重要。PA的结晶性使其具有较大的成型收缩率，一般为1.5~2.5%，结晶的不完全性和不均匀性还会导致制品在成型后出现后收缩，产生内应力。吸水率较高会使熔体粘度下降，制品表面出现气泡、银丝、斑纹，而且制品的力学性能也显著降低。因此，成型前必须对树脂进行干燥，使含水量降低至0.3%以下。
尼龙塑料也常加入各种添加剂：稳定剂、增塑剂、润滑剂等。尼龙广泛地用于制造各种机械、电气部件，如轴承、齿轮、辊轴、滑轮、涡轮、风扇叶片、垫片、贮油容器、接头等。对于使用温度高于80℃或精度要求较高的制品，成型后可以进行热处理，即将制品置于高于使用温度20℃的非氧化性油中停留适当时间，通常不超过半小时。为了提高制品的尺寸稳定性和冲击强度，也可以将制品放入水或醋酸钾水溶液中进行调湿处理，调湿温度为80~121℃。
特性名称加入玻纤，起到增强作用。增强尼龙各项力学性能比尼龙6高，设备和模具简单，可直接浇铸。MC尼龙与尼龙6相比，RIM尼龙具有更高的结晶性和刚性，更小的吸湿性。RIM尼龙耐高温、耐辐射，具有优异的力学性能和电性能。Nomex高强度、低密度、耐高温。Kevlar高度透明、低吸水性，力学强度优良。透明尼龙具有高抗冲强度。高抗冲尼龙外观与电镀ABS相同，性能更优异。电镀尼龙
4.1.5.2聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯(PC)是上世纪50年代末发展起来的重要热塑性工程塑料。它具有优异而均衡的力学、热和电性能，特别是冲击强度为一般热塑性塑料之冠。PC易于成型加工，可以用注射、挤出等方法制成各种产品。
聚碳酸酯是线性聚合物,分子主链中含有碳酸酯基基团:根据碳酸酯基结构中的酯基不同，可分为芳香族PC、脂肪族PC等多种类型。目前用作工程塑料的聚碳酸酯只有双酚A型的芳香族聚碳酸酯。OROCO
PC的主要原料为双酚A，其合成方法分光气法和酯交换法两种。PC是无色或微黄色透明颗粒，无味、无臭、无毒。密度为1.2g·cm-3，透光率为75~90％，可制成透明、半透明、不透明的各种制品。PC具有优异的冲击强度和耐蠕变性，拉伸强度和弹性模量也较高，具有良好的尺寸稳定性。但PC的疲劳强度和耐磨性较差，无自润滑性，较易产生内应力，引起应力开裂。
PC的Tg为145~150℃，没有明显的熔点，最高使用温度为135℃，PC既有良好的耐寒性，又有良好的耐热性，可在-60~120℃下长期使用。PC耐无机和有机的稀酸溶液、食盐溶液等，尤其是耐油性优良，但它不耐碱液、浓硫酸、浓硝酸、王水等，及弱酸，易于和极性有机溶剂作用。PC对热、氧、大气和紫外线均有良好的稳定性。
PC属于电性能优良的塑料品种，加上它具有较高的耐热性、透明性、韧性和阻燃性，使其在电气方面有广泛的应用。PC的熔体粘度较PE、PS、PA大得多，熔体的流动特性接近牛顿液体，熔体粘度受剪切速率的影响较小，对温度变化很敏感，通过提高温度来降低粘度比增大压力更有效。PC在成型前必须进行干燥。PC熔体冷却时收缩均匀，成型收缩率小。
PC可采用注射、挤出、吹塑、压制等方法成型加工。PC在电气、机械、光学、医药等工业部门都有广泛应用。在机械方面多用于制造机器的零部件，如：齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、凸轮、直轴、曲轴等；在电气方面广泛用作接线柱、插头、线圈框架、绝缘套管等，以及计算机、电视机、录音机的零件和壳体；PC还用于光学、医疗、建筑、日常生活等方面。
4.1.5.3聚甲醛（POM）聚甲醛是指分子链中含－CH2－O－基团的线型聚合物，是一种高熔点、高结晶的热塑性工程塑料，具有优异的综合力学性能，良好的尺寸稳定性和成型加工性。自上世纪60年代初工业化生产以来，发展速度较快，已成为工程塑料的一个重要品种，仅次于尼龙和PC居于第三位。POM分为共聚甲醛和均聚甲醛两种，共聚甲醛是三聚甲醛与少量二氧五环的共聚物，均聚甲醛是甲醛或三聚甲醛的均聚体。均聚甲醛力学性能稍高，但热稳定性不及共聚甲醛，并且共聚甲醛合成工艺简单，易于成型加工，故目前在产量和发展趋势上都占了优势。
