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新手必看:塑料到底是什么东西组成的?

发布时间:2018-04-12
第二节塑料的组成及分类
一、塑料的组成
塑料是以合成树脂为主要成分,再加入改善其性能的各种各样的添加剂(也称助剂)制成的。在塑料中,树脂起决定性的作用,但也不能忽略添加剂的作用。
(1)树脂
树脂是塑料中最重要的成分,它决定了塑料的类型和基本性能(如热性能、物理性能、化学性能、力学性能等)。在塑料中,它联系或胶黏着其它成分,并使塑料具有可塑性和流动性,从而具有成型性能。
树脂包括天然树脂和合成树脂。在塑料生产中,一般都采用合成树脂。
(2)填充剂
填充剂又称填料,是塑料中的重要的但并非每种塑料必不可少的成分。填充剂与塑料中的其它成分机械混合,它们之间不起化学作用,但与树脂牢固胶黏在一起。
填充剂在塑料中的作用有两个:一是减少树脂用量,降低塑料成本;二是改善塑料某些性能,扩大塑料的应用范围。在许多情况下,填充剂所起的作用是很大的,例如聚乙烯、聚氯乙烯等树脂中加入木粉后,既克服了它的脆性,又降低了成本。用玻璃纤维作为塑料的填充剂,能使塑料的力学性能大幅度提高,而用石棉作填充剂则可以提高塑料的耐热性。有的填充剂还可以使塑料具有树脂所没有的性能,如导电性、导磁性、导热性等。
常用的填充剂有木粉、纸浆、云母、石棉、玻璃纤维等。
(3)增塑剂
有些树脂(如硝酸纤维、醋酸纤维、聚氯乙烯等)的可塑性很小,柔软性也很差,为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度,改善其成型加工性能,改进塑件的柔韧性、弹性以及其它各种必要的性能,通常加入能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物,这类物质称为增塑剂。
在树脂中加入增塑剂后,增塑剂分子插入到树脂高分子链之间,增大了高分子链间的距离,因而削弱了高分子间的作用力,使树脂高分子容易产生相对滑移,从而使塑料在较低的温度下具有良好的可塑性和柔软性。例如,聚氯乙烯树脂中加入邻苯二甲酸二丁酯,可变为像橡胶一样的软塑料。
加入增塑剂在改善塑料成型加工性能的同时,有时也会降低树脂的某些性能,如硬度、抗拉强度等,因此添加增塑剂要适量。
对增塑剂的要求:与树脂有良好的相溶性;挥发性小,不易从塑件中析出;无毒、无色、无臭味;对光和热比较稳定;不吸湿。
(4)着色剂
为使塑件获得各种所需色彩,常常在塑料组分中加入着色剂。着色剂品种很多,但大体分为有机颜料、无机颜料和染料三大类。有些着色剂兼有其他作用,如本色聚甲醛塑料用碳黑着色后能在一定程度上有助于防止光老化。
对着色剂的一般要求是:着色力强;与树脂有很好的相溶性;不与塑料中其它成分起化学反应;成型过程中不因温度、压力变化而分解变色,而且在塑件的长期使用过程中能够保持稳定。
(5)稳定剂
为了防止或抑制塑料在成型、储存和使用过程中,因受外界因素(如热、光、氧、射线等)作用所引起的性能变化,即所谓"老化",需要在聚合物中添加一些能稳定其化学性质的物质,这些物质称为稳定剂。
对稳定剂的要求:对聚合物的稳定效果好,能耐水、耐油、耐化学药品腐蚀,并与树脂有很好的相溶性,在成型过程中不分解、挥发小、无色。
稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂等。常用的稳定剂有硬脂酸盐类、铅的化合物、环氧化合物等。
(6)固化剂
固化剂又称硬化剂、交联剂。成型热固性塑料时,线型高分子结构的合成树脂需发生交联反应转变成体型高分了结构。添加固化剂的目的是促进交联反应。如在环氧树脂中加入乙二胺、三乙醇胺等。
塑料的添加剂还有发泡剂、阻燃剂、防静电剂、导电剂和导磁剂等。并不是每一种塑料都要加入全部这些添加剂,而是依塑料品种和塑件使用要求按需要有选择地加入某些添加剂。
二、塑料的分类
塑料的品种较多,分类的方式也很多,常用的分类方法有以下两种:
(1)根据塑料中树脂的分子结构和热性能分类,可将塑料分成两大类:热塑性塑料和热固性塑料。
a)热塑性塑料
这种塑料中树脂的分子结构是线型或支链型结构。它在加热时可塑制成一定形状的塑件,冷却后保持己定型的形状。如再次加热,又可软化熔融,可再次制成一定形状的塑件,如此可反复多次。在上述过程中一般只有物理变化而无化学变化。由于这一过程是可逆的,在塑料加工中产生的边角料及废品可以回收粉碎成颗粒后重新利用。
如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸脂、有机玻璃、聚砜、氟塑料等都属热塑性塑料。
b)热固性塑料
这种塑料在受热之初分子为线型结构,具有可塑性和可溶性,可塑制成为一定形状的塑件。当继续加热时,线型高聚物分子主链间形成化学键结合(即交联),分子呈网状结构,分子最终变为体型结构,变得既不熔融,也不溶解,塑件形状固定下来不再变化。在成型过程中,既有物理变化又有化学变化。由于热固性塑料上述特性,故加工中的边角料和废品不可回收再生利用。
如:酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、有机硅塑料、硅酮塑料等属于热固性塑料。
(2)根据塑料性能及用途分类
a)通用塑料
这类塑料是指产量大、用途广、价格低的塑料。主要包括:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品种,它们的产量占塑料总产量的一半以上,构成了塑料工业的主体。
b)工程塑料
这类塑料常指在工程技术中用作结构材料的塑料。除具有较高的机械强度外,这类塑料还具有很好的耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性及尺寸稳定性等。它们具有某些金属特性,因而现在越来越多地代替金属作某些机械零件。
目前常用的工程塑料包括聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、聚砜、聚苯醚、聚四氟乙烯等。
c)增强塑料
在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料,以进一步改善材料的力学性能和电性能,这种新型的复合材料通常称为增强塑料。它具有优良的力学性能,比强度和比刚度高。增强塑料分为热塑性增强塑料和热固性增强塑料。
d)特殊塑料
特殊塑料指具有某些特殊性能的塑料。如氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂、环氧树脂、导电塑料、导磁塑料、导热塑料以及为某些专门用途而改性得到的塑料。
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