三、导电性塑料; }; |4 H! I: m   Y& Z! y. I* j
1、电性塑料简介
4 x0 T6 D* U0 ?* i 导电塑料是指体积电阻率小于1MΩ•㎝，或电导率大于2s/cm的一类聚合物。: _+ |# _8 k! O0 ^+ U
至少在20世纪80年代以前，人们一直认为塑料是绝对的非导体材料。1977年日本学者K   .   Siakawa和Mac   .   Diarmid首次开发出体积电阻率为1KΩ•㎝的聚乙炔，并于1986年将其进行双向拉伸改性处理后，电导率可达104～105s/cm，接近于金属铜和银的电导率，这时，人们才认识到塑料也有可能成为导体，而且是电的良导体。
* L” ]# q) O8 b) k+ g’ q# J 目前，已开发的导电塑料品种有：聚苯胺(Pan)、聚对亚苯基（PPp）、聚乙炔（Pa）、聚对亚苯基乙炔（PPv）、聚吡咯（Ppy）及聚噻吩（PTh）等。) X9 O: k’ f# {$ t: }
纯导电性树脂的实际导电性都不好，但经过掺杂处理后，导电性可大幅度提高，成为导电塑料。
0 D( s- ~” V5 {+ z’ ^0 q( L 导电性塑料具有质轻、防腐蚀、防生锈等优点，是一类很有发展前途的导电材料。但是到目前为止，虽对导电聚合物的研究已逾20载，但离实际大规模应用还有很远的距离。例如，在电极材料、光电材料等方面，导电塑料还缺乏竞争力。这主要是因为如下几方面的原因：” M7 D6 @% P+ i$ U1 w! c
（1）加工性不好    迄今为止，导电聚合物都不具有可熔的热塑性塑料的加工特点；而且，具有可溶性的聚合物品种也不多，目前只有可溶性PAn和聚3-长链烷基噻吩两种。大多数聚合物都为不熔不溶，难以加工。可溶性聚合物只能采用溶液流延法成型。
/ Z1 z, p% b5 H7 T* h2 M （2）稳定性不好    随着芳杂环导电聚合物的开发，解决了导电聚合物化学和环境不稳定的问题；但掺杂物本身的不稳定性也会导致导电聚合物的不稳定。
1 T1 k4 [& _1 V5 h   T; G” x/ X7 r （3）较难合成结构均一的聚合物    导电聚合物都存在着化学结构上的缺陷，各个层次上的凝聚态也存在多分散性。; V4 v   x0 Z- k, N8 x% h
（4）价格高。7 ]’ p6 q% U% q- H9 ]
四、透明类塑料
7 |’ A’ S4 M9 ?/ z. D* L   E 透明类塑料是指普通光线透过率在80%以上的一类高分子材料。衡量透明类塑料性能的指标有：透光率、雾度、折射率、双这涉及色散等。‘ e8 Z: C3 l% V   I
透光率是指透过材料的光通量与入射到材料表面上的光通量之百分比（%）。材料的透光率越高，其透明性越好。光学玻璃的透光率为95%左右，PMMA的透光率为93%。
# S, [, e. b& S- \ 雾度是透明材料散射光通量与透过光通量之百分比，它是衡量透明或半透明材料混浊程度的指标，雾度越大，材料的清晰度越差。+ F0 Y& c% H; Y* C! x5 U
折射率是透明材料的光学指标。用于透镜的材料，希望其折射率大一些，可减少透镜的厚度。塑料的折射率在1.5左右。/ a, s( Q   D6 ^3 q2 d0 W% w2 V, ^
双折射是材料平行方向与垂直方向折射率的差值，它表征材料光学性能各向异性程度。用于光学用途的材料，要求双折射越小越好，以防止产生图像变异。: r, `, b+ F8 t5 f8 ?