POM的分子结构与PE较相似，链节结构简单、对称具有柔性，并且在大分子链上没有侧基，因而容易结晶，是典型的结晶聚合物。POM大分子链上的C－O键的键长较小，有极性，因而它的分子敛集紧密，显示出比PE高得多的刚度和硬度。同时，由于C－O键的存在使大分子的内旋转容易，因而POM的熔体流动性好，固体冲击强度也较高。通常均聚甲醛的结晶度为75～85％，共聚甲醛结晶度为70～75％，这也正是共聚甲醛力学强度不如均聚甲醛的原因。共聚甲醛中的C－C键对降解有终止作用，使其具有较好的热稳定性，而均聚甲醛则较差。
POM为半透明或不透明的乳白色粉末状或粒状树脂，密度为1.42g·cm-3，吸水率小于0.25%。POM具有优异的力学性能：较高的拉伸弹性模量，较好的刚性、硬度和耐冲击性。POM具有优良的耐疲劳性和耐磨性，动态摩擦时具有自润滑作用、无噪声，尺寸稳定性好，耐水、耐油。POM是塑料中力学性能最接近金属材料的品种之一，可在100℃下长期使用。
POM是结晶型聚合物，均聚甲醛熔点为175℃，共聚甲醛熔点为165℃。POM具有较高的热变形温度,在受力较小时，短时使用温度达140 ℃。POM属热敏性聚合物，在成型温度下的热稳定性差，易分解。POM能耐多数有机溶剂，对油脂类也有较好的稳定性，在70 ℃以下还没有发现有效的溶剂，共聚甲醛的耐碱性好。但POM的耐酸性和阻燃性不好。
POM的电性能比其它工程塑料稍差，但在较宽的频率和温度范围内变化很小，POM的电绝缘性好。POM的结晶度高，熔融温度范围窄，属于非牛顿型熔体，熔体粘度对剪切速率较敏感，对温度的依赖性不大。POM的热稳定性差，成型收缩率较大，吸湿性较小，可不经干燥直接成型。
POM是热塑性塑料，可以进行注射、挤出、中空吹塑、压制等成型加工，其中以注射成型应用最为广泛。挤出成型多用于型材的生产，如板材、棒材等，然后通过机械加工制得最终产品。POM的比强度和比刚度与金属十分接近，其制品80％以上用于代替铜、锌、铝等有色金属制造各种零部件，广泛用于汽车工业、机械制造、精密仪器、电子、电讯、日用制品等方面。尤其适合制作耐磨以及承受循环载荷的制件，如齿轮、轴承等。
其它较重要的工程塑料还有：聚四氟乙烯（PTFE）聚苯醚（PPO）、聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）、和二乙酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚砜（PSF）等。
热固性塑料具有刚性和硬度大、尺寸稳定性好、耐热耐燃、价格低廉等特性，在合成树脂中占有一定的地位。热固性塑料在工业上重要的品种有：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料及有机硅塑料等。4.1.6热固性塑料热固性塑料成型的一般方法有模压、层压及浇铸，也可采用注射成型及其他成型方法。
热固性塑料成型加工的共同特点是，所用原料都是分子量较低的液态粘稠流体，脆性固体的预聚体或中间阶段的缩聚体，其分子内含有反应活性基团，为线型或支链结构。在成型为塑料制品过程中同时发生固化反应，由线型或支链型低聚物转变成体型聚合物。这类聚合物不仅可用来制造热固性塑料制品，还可做粘合剂和涂料，并且都要经过固化过程才能生成坚韧的涂层和发挥粘层作用。
4.1.6.1酚醛塑料（PF）酚醛塑料（PF）是苯酚与甲醛缩聚。是合成树脂中发现最早、最先实现工业化生产的树脂品种，世界总产量占合成聚合物的4％~6%，居于第六位，在热固性塑料中则居于第一、二位。最常用的酚醛树脂单体是苯酚和甲醛，根据催化剂的酸性或碱性的不同、苯酚/甲醛的比例不同，可生成热塑性或热固性树脂。
酚醛塑料是以酚醛树脂为基本组分，加入填料、润滑剂、着色剂及固化剂等添加剂制成的塑料，填料用量可达50％以上。酚醛塑料可分为以下几种主要类型：⑴酚醛层压塑料⑵酚醛模压塑料⑶酚醛泡沫塑料
