塑料的基本概念

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塑料的基本概念

(一)塑料的定义及组成

塑料是以树脂为主要成分,加入各种能够改善其加工或使用性能的添加剂(助剂),在一定温度、压力和溶剂作用下,能够塑制成设计要求的形状,并可在常温、常压下保持此形状的一类材料。共同的特点是:

①在一定条件下具有塑性,即连续变形的能力;

②主体成分为树脂;

③常温、常压下为具有一定强度和固定形状的塑性和刚性材料。

对一般技术人员来说,想要有效地使用塑料,或在塑料制品生产时能充分利用其基本特性,并不一定需要深知道结构,只要对其内部结构有一般的了解,知道不同种类不同牌号塑料之间的性能差别,就可以合理地应用塑料。

通常认为聚合物和塑料含义相同,实际上它们之间是有区别的。聚合物是聚合过程所产生的纯材料,很少单独使用,只在参入添加剂后才在工业中应用。有添加剂的材料称为塑料。

树脂——是塑料的主要成分,为纯聚合物,由小分子单体聚合而成,它决定着塑料的主要功能。按其来源可分为天然树脂和合成树脂。

来至大自然的树脂叫做天然树脂,它包括沥青、蛋白质、虫胶、松香等等。

合成的大分子、或称长链分子,是由千百个被称为“单体”的分子单元结合在一起而形成的。

将单体结合在一起的过程称为“聚合”。大分子中单体的数量称为“聚合度”。

“降解”就是聚合度下降,也就是大分子中单体分子数量减少,或组成物质的分子质量下降。

合成树脂种类繁多,可上千种。组成物质的分子质量在10000以上的聚合物,就是我们常说的高分子材料。

高分子材料包括:塑料、橡胶、纤维等三大类。

决大多数塑料中都加入各种不同的添加剂(助剂),以改善其性能(加工和使用性能)。

添加剂又称助剂,常用的有:

增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、填料及发泡剂等等。

不加助剂的塑料称为单组分塑料(如PTFE),可以说是纯聚合物,否则叫做多组分塑料。

(二)塑料的分类

①根据热行为不同(按加热性质分类):可分为热塑性材料;热固性材料。

1.热塑性塑料:在热塑性塑料中,各长分子链之间是靠较弱的范德瓦尔力维持在一起的。受热

时,分子之间的作用力进一步变弱,使材料软化并具有柔性。温度继续升高时,则变为粘性熔体,而在冷却时,长分子链段又重排成原状,熔体会重新凝固。这种加热软化、冷却凝固的循环是可逆的,可以重复多次。这种性质是热塑性塑料的特点,很多工艺方法就是建立在这种性质的基础上的。然而,热塑性塑料也存在着一些缺点,其中主要是对温度过于敏感。

常见的品种有:PE、PP、PA、POM、SP、PTFE等等(以上为结晶树脂),PVC、PS、PC、PMMA、ABS、PSU、PPO等(以上为无定型树脂,又称非结晶型塑料)。

这里引入熔体指数的概念:熔体指数(也有称熔融指数、熔体流动速率)用MI表示,通常作为热塑性塑料质量控

和成型工艺条件设定参数的依据。它是在规定温度和恒定载荷下,塑料熔体在一定时间(参照时间)通过标准毛细管的质量数,用g/10min来表示。

熔体指数是用以区别各种热塑性材料在熔融状态时的流动性。对于同一树脂,可以用熔体指数来比较其相对分子质量的大小,作为生产的质量控制指标,一般说熔体指数与相对分子量成反比关系,即该树脂的熔体指数愈大,相对分子量愈小,它的流动性也愈好,成型加工较容易,收缩率小,而力学性能相对偏低。

注射用塑料材料的熔体指数多数选择为1—20。

合成树脂高分子结构为线型的,属于热塑性材料,它在热作用下加工成型时的变化,是一种物理现象,它成型容易。

2.热固性材料:热固性塑料是通过化学反应生成的,反应过程可分为两个阶段:第一阶段和热塑性材料类似,即生成长链分子,但这种长链分子能进一步起化学反应;第二阶段是在模具中的温度和压力下进行的;反应后,材料内部形成密集的网状组织,各长链分子相互形成强有力的键合,使材料冷却后再次加热时不能软化。固化后的热固性塑料,遇热不再熔融,也不溶于有机溶剂。它的热成型加工过程是一种化学变化,只能是一次性加工,不可反复加工。若温度过高,则材料碳化并分解。这种性质与鸡蛋煮熟后变硬,再加热也不会软化相类似。