色散也是一种光的的损失，用阿贝数表示，它与材料的折射率有关，折射率越大，阿贝数越小。
& |+ G- F9 W   J5 f! S8 ] 一种好的透明材料要求为：高透光率、低雾度、高折射率、小双折射、小色散。‘ p5 U$ l2 @% [4 ^: W+ E’ Q
透明类塑料有：有机玻璃（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚苯（PS）、PET、PEN、聚醚砜（PES）、K树脂（BS）、AS、NAS、PMP、EVOH、J.D、HEMA、CR-39、mPP、mPE、聚降冰片烯、透明尼龙、透明环氧树脂等。以下介绍几种前面没有涉及到的透明塑料品种。3 B6 Z7 u; T; n
1、PMP   
; S) W( Z% I: p! c PMP的学名是聚4-甲基-1-戊烯，商品名TPX，因此，习惯上也称为TPX。9 H0 F& ~3 a$ N, ~, d# {
PMP的相对密度0.83，是热塑性塑料中密度最小的种类。透明性很好，透光率为90%，介于   PMMA和PS之间。其紫外线透过率仅次于玻璃位居第二位；折射率为1.463，属于偏低者；阿贝数为56.4，有些偏大。吸水性极低，耐水性好。+ r1 T2 Y0 P, P9 H
PMP的刚性大，温度高于100℃时，刚性超过PP；高于150℃时，刚性超过PC。其机械性能随温度变化小，在250℃时，仍具有可使用的机械强度；在接近熔点时，仍可保持形状稳定。其制品在低温至常温（30℃以下）下使用，断裂伸长率小、冲击性能差、强度大致同PE；在30℃以上使用时，其柔性增加，断裂伸长率和冲击强度增大。
/ f9 N, Z) z. Z( ~’ w% j PMP的电性能优良，好于其他聚烯烃塑料。0 m% ?, t: a$ a. k7 f. i
PMP的耐药性好，能耐无机酸、碱等化学品，但易受强氧化剂侵蚀，轻质烃和氯代烃会使其溶胀。耐紫外线性不好，时间长久会变黄。* C$ N% L’ }! S) Y; G7 y! `8 F3 m6 u, E
PMP的具体用途有医疗器械、实验室用品、食品容器、汽车部件、照明灯具、高压电缆等。
& \; [; Y* {& o. S 2、BS或K树脂6 d7 w% r7 @5 G4 R# o7 y6 |
BS学名苯乙烯/丁二烯共聚物，习惯上又称为K树脂。
2 \( o6 f* D# E, V; x   {5 b BS最大的特点为透明性好，其透光率可达90%～95%，接近于PS。BS聚有GPPS的物理性能，且抗冲击性能远远好与PS，酯比ABS和HIPS稍差一点，热变性温度略低于GPPS。5 Q6 K/ i” f* X1 L7 @1 z( c# M
BS大量用于透明包装材料。可用于自动售货机的透明罩，带铰链的透明盒，装饰品及玩具等。还可用于医疗器材，这是由于其在消毒过程中性能不变。
: r, Z% D   t( h1 ` 3、AS    ) `; W” Q; p; e
AS学名苯乙烯/丙烯腈共聚物，又称为SAN。它是一种优秀的透明材料。AS外观呈水白色，可为透明、半透明或不透明状态。无毒。相对密度1.06～1.08，透光率为87%～94%，折射率为1.57，成型收缩率为0.2%～0.5%。3 |+ s( Q3 {& Y
AS抗冲击性好，但对缺口敏感；机械强度和透明性能与PS相当，耐应力开裂性好于GPPS，耐划伤性好，刚性较高，尺寸稳定性高。9 q# M6 S( w0 Z, h# N   ~
AS对非极性物质如汽油、煤油和其他芳香化合物具有较高的化学稳定性，耐水、耐无机酸、碱、洗涤剂、氯化烃等，但能被有机化合物溶胀，能溶于酮类溶剂中。; l/ d2 S0 l! }0 r’ U8 {% f; e