⑴酚醛层压塑料酚醛层压塑料是由树脂浸渍过的片状填料经干燥、切割、叠合，放入压机内层压，经加热、加压固化可制得板、管、棒等层压制品。如把浸渍、干燥后的片材裁剪成一定的形状，叠合成一定的厚度进行模压成型，则可得到具有简单截面形状的工业配件等制品。酚醛层压塑料主要组成是树脂和填料。填料有纸张、棉布、石棉布、玻璃纤维织物等。
PF层压制品中应用较多的是层压板，其特点是：密度小、力学强度高、电性能好、热传导率低、摩擦系数小、易于机械加工。玻璃布层压板是电气工业中的重要绝缘材料，广泛应用于电机及电器设备；布及木质层压板在机器制造业中，可制成无声齿轮、轴瓦及其它机械零件；石棉层压板主要用于作刹车片、离合器片等，也可作具有高力学强度和耐热性的机器零件；以玻璃纤维织物为基材的PF层压板具有较高的力学性能和耐热性，可作为结构材料使用，用于飞机、汽车、船舶、电气等方面。
⑵酚醛模压塑料酚醛模压塑料制品的刚度和表面硬度高。使用温度范围宽，不燃，具有良好的电性能和化学稳定性。但由于加入的填料和助剂的品种及数量不同，其性能之间有一定差异。我国生产的PF模压塑料根据所加填料和助剂的不同分为若干种类，如电气类、绝缘类、高频类、高电压类、耐酸类、湿热类、耐热类、日用类等，主要用作电器方面的绝缘件、也可用于日用品和机械零件等。
⑶酚醛泡沫塑料热塑性或热固性酚醛树脂，加入发泡剂、固化剂等，经受热分解产生气体使塑料发泡，起泡后使其固化，即得酚醛泡沫塑料。酚醛泡沫塑料可用作隔热材料、浮筒、救生圈等。酚醛塑料主要特点是价格便宜、尺寸稳定性好、耐热性优良，根据不同的性能要求可选择不同的填料和配方以满足不同用途的需要。
4.1.6.2氨基塑料氨基塑料是以氨基树脂为基本组分的塑料。氨基树脂是一种具有氨基官能团的原料与醛类经缩聚反应而制得的聚合物，主要品种有：脲-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂等。氨基树脂加填料、固化剂、着色剂、润滑剂等，即制得层压料或模塑料，经成型、固化即得氨基塑料制品。氨基树脂的特点是无色，可制成各种色彩的塑料制品。氨基塑料制品表面光洁、硬度高。具有良好的耐电弧性，可用作绝缘材料。
脲-甲醛树脂是由脲（尿素）与甲醛缩聚制得的一种氨基树脂，是古老的合成树脂之一。早在上世纪20年代就开始工业化生产，至今产量仍很大，但用作塑料的仅占1/10，其余主要用于粘结剂和涂料。脲与甲醛在稀溶液中于酸或碱催化下缩合成线型树脂，它在固化剂的存在下，在100℃左右可交联固化成体型结构。⑴脲-甲醛树脂（UF）
UF具有难燃、耐电弧、易着色和表面硬度高的优点，但也存在耐湿性差、易受潮气和水的影响而发生变形或裂纹的缺点。此外，它的耐热性较差，长期使用温度在70℃以下。UF固化后具有良好的耐溶剂性，不受弱酸、弱碱的影响，但强酸、强碱对其有侵蚀作用。UF无毒、无臭、无味，本身呈透明状，加入纤维素填料后呈乳白色半透明状，加入钛白粉则呈不透明的纯白色，若加入其它着色剂可制成表面光洁、色彩鲜艳的玉状制品，多用于食具、纽扣、把手、装饰品、日用品，也可用于电器、仪表等工业配件。
三聚氰胺-甲醛树脂（蜜胺-甲醛树脂）是三聚氰胺与甲醛的缩聚物，初聚物是线型或分枝结构，经固化后成为体型结构。⑵三聚氰胺-甲醛树脂（MF）三聚氰胺-甲醛树脂于上世纪30年代开始实现工业化生产，它的合成原理与UF相似。
以MF为基材，加入固化剂、填料、着色剂、润滑剂等可制得MF塑料，简称蜜胺塑料。它不仅具有UF塑料类似的优点，而且有更高的耐热性、耐湿性、吸水率低，可在沸水条件下长期使用，使用温度可达150~200℃。MF塑料制品表面硬度高，耐污染，广泛用作餐具、医疗器具等。MF除了用来制造模塑料外，还可用于注射成型、制造层压塑料制品及粘合剂等。
4.1.6.3呋喃塑料呋喃塑料是以呋喃树脂为基本组分的塑料。呋喃树脂是分子链中含有呋喃环结构的聚合物。它主要包括：糠醇树脂、糠醛-丙酮树脂、糠醛-丙酮-甲醛树脂。呋喃树脂在固化过程中基本上无低分子物放出，故可用低压成型法制备呋喃塑料。
