一 塑料的定义及组成
塑料的主要成分是树脂,是以树脂为主要成分的高分子有机化合物,简称高聚物。在一定温度和压力下具有可塑性,可利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。主要有天然树脂和合成树脂。天然树脂,其特点,是无明显的熔点,受热后逐渐软化,可溶解于有机溶剂,而不溶解于水。如虫胶、沥青等。 合成树脂,根据天然树脂的分子结构和特性,人工方法制造出的树脂,具有优良的成型工艺性。如:聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙(不加添加剂);如:酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂(含添加剂,主要是增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂)等。塑料产品是用合成树脂制作的。
塑料组成有聚合物合成树脂(40 ~ 100%)、辅助材料(增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料)。辅助材料的作用是改善材料的使用性能与加工性能,节约树脂材料。
二 塑料的分类
塑料的种类有300余品种,常用的是40余种。
按所使有的合成树脂作为名称来称呼,如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂;俗称:电木(酚醛树脂),有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲脂),玻璃钢(热固性树脂用玻璃纤维增强),尼龙(聚酰胺);英文名称:PA (聚酰胺)、PE(聚乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)等。
按塑料的分子结构分为:热固性塑料与热塑性塑料。热塑性塑料:具有线型分子链成支架型结构加热变软,冷却固化可逆的;热固性塑料:具有网状分子链结构加热软化,固化后不可逆。
按用途分为:通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料,指产量大,用途广。价格低廉的一类塑料。如:聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯,醛酚塑料,氨基塑料占塑料产量的60%;工程塑料,指机械性能高,可替代金属而作工程材料的一类,如:尼龙,聚磷酸脂,聚甲醛,ABS;特种塑料,如:环氧树脂。
三 塑料的性能
1、密度小、质量轻 :密度在1.0~104g/cm3之间,泡沫塑料为0.189g/cm;相当于钢的0.11和铝的0.5;
2、比强度高:钢的拉抻强度约为160MPa,而纤维增强塑料的拉伸强度为170~400MPa;是金属材料强度的1/10 。 玻璃钢强度更高。
3、化学稳定性高 对酸、碱和许多化学药品都有良好耐腐蚀性,聚四氟乙烯最高。
4、电气绝缘性能优良;
5、绝热性好;
6、易成型加工,比金属好;
7、不足:强度,刚度不如金属,不耐热。 100C以下热膨胀系数大,易蠕变,易老化。
8、其它——减摩、耐磨、减震、隔音。
四 热塑性塑料成型加工性能
1、吸湿性:吸水的(ABS.尼龙,有机中玻璃)懦水的(聚乙烯)含水量大,易起泡,需干燥。
2、塑料物态:有玻璃态、高弹态和粘流态。玻璃态:一般的塑料状态 TG 高于室温。高弹态:温度处于 TG ,高聚物变得像橡胶那样柔软,有弹性。粘流态:粘流化温度以上,高聚物相继出现,塑料流动性与粘性液体流动区域,塑料成型加工就在材料的粘流态进行。
3、流动性:塑料在一定温度压力作用下,能够充满模具型腔各部分的性能,称作流动性。流动性差,注射成型时需较大的压力;流动性太好,容易发生流涎及造成制件溢边。
4、流变性:高聚物在外力作用下产生流动性与变形的性质叫流变性。有牛顿型流体与非牛顿型流体。牛顿流体 :主要取决于流变形的剪切应力,剪切速率和绝对粘度。低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。
5、结晶性:冷凝时能否结晶。有无定型塑料与结晶型塑料。结晶型塑料:如尼龙,聚丙烯,聚乙烯,无定型塑料:如ABS。
6、热敏性与水敏性。
7、相熔性:熔融状态下,两种塑料能否相熔到一起,不能则会分层,脱皮。
8、应力开裂及熔体破裂。
9、热性能及冷却速度。
10、分子定向(取向)。
11、收缩性。
12、毒性,刺激性,腐蚀性。
五 塑料工业的发展
塑料工业发展历史,是随着石油工业发展应运而生的。概括说其发展四个阶段。
1、初创阶段 30年代以前,间歇法、小批量生产,如:酚醛、硝酸纤维素;
2、发展阶段 30年代,低密度热塑性塑料工业化,如:聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺;
3、飞跃发展 50年代中~60年代末,石油工业高速发展,聚合技术开拓,高密度聚乙烯、聚丙烯工业化,工程塑料聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰亚胺工业化,耐高温、高强度塑料出现,成型加工技术日趋完善;
4、稳定增长 70年代以来,塑料工业向着生产工艺自动化、连续化,产品系列化,开拓功能性塑料(共聚、交联、共混、复合、增强、填充、发泡等)发展。