AS的耐候性中等，老化后发黄。
( n’ J/ b+ h   T+ e/ O; D6 A9 e AS的应用大部分是利用其透明性，如灯具类、笔、透镜、信号灯与车灯外壳、打火机、速度表玻璃、玩具、酒杯、工艺品、装饰品及包装材料等。还可用于家电配件、仪表盘、电气零件、蓄电池外壳及日用品等。
4 Q% e0 \5 k4 k8 | 4、聚降冰片烯
: q3 A3 O% d2 p. b 聚降冰片烯属于环烯烃类聚合物，具有如下性能：7 W’ r; l: x8 B3 d0 I
（1）优良的光学性能    聚降冰片烯的透光率为92%，折射率为1.51，接近PMMA，高于PC。
/ T2 d5 e; v) W4 B （2）较高的耐热性能    聚降冰片烯的热变形温度为162℃，这在塑料中是很高的耐热温度，比PMMA高80℃，比PC高20℃。
6 _8 o8 P2 J! n/ e% G# d” ~ （3）低吸水性    其吸水率为PMMA的1/5，与PC相似。吸水后尺寸变化仅为0.04%。
8 c   p” q* s+ O2 b9 ` （4）表面硬度高    聚降解冰片烯的表面硬度比PMMA、PC   都高，具有很高的抗划痕性。1 v0 T4 ]+ S4 i$ w3 H
（5）粘合性好    易于涂层处理。
8 y, C1 G; o4 ^& |0 w9 k 聚降解冰片烯尤其适合于制造透镜，它透明性高，耐高温、耐湿性好，对温度变化不敏感。
4 Q; K% W9 R8 z 5、纤维素类透明塑料
% g8 \: `, ~! l* N0 F （1）乙酸纤维素, y6 W( T( ^! T3 h1 j6 }0 n
乙酸纤维素可分为三乙酸纤维素和二乙酸纤维素两种，英文简称CA。; s. v+ ^8 }8 ]4 |6 W0 T$ j   t
乙酸纤维素为白色粒状、粉状或棉花状固体，具有坚硬、透明及光泽好等优点。折射率为1.49%，透光率为87%。拉伸强度为13～61MPa，悬臂梁冲击强度21～277J/m。热变形温度43～98℃。体积电阻率为1013Ω•cm，介电常数（106Hz）3.2～7，介电损耗角正切值（1MHz）为0.01～0.1。! i% U/ I: y” j- `. G! n# H% U
三乙酸纤维素较二乙酸纤维素强韧，拉伸强度大几乎一倍。耐热性高，宜制造电影胶片。二乙酸纤维素较易溶解于浓盐酸和丙酮而不溶于二氯甲烷和氯仿；三乙酸纤维素则不溶于盐酸和丙酮，但可溶于二氯甲烷和氯仿。” {. i! ]$ x$ l” H
三乙酸纤维素广泛用于胶片、薄膜及磁带等制品；二乙酸纤维素用作香烟过滤嘴、手柄、自行车把、笔杆及眼镜框架等。
7 \- Y! l! T% D( J1 x) Z4 _ （2）硝酸纤维素
5 Q$ g   t( y4 L3 z- \8 g   R 硝酸纤维素，英文简称CN，是世界上第一个天然改性塑料材料，又称为“赛璐璐”。! F! L( K) r9 p0 `+ B
硝酸纤维素为白色无味固体，相对密度1.38，坚韧、着色鲜艳。透明性好，折射率为1.5，透光率为88%。吸水性小、尺寸稳定性高；连续使用温度为60℃。拉伸强度48～55MPa，介电常数为7.0～7.5，介电损耗角正切值为0.09～0.12。8 v/ y   C; W* ?) Y- s’ a” g# J* L
硝酸纤维素可用于制作文教用品如乒乓球、三角尺、笔杆及乐器外壳等。日常用品如玩具、化妆品盒、眼镜框、伞柄、自行车把及刀柄等。* r- `’ d, B* @) E
