合成樹脂

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合成樹脂是由人工合成的一類高分子聚合物。在外力作用下可呈塑性流動狀態,某些性質天然樹脂相似。

簡介

  由人工合成的一類高分子聚合物。為粘稠液體或加熱可軟化的固體,受熱時通常有熔融或軟化的溫度範圍,在外力作用下可呈塑性流動狀態,某些性質與天然樹脂相似。合成樹脂最重要的應用是製造塑料。為便於加工和改善性能,常添加助劑,有時也直接用於加工成形,故常是塑料的同義語。合成樹脂還是製造合成纖維、塗料、膠粘劑、絕緣材料等的基礎原料。合成樹脂種類繁多。按主鏈結構有碳鏈、雜鏈和非碳鏈合成樹脂;按合成反應特徵有加聚型和縮聚型合成樹脂。實際應用中,常按其熱行為分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。生產合成樹脂的原料來源豐富,早期以煤焦油產品和電石碳化鈣為主,現多以石油和天然氣的產品為主,如乙烯、丙烯、苯、甲醛尿素等。合成樹脂的生產方法採用本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、熔融聚合和界面縮聚等。

應用

  合成樹脂最重要的應用是製造塑料。為便於加工和改善性能,常添加助劑,有時也直接用於加工成形,故常是塑料的同義語。合成樹脂還是製造合成纖維、塗料、膠粘劑、絕緣材料等的基礎原料。

種類

  合成樹脂種類繁多。按主鏈結構有碳鏈、雜鏈和非碳鏈合成樹脂;按合成反應特徵有加聚型和縮聚型合成樹脂。實際應用中,常按其熱行為分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。其中,熱塑性樹脂有聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯、聚氯乙烯等。熱固性樹脂有酚醛樹脂和脲醛樹脂,環氧樹脂,氟樹脂,不飽和聚酯聚氨酯等。

中國合成樹脂的發展前景

  「十一五」期間,國內電子信息、汽車、房地產等行業的快速發展,居民消費水平的升級,將為中國合成樹脂的發展提供巨大的發展空間。預計「十一五」期間,中國合成樹脂的需求將延續「十五」期間10%左右的增長速度,到2010年,國內市場表觀消費量將達到6400萬噸,比「十五」末期增加約2600萬噸。預計「十一五」期間,國內合成樹脂的產量將以年均12%的速度增長,到2010年,產量有望達到3700萬噸,比「十五」期末增加約1600萬噸。

