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高分子材料基础知识(钢骨架聚乙烯塑料复合管)

1.1高分子材料
高分子材料可分为无机高分子材料和有机高分子材料,有机高分子材料又分为天然与人工合成两类,合成高分子材料包括合成橡胶、合成纤维、合成树脂,即人们通常所说的三大合成材料。
1.2塑料的概念
凡人工合成的高分子聚合物(简称“聚合物”或“高聚物”)或其预聚体统称为“合成树脂”,简称为“树脂”。塑料一般是指由合成树脂为基本成分,并在其中加入填料、增塑剂、稳定剂及其他助剂经加工形成的塑性材料或固化交联形成的刚性材料。
1.3塑料的分类
塑料有多种分类的方法,一般来说,可以从以下两个方面分类。
1.3.1按塑料的用途分类:
通用塑料:又叫常用塑料,是指产量大、价格低、应用范围广的塑料。目前,主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。
工程塑料:是指机械强度好,能做工程材料和代替金属制造各种机械设备或零件的塑料。如聚酰胺(尼龙)、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、和热固性聚酯等。它们与通用塑料相比,产量较小,价格较高,但具有优异的机械性能、电性能、化学性能,以及耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等。
功能塑料:是指人们用于特种环境的具有特种功能的塑料。如医用塑料、光敏塑料等。 
1.3.2按受热特征分类:可将塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。
热塑性塑料:是指在特定温度范围内,能反复加热和冷却硬化的塑料。这类塑料基本是以聚合反应所得到的树脂为基础制成的,受热时不产生化学交联,因而当它再一次受热时仍具有可塑性。如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。
热固性塑料:是指受热后能成为不熔不溶性物质的塑料。这类塑料基本以缩聚反应所提到的树脂为基础制成的,受热时发生化学变化使线型分子结构的树脂转变为体型结构的分子化合物。当它们再一次受热时就不再具有可塑性,如酚醛塑料、氨基塑料等。
1.4塑料的用途
由于塑料原料来源丰富, 品种繁多,制造方便, 色泽鲜艳,加工成型简单,具有许多独特的优良性能,因此, 在国民经济建设中,塑料已取代各种材料, 如木材、陶瓷、皮革以及金属、玻璃等。此外,它还广泛应用于建筑、电器、纺织、化工、汽车、船舶、飞机和国防等工业,用来代替有色金属和黑色金属。


2.1概述
主要由乙烯聚合而得的高聚物称为聚乙烯。它是质轻、无毒、具有优良的绝缘性能、耐化学腐蚀性及耐低温性能的热塑性塑料。这种塑料很易于加工成各种形状(管、桶、袋、盆等)的塑料制品。聚乙烯的生产过程不复杂、比较成熟,发展很快。它被广泛的用于电气工业、化学工业、食品工业、机械制造工业、农业、油田和燃气部门等。
2.2聚乙烯的分类:
聚乙烯可分为高密度聚乙烯(0.950~0.965g/mm3)、中密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、和低密度聚乙烯(0.915~0.930g/mm3)四种,其中前三种均为线性主链,在主链上有少量的支链,它们间的区别就在于支链的含量的多少;而低密度聚乙烯却具有长支链,并且这些长支链自己也有支化现象。
从外观上看,线性低密度聚乙烯较为透明,而其余三种呈半透明、雾状。
在生产低密度聚乙烯时,其聚合压力大于1000个大气压,而生产高密度聚乙烯时的压力只有20~30个大气压,因此人们有时称低密度聚乙烯为高压聚乙烯,称高密度聚乙烯为低压聚乙烯。
2.3主要物理化学性能
2.3.1外观:为胶质状固体,类似高级石蜡,是无臭、无味、无毒、为柔而韧的半透明材料。易燃,着火时燃烧缓慢,滴下胶质不发烟,火焰上端呈黄色下端呈兰色,发出石蜡燃烧的气味。
2.3.2电性能:聚乙烯主要由亚甲基构成,成长链对称排列,没有极性。具有优良的电绝缘性能。其电绝缘性能与密度关系不大;介电损耗随着温度和频率以及氧化度的增加而增加。
2.3.3化学性能:聚乙烯具有烷烃的化学结构,为惰性的稳定化合物;它在常温下能耐稀硫酸、稀硝酸以及任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、过氧化氢、氢氧化钠(或钾)和各种盐溶液等。但不耐强氧化剂(发烟硫酸、浓硝酸、铬酸和硫酸的混合液)。气态氯与氟对聚乙烯的作用很慢,但随着温度的升高而升高,作用的程度加大。常温下聚乙烯不溶于任何溶剂,脂肪烃芳烃卤烃等与聚乙烯长时间作用时能使其溶胀。聚乙烯化学上的惰性及表面的非极性,使它难以粘结和印刷,必须要经过氧化剂、火焰处理、放电处理后才有良好的粘结性和印刷性。
2.3.4热性能:聚乙烯的玻璃化温度(Tg),随结晶度的大小而变化,可以低到-130℃,也可以高到-20℃。但重要的是熔点,不同密度的聚乙烯是不同的,低密度聚乙烯熔点为110~115℃,高密度聚乙烯的熔点在125~131℃范围。
2.3.5机械性能:由于聚乙烯大分子链较柔顺,分子间作用力不大,所以聚乙烯的强度主要由结晶时分子紧密堆砌的程度所提供。分子量的大小对其性能有很大的影响。机械性能在很大程度上取决于聚乙烯的分子量和支化度。 
2.4加工成型过程应注意的问题
塑料的成型加工是力求保持或改进原材料原有性能的条件下,将组成和物理形态各不相同的物料转变成制品。聚乙烯作为塑料的一种,同其它塑料一样,通常有三种力学状态,即玻璃态、高弹态、粘流态。这是聚乙烯在不同温度下的不同状态。当温度底于熔点Tm时,聚乙烯处于固态;当温度高于熔点Tm时,聚乙烯处于粘流态,成为熔体,具有流动性,这正是聚乙烯成型加工的依据。我公司产品-钢骨架塑料复合管的成型加工就是在聚乙烯的粘流态下进行的。
聚乙烯加工过程中应注意的几个问题:
2.4.1确保加工温度高于聚乙烯的熔点,否则原料不能塑化或因扭 矩过大损坏设备;
2.4.2加工温度不宜太高,停留时间不能太长,否则原料会氧化降解,最终影响产品的性能;
2.4.3因聚乙烯原料传热慢且收缩率大,压注成型时要有足够的保压及冷却时间,否则制品收缩变形大;
2.4.4原料中切忌混入金属杂质,否则易损伤挤出机螺杆
2.4.5严格按照给定的工艺参数进行加工生产,以确保产品质量。

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