6、其他透明类塑料! \6 L1 A” C7 [0 j9 w
（1）CR-39
! f7 U3 t$ R5 Q CR-39属热固性树脂，但可浇铸成型。
% q$ k4 _9 `) x- r2 [5 g5 K CR-39的相对密度为1.32，吸水率为0.2%。具有优异的光学性能。它的透光率高，可达   91%；折射率为1.50，与二烯丙基邻苯二甲酸酯共聚后，折射率可提高到1.546；阿贝数为58，双折射小。耐热性好，热变形温度可达140℃。硬度较高，耐冲击型好。
+ f) {‘ I/ f2 y8 x# Z- X. j CR-39的缺点为，耐磨性不好，可用涂层方法改善；折射率稍低，可用共聚方法改善。
7 M$ h1 p9 s: S3 w’ _ CR-39是一种高档光学材料，非常适合于眼镜片的制造。0 G6 W! y( e- |: s   F* u
（2）J.D
: f7 T2 r) {3 j4 u6 d$ @3 U J.D为聚醚砜的衍生物，属于热固性塑料，可用浇铸方法成型。
. S! H” o8 |5 T) L3 d J.D的相对密度为1.19，吸水率仅为0.06%。光学性能很好，透光率达到92%，折射率可调，且最大折射率可达1.62，是透明塑料中最大的；色散较小，阿贝数仅为27。
– H& G8 y   N7 h& \9 b J.D的硬度较大，洛氏硬度在138～332范围内，莫氏硬度可达到6H。其成本仅为PMMA的1/2、CR-39的1/6，是一种可与CR-39相竞争的光学材料。/ j1 A’ C0 |* [4 I2 a
J,D主要用于镜片的制造，由于其折射率大，镜片厚度可大大降低，是一种很有前途的光学材料。
# H$ ?4 J6 H; C   r/ M1 H” k# c7 V （3）HEMA
& ?1 f0 Z& V- H7 v: w. ]: D+ T HEMA是一种常用的隐形眼镜用透明塑料材料，具体组成为甲基丙烯酸羟乙酯。隐形眼镜对材料的性能要求很高，除应具备一般透镜所要求的性能外，，还要求具有良好的吸水性、氧气透过性、弹性、韧性以及与人体的生理相容性等。
1 m6 N) ]3 G4 K HEMA的吸水率高达39%～60%，可有效提供人眼球需要的水分；它的透光率达到97%，比光学玻璃还要高；与人体的生理相容性好；折射率为1.43～1.45，相对密度1.16～1.17。
& x1 W9 G( P5 d7 n* N 五、降解类塑料
) b2 J+ H+ ~( J; F 降解塑料又称为可分解塑料，它是指在一定使用期内具有与其相对应普通塑料制品一样的性能，而在完成一定功能的服役期后，在特定环境条件下，其物理化学结构发生重大变化，能迅速分解并与自然环境同化的一类聚合物。
5 E) s1 T8 d: ~% f# ? 按降解机理不同，可分为：光降解塑料、生物降解塑料、光-生物降解塑料、水解塑料。目前开发的降解塑料主要为生物降解塑料、光降解塑料和光-生物降解塑料。7 [$ U1 K4 z’ z8 }8 H’ h
1、脂肪族聚酯类生物降解塑料
4 A0 R2 W! m5 }* p3 m1 \ 这是研究的最早最广泛并获得实际应用的一类生物降解塑料。它又可分为：微生物合成聚酯类、聚交酯类、脂肪族聚酯类及聚ε-已内酯等
: g0 l: Z1 o) S( ]1 e （1）微生物合成聚酯类生物降解塑料
– G. \* n$ h5 H, d) z ①   聚3-羟基丁二酸酯（PHB）
: w. B+ t/ y6 t’ |* D’ P% b PHB是在缺乏氧、磷、氮和]硫等生命养料的环境中，某些细菌在发酵期间内形成的一种降解聚合物，因此也称为微生物合成类生物降解塑料。