生產原料及方法

  生產合成樹脂的原料來源豐富,早期以煤焦油產品和電石碳化鈣為主,現多以石油和天然氣的產品為主,如乙烯、丙烯、苯、甲醛及尿素等。合成樹脂的生產方法採用本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、熔融聚合和界面縮聚等。   合成樹脂   合成樹脂為高分子化合物,是由低分子原料――單體(如乙烯、丙烯、氯乙烯等)通過聚合反應結合成大分子而生產的。工業上常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液聚合4種。   本體聚合法   本體聚合是單體在引發劑或熱、光、輻XX的作用下,不加其他介質進行的聚合過程。特點是產品純潔,不需複雜的分離提純,操作較簡單,生產設備利用率高。可以直接生產管材、板材等質品,故又稱塊狀聚合。缺點是物料粘度隨著聚和反應的進行而不斷增加,混合和傳熱困難,反應器溫度不易控制。本體聚合法常用於聚加基丙烯酸甲酯(俗稱有機玻璃)、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等樹酯的生產。   懸浮聚合法   懸浮聚合是指單體在機械攪拌或振蕩和分散劑的作用下,單體分散成液滴,通常懸浮於水中進行的聚合過程,故又稱珠狀聚合。特點是:反應器內有大量水,物料粘度低,容易傳熱和控制;聚合后只需經過簡單的分離、洗滌、乾燥等工序,即得樹脂產品,可直接用於成型加工;產品較純凈、均勻。缺點是反應器生產能力和產品純度不及本體聚合法,而且,不能採用連續法進行生產。懸浮聚合在工業上應用很廣。75%的聚氯乙稀樹脂採用懸浮聚合法,聚苯乙烯也主要採用懸浮聚合法生產。反應器也逐漸大型化。   乳液聚合法   乳液聚合是指借助乳化劑的作用,在機械攪拌或振蕩下,單體在水中形成乳液而進行的聚合.乳液聚合反應產物為膠乳,可直接應用,也可以把膠乳破壞,經洗滌、乾燥等后處理工序,得粉狀或針狀聚合物。乳液聚合可以在較高的反應速度下,獲得較高分子量的聚合物,物料的粘度低,易於傳熱和混合,生產容易控制,殘留單體容易除去。乳液聚合的缺點是聚合過程中加入的乳化劑等影響製品性能。為得到固體聚合物,耗用經過凝聚、分離、洗滌等工藝過程。反應器的生產能力比本體聚合法低。   溶液聚合法   溶液聚合是單體溶於適當溶劑中進行的聚合反應。形成的聚合物有時溶於溶劑,屬於典型的溶液聚合,產品可做塗料或膠粘劑。如果聚合物不溶於溶劑,稱為沉澱聚合或淤漿聚合,如生產固體聚合物需經沉澱、過濾、洗滌、乾燥才成為成品。在溶液聚合中,生產操作和反應溫度都易於控制,但都需要回收溶劑。工業溶液聚合可採用連續法合間歇法,大規模生產常採用連續法,如聚丙烯等。

歷史發展

  一些樹木的分泌物常會形成樹脂,不過琥珀卻是樹脂的化石,蟲膠雖然也被看成樹脂,但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠製成的蟲膠漆,最初只用作木材防腐劑,但隨著電機的發明又成為最早使用的絕緣漆。然而XX20世紀后,天然產物已無法滿足電氣化的需要,促使人們不得不尋找新的廉價代用品。   早在1872年德國化學拜耳(A.Bayer)首先發現苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結成紅褐色硬塊或粘稠物,但因它們無法用經典方法純化而停止實驗。20世紀以後,苯酚已經能從煤焦油中大量獲得,甲醛也作為防腐劑大量生產,因此二者的反應產物更加引人關注,希望開發出有用的產品,儘管先後有許多人為之花費了巨大勞動,但都沒有達到預期結果。   1904年,貝克蘭和他的助手也開展這項研究,最初目的只是希望能製成代替天然樹脂的絕緣漆,經過三年的艱苦努力,終於在1907年的夏天,不僅制出了絕緣漆,而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人們熟知的「電木」「膠木」或酚醛樹脂。   Bakelite一經問世,很快廠商發現,它不但可以製造多種電絕緣品,而且還能制日用品,愛迪生(T.Edison)用於製造唱片,不久又在廣告中宣稱:已經用Bakelite制出上千種產品,於是一時間把貝克蘭的發明譽為20世紀的「煉金術」。   以煤焦油為原粒的酚醛樹脂,在1940年以前一直居各種合成樹脂產量之首,每年達20多萬噸,但此後隨著石油化工的發展,聚合型的合成樹脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產量也不斷擴大,隨著眾多年產這類產品10萬噸以上大型廠的建立,它們已成當今產量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑,通過各種成型方法即得到塑料製品,到今天塑料的品種有幾十種,世界年產量在1.2億噸左右,我國也在500萬噸以上,它們已經成為生產、生活及國防建設的基礎材料。   合成樹脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由於含量大,而且樹脂的性質常常決定了塑料的性質,所以人們常把樹脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹脂與酚醛塑料混為一談。其實樹脂與塑料是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物,它不僅用於製造塑料,而且還是塗料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑料除了極少一部分含100%的樹脂外,絕大多數的塑料,除了主要組分樹脂外,還需要加入其他物質