呋喃塑料的主要特点是能耐强酸和强碱，且耐热性好，可达180~200℃，这在制取火箭液体燃料方面有重要应用价值。呋喃树脂加固化剂、填料后可制得浇铸塑料、模压塑料及层压塑料，用于制备耐腐蚀化工设备和容器、管件等。
4.1.6.4环氧树脂（EP）分子中含有两个或两个以上环氧基团的聚合物称为环氧树脂（EP）。环氧树脂的品种很多，各有特点，但90％以上的产量是由双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成的环氧树脂。塑料用EP为黄色至棕色透明的粘性液体，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征的，这使它可以与多种类型的固化剂发生固化交联反应，形成不溶不熔的体型结构，具有一系列优良的性能。
由于EP分子量小，常温下具有很好的流动性，易于成型和固化。固化过程的收缩性比PF和UP低得多。EP对其它物质有很高的粘合力，适宜粘合多种物质，俗称“万能胶”。EP有比PF和UP更好的力学性能，固化后的EP具有优良的化学稳定性耐酸、耐碱、耐溶液，具有良好的电性能，EP还具有防水、防潮、防霉、耐热、耐磨等性能。但EP的成本较高，在使用某些树脂和固化剂时毒性较大。
以EP为基材，加入固化剂、增塑剂、稀释剂填充剂等就构成了环氧塑料。环氧塑料有增强塑料、泡沫塑料、浇铸塑料之分。增强塑料主要是有玻璃纤维增强，俗称环氧玻璃钢，是一种性能优异的工程塑料。环氧泡沫塑料用于绝热、防震、吸音等方面。环氧浇铸塑料主要用于电气方面。
4.1.6.5不饱和聚酯塑料（UP）不饱和聚酯塑料是以不饱和聚酯树脂为基础的塑料，分子主链上含有不饱和键的聚酯，由于该树脂中含有不饱和双键，在适当条件下可转变成不溶不熔的体型结构。UP主要用于生产玻璃纤维增强塑料制品、俗称聚酯玻璃钢，其产量约占不饱和聚酯塑料总产量的70~80%。聚酯玻璃钢具有优异的力学性能、防蚀性能、质轻、成型加工方便，可代替金属应用于汽车、航空、造船、化工、建筑等方面。
合成UP的主要原料是不饱和二元酸、饱和二元酸、二元醇和乙烯基类交联单体。原料酸、醇和交联单体的种类、数量对UP固化前后的性能有很大影响，使得其性能在很大范围内具有可变性。UP是具有不饱和双键的线型结构的聚合物，凡是能与这种聚合物进行交联共聚的单体，称为交联单体。工业上常用的交联单体是苯乙烯，它价格低廉，与UP的相溶性好，固化时能与UP中的双键很好地共聚，固化后树脂具有良好的力学性能和电性能。
此外，还要加入各种助剂：a.引发剂、b.加速剂（促进剂）、c.阻燃剂、d.触变剂。制备不饱和聚酯时，一般先将上述组分混合（不加交联剂）使达到一定反应程度，再加入交联剂，使在成型过程中发生交联固化反应。不饱和聚酯塑料制品，一般都要加入填料或增强剂，通常是玻璃微珠或玻璃纤维。
纯UP树脂具有透明性，易着色，刚度、硬度和电性能均较好，但它的成型收缩率达7~8％；易燃，冲击强度不高，化学性能也不如PF。为了克服上述缺点，近年来，研究出了难燃、耐蚀、低收缩、耐热等新型UP。同时在UP配方体系中加入各种填料和增强材料，以及采用不同的成型方法，使其性能发生很大的变化。UP玻璃钢具有优良的力学性能，力学强度高于铝合金，接近钢材，而其密度仅为钢材的1/5~1/4，可代替金属用作承强结构材料。
UP流动性好，固化速度快，还可浇铸成型。把树脂、引发剂、促进剂和适量的填料混合成易流动的物料，然后，浇入模具型腔内于室温下固化即可。纯UP浇铸制品硬度高，具有透明性，易着色，可生产各种刀把、伞柄、标本、纽扣等，加入各种颜料、珠光粉有很强的装饰效果；UP也可用来浇铸水晶石板或桌面，UP还常用于互感器和线圈的整体浇铸。
第4章思考题1．掌握塑料的定义和分类。3．
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