% u8 |: u/ ]$ S. Q PHB为一种热塑性聚酯材料，性能介于PVC和PET之间，其熔点为180℃，可进行挤出和模压成型。
4 _/ N2 T4 M   e* R% z2 b PHB主要应用于医药、农业及消费包装三个方面。特别是在医药上，显示出特有的性能。在矫正外科手术中，PHB作为药物基质被置入人体内，以控制药物的释放。当药物释放完毕后，PHB在人体内自然降解，最终产物为3-羟基丁酸，在人体血液中它是一种普通的代谢物，不会给人体带来任何副作用。PHB可制成外科手术缝合线，用于眼科手术中，可无需拆线过程。– i- g” g1 G0 ~+ s4 O
②   聚3-羟基丁二酸酯/3-羟基戊二酸酯（P3HB/3HV）
% ]9 d   R% }. Q! V   N, U& ~ P3HB/3HV是以丙酸、葡萄糖为碳原食物，通过发酵制成。它的机械性能好，可从软到硬；耐热性优良，可在热水中使用，相当于PP；耐水性、耐油性、耐药品性及阻隔性都很好；耐候性也好，可不加抗氧剂及光稳定剂直接使用。( u$ U5 ?& G2 J9 o+ f” h% W
P3HB/3HV在好气和厌气（如河、海淤泥中、深水管中、深土中）条件下均显示良好的生物降解性，最后分解为二氧化碳和水而消失。在空气中和净水中安全稳定，不会发生降解。1 ^! v0 K7 f( U# z# |, b
（2）、聚交酯类生物降解塑料
; g6 `3 j1 }; j   B4 B, m5 L 这是一类研究活跃程度仅次于微生物合成类的生物降解塑料。
8 a: I, }$ v/ O& G ①   聚乳酸（PLA）+ _” r; c2 x& H3 [& ^
聚乳酸的学名为聚丙交酯，英文简称PLA。PLA是一种虽开发较晚但技术较成熟的生物降解塑料品种。目前，制约PLA发展的主要为价格。一方面，乳酸原料的价格较高；二是PLA的提纯工艺复杂，生产成本高。
3 D! ?! n7 M* W 随PLA相对分子质量的增大，其力学性能提高。因此，用于塑料的PLA要求相对分子量至少要达到10万以上。) u8 |2 L5 l3 {- \5 O
PLA可进行自然降解，如CPLA在3～6个月即成为低分子聚合物，6～8个月分解成为二氧化碳和水。* Q/ \, G’ T# G/ x0 c- W. W- H   c
PLA具有优异的加工性能，可用通用的塑料加工设备加工，如注塑、挤出、拉伸、拉丝、吹塑等。具有良好的制袋、印刷及二次加工性。加工热稳定性好，CPLA的加工温度可达200℃。‘ }% ]4 }’ u% P* U* [( F
②   聚乙丙交酯（PLGA）$ s! ~+ i) m* b: V
PLGA实际上是由乳酸（PLA）和羟乙酸（PGA   ,   又称乙醇酸）共聚而成。PLGA在20～40℃温度范围内，pH为7～9容易降解，在人体内可降解成小分子化合物，随体液排出。PLGA具有良好的生理相容性，由于价格比较高，目前主要用于医疗，如手术缝合线、骨科固定、组织修复、药物缓释材料等。: F   u% v; V! Y7 u+ [0 p1 p
（3）、脂肪族聚酯类生物降解塑料4 P2 o( R* h1 ?6 @5 p8 c
脂肪族聚酯类生物降解塑料包括聚亚丁基丁二酸酯（PBS，又称聚琥珀丁二酸）和聚亚丁基丁二酸酯/己二酸酯（PBSA）。
% a* Y& _9 r! J PBS和PBSA的生物降解性好，并且PBSA好于PBS。
, f’ ?5 D9 ~& |9 q降解性能：①   在厌氧条件下，30日可降解90%以上。
3 f, e& g) Y’ I& d                    ②堆肥试验，12周后降解90%。$ ]; Q” r6 D! @! u+ q9 @5 V/ h