通用的热固性材料有:酚醛树脂—俗称电木或是贝克莱特、英文简称PF,具体分压缩粉、层压液和泡沫塑料。

环氧树脂—英文简称EP,具体分为层压、玻璃钢、浇铸和泡沫塑料四类。

不饱和树脂—英文简称UP,主要用于玻璃钢和仿大理石和陶瓷制品。

氨基树脂—英文简称AF,具体分为脲醛树脂(UF—花泥)和密胺树脂(MF—餐具)。

热固性材料有耐热性高,尺寸稳定,价廉等优点,但成型复杂,成型效率低。

②按用途分类:分为通用塑料;工程塑料和特种塑料。

1.通用塑料,生产一般性的产品,用量大,用途广泛。常见的有:

聚乙烯—软胶、英文简称PE,具体品种:LDPE、HDPE、MDPE、LLDPE、UHMWPE、mPE、EVA、CPE、PIE等等。

聚丙烯—百折胶、英文简称PP,具体品种均聚的有PP、Mpp、共聚的有PP—C、(PPR无规、PPB嵌段)。

聚氯乙烯—英文简称PVC,具体品种有悬浮PVC、乳浮PVC、HPVC、CPVC。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物—英文简称ABS。其他有AS(丙烯腈-苯乙烯)、BS(丁二烯-苯乙烯、K料)、ASA(丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈)。

纤维素塑料—硝酸纤维素(CN)、又叫赛璐珞,主要用作眼镜架子,制图仪器,乒乓球,是以天然树脂为主体的塑料。醋酸纤维素(CA)。

有机硅(橡胶)—SI

醇酸树脂—AK

邻苯二甲酸二烯丙树脂—DAP

2.工程塑料:主要用在工程上,这类塑料有:

聚碳酸酯—防弹玻璃、简称PC。

聚酰胺—尼龙或锦纶、简称PA,具体品种PA6、PA66、PA1010(中国开发)、PA610、PA46、PA6T、PA9、PA12等。

聚甲醛—赛钢、简称POM,具体品种分均聚和共聚两种。

聚苯醚—简称PPO(日本称为PPE),具体改性PPO(MPPO、PPO/PS)。

聚对苯二甲酸丁二醇酯—简称PBT。

聚对苯二甲酸乙二醇酯—简称PET(又叫聚酯、涤纶、的确良)。

聚甲基丙烯酸甲酯—有机玻璃,英文简称PMMA,又叫亚克力、亚加力,透明性好,与PS、PC号称三大透明塑料。

聚氨脂—PU,主要用作泡沫塑料(人造海棉)、浇铸塑料(跑道)、弹性体(鞋料、表带)。3.特殊用途塑料

聚酰亚胺—PI、耐热达360℃。

聚苯硫醚—PPS、耐热达260℃。

聚砜—PSF(PUF)、耐热达260℃。

聚芳酯—PAR、耐热达175℃。

聚芳醚酮—PEEK、耐热达260℃。

液晶聚合物—LCP、耐热达340℃。

聚苯砜——PPSU、耐热达300℃

氟塑料—聚四氟乙烯(F4、PTFE)、属单组分塑料,就是未加助剂的塑料,也就是纯树脂,聚四氟乙烯-乙烯共聚物(F40、ETFE)、聚氟乙烯(PVA)、聚三氟氯乙烯(F3、PCTFE)、聚全氟乙丙烯(F46、FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏氟乙烯(F2、PVDF)。

氯化聚醚—耐腐蚀性仅次于氟塑料。

阴隔—EVOH、PVDC、PEN、PA-MXD6。

导电—聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯等。

降解塑料—聚乳酸等。

4.热塑性弹性体(TPE或TPR)

热塑性弹性体材料的定义为兼有塑料和橡胶特性的材料,在常温下显示橡胶的高弹性,而在高温下加工成型方面又具备塑料的易成型性(人们通常把这种材料叫做橡塑)。它是继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代橡胶。

苯乙烯类(TPS)—SBS、SEBS、SIS、SEPS