（4）、聚ε-己内酯（PCL）/ g; F7 t/ x: L% J
PCL为结晶性聚合物，熔点60℃，玻璃化温度为－60℃。PCL的柔软程度、拉伸强度与尼龙相似。   {$ ~/ ]* F. V1 H
由于PCL熔点低，很少单独使用，通常与其他树脂共混，以提高耐热性，改善机械性能和加工性。# `4 `0 y   x. q& k5 ?% }$ p” T
PCL在适宜的条件下，20天可降解45%～75%。
5 a3 |% ^% j3 B& H 2、天然高分子类生物降解塑料1 h8 i: o8 r1 ^9 ]1 x- Q
天然高分子类生物降解塑料主要指淀粉、纤维素及壳聚糖等天然高分子材料的改性品种，改性的目的主要为改善或赋予其加工性能。+ j- _& L   S3 {2 _, l# z
天然高分子类生物降解塑料已开发的种类有：改性天然高分子材料如改性淀粉、改性纤维素如乙酸纤维素、天然高分子材料与合成生物降解塑料的混合物、天然高分子材料之间的混合物。   G’ _* K7 Y( m0 T4 x# p( Z
①改性淀粉        改性淀粉随改性程度不同，在100～150℃范围内出现玻璃化温度，从而具有可塑性，可用熔融的方法加工成型。改性淀粉的吸水性十分低，一般只有百分之几，使之成为具有实用价值的生物降解塑料。
9 _7 b: F   i4 ?/ P 改性淀粉的降解性能很好，其拉伸试验片放在2501堆肥中，50天后降解70%。
/ w# Y+ W8 z# k2 G8 ^3 M; ?( ~1 v; d ②改性纤维素        乙酸纤维素是改性纤维素生物降解塑料，它透明度高，机械强度高，韧性好，易成型加工。
4 ]3 u8 @7 F, c$ f; u 用300μm的乙酸纤维素薄片进行土壤掩埋生物降解试验，49天下降43%，70天下降63%，140天100%消失。
6 k$ z+ z5 w% M’ z ③淀粉/合成降解塑料共混4 ]; p& y   X4 _7 S
淀粉可以同各种合成的生物降解塑料进行共混，以改善其加工性能。例如，淀粉同聚乙烯醇共混制成的生物降解性塑料，流动性好，力学性能几乎与聚乙烯相同，耐油性及耐溶剂性好，抗静电性好，印刷性合着色性好。其降解性能堆肥试验20天后降解80%。
9 _/ x8 N. @’ Y 3、聚氨酯类生物降解塑料) L8 h. w& e; @. f& ?
纯聚氨酯塑料不具有生物降解性，但可把含有多个羟基（—OH）的天然高分子化合物作为聚氨酯多元醇的组分之一，制成各种聚氨酯材料。这样既可以减少多元醇的用量，降低成本；又可赋予其生物降解性能。0 c6 E0 j3 g9 V
目前已开发的生物降解性聚氨酯塑料有：低聚糖衍生聚氨酯，木质素、单宁及树皮衍生聚氨酯，纤维素衍生聚氨酯，淀粉衍生聚氨酯等。% s   e. c8 `$ e1 f* G
生物降解类聚氨酯塑料继承了纯聚氨酯的优异性能，尤其是良好的生理相容性和抗血栓性。因此，生物降解类聚氨酯可广泛用于医学领域，如用于人工骨、人造皮肤、手术缝合线及缓释药物材料等。
; d5 \. P, J. y6 ~# G$ }/ j5 |4 z2 @& z 4、聚酯化酰胺类生物降解塑料” U3 O* s’ F# w) _( [
以前生物降解类塑料主要集中在脂肪族聚酯上，近年来开发出聚酯化酰胺（PEA）类生物降解塑料，并主要用于农业。1 |) G8 x4 |( ^
PEA的熔点为125℃，拉伸强度与PE相当。在正常情况下它保持稳定性，但在湿气和腐殖质的协同作用下，PEA可发生生物降解。