【正文】 塑料的性能與應(yīng)用 塑料概述 ? 一、塑料的定義 ? 塑料是一種具有可塑性的人造高分子有機(jī)化合物 (樹脂 ). ? 塑料是指以有機(jī)合成樹脂為主要成分 ,加入或不加入其他配合材料 (助劑 )而構(gòu)成的人造材料 .它通常在加熱、加壓條件下可塑制成具有一定形狀的器件 . ? 所謂可塑性 ,是指象黏土那樣 ,加力就變形 ,而撤除外力之后不恢復(fù)原狀的性質(zhì) .所謂彈性 (彈力 ),是指施加一定程度的力就變形 ,但撤去所施加的力則恢復(fù)原狀 ,這種性質(zhì)叫彈性 (例如 :橡膠 ),具有彈性的物體叫做彈性體 (如 :松緊帶 )。塑料就是利用這種加熱時(shí)所產(chǎn)生的可塑性 ,加工成各種形狀的 . ? 二、塑料的來源 ? 塑料是由低分子有機(jī)化合物 (如 :乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙烯醇等 )在一定條件下聚合而成的高分子有機(jī)化合物 (聚合物 ).構(gòu)成塑料的分子 ,由于分子量都有在 10000以上的高分子 ,所以說塑料是高分子化合物 (高聚物 ).一般塑料分子中都含有碳 (C)原子和氫 (H)原子 ,有的塑料分子結(jié)構(gòu)中含有少量氧 (O)、硫(S)原子 .塑料的基本原料是低分子碳、氫化合物 ,它是從石油、天然氣或煤裂解物中提煉和合成出來的人造樹脂 . 三、塑料的發(fā)展過程 ? 不同塑料的開發(fā)生產(chǎn)時(shí)間 : ? 19201933:聚苯乙烯 (PS)、聚氯乙烯 (PVC)、聚乙烯 (PE)、乙烯 醋酸乙烯酯共聚物 (EVA)、聚丙烯 (PP) ? 1935:丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 (ABS) ? 1939:聚對(duì)苯二甲酸乙烯共聚物 (ABS) ? 1949:聚酰胺 (Nylon) ? 1950:聚甲基丙烯酸甲酯 (Acrylic) ? 1956:聚甲醛 (POM) ? 1958:聚碳酸酯 (PC) ? 1964:聚氧化二甲亞苯 (PPO) ? 1965:聚砜 (PSF) ? 1975:聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) ? 1985:液晶塑料 (LCP) ? 1994:改性為注塑級(jí)的 PET(PETG) ? 1995:超彈性聚甲醛 (TPOM) ? 1996:透明硬質(zhì)聚氯乙烯 ? 自欺欺人 1960后以后 ,塑料的應(yīng)用和加工技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展 . 四、塑料的分類 ? 目前 ,塑料已發(fā)展到 300多種 ,最常用的塑料有十幾種 . ? 按塑料的應(yīng)用領(lǐng)域分類 ? 一般分為通用塑料和工程塑料 : ? 通用塑料只可作為一般非結(jié)構(gòu)性材料使用 ,其產(chǎn)量大、價(jià)格相對(duì)低廉、性能一般 ,多用于制做日用品 .(如 :PE、 PP、 PVC、 PS、 PMMA、 EVA等 ) ? 工程塑料是指具有較高力學(xué)性能及耐高溫、耐腐蝕 ,可以作為結(jié)構(gòu)性材料 ,具有優(yōu)異的綜合性能 (包括 :機(jī)械性能、電性能、耐熱性能、耐化學(xué)性能等 ),可在較寬闊的溫度范圍內(nèi)和較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能良好地保持這種性能 ,并能在承受機(jī)械應(yīng)力和較為苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中長(zhǎng)期使用 .被公認(rèn)的七大工程塑料為 :ABS、PC、 POM、 PA、 PET、 PBT、 PPO等 ,工程塑料的產(chǎn)量相對(duì)較少 ,價(jià)格較貴 .另外 ,還有功能塑料 (如 :LCP、人造器官等 )、納米塑料、降解塑料等 . ? 按塑料的結(jié)晶形態(tài)分類 ? 一般分為結(jié)晶性塑料和無定形塑料 ? 結(jié)晶性塑料是指在適當(dāng)?shù)臈l件下 ,分子能產(chǎn)生某種幾何結(jié)構(gòu)的塑料 (如 :PE、 PP、PA、 POM、 PET、 PBT等 ),大多數(shù)的屬于部分結(jié)晶態(tài) .無定形塑料是指分子形狀和分子相互排列不呈晶體結(jié)構(gòu)而呈無序狀態(tài)的塑料 (如 :ABS、 PC、 PVC、PS、 PMMA、 EVA、 AS等 ),非結(jié)晶性塑料在各個(gè)方向上表現(xiàn)的的力學(xué)特性是相同的 (各向同性 ). 按其受熱時(shí)所呈現(xiàn)的基本行為分類 ? 一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料 ? 熱塑性塑料是指在特定的溫度范圍內(nèi) ,能反復(fù)加熱軟化和冷卻變硬的塑料 (如 :ABS、 PP、 POM、 PC、 PS、 PVC、PA、 PMMA等 ),它可以再回收利用 .熱固性塑料是指受熱后成為不熔的物質(zhì) ,再次受熱不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料 (如 :酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、聚胺酯、發(fā)泡聚苯乙烯等 ). ? 按塑料的透光性分類 ? 一般分為透明塑料半透明塑料和不透明塑料 . ? 透光率在 88％以上的塑料稱為透明塑料 (如 :PMMA、 PS、PC、 Z聚酯等 ),常用的半透明塑料有 :PP、 PVC、 PE、AS、 PET、 MBS、 PSF等 ,不透明的塑料主要有 POM、 PA、ABS、 HIPS、 PPO等 . 按塑料的硬度分類 ? 一般分為硬質(zhì)塑料、半硬質(zhì)塑料、和軟質(zhì)塑料 ? 常見硬質(zhì)塑料有 :ABS、 POM、 PS、 PMMA、 PC、 PET、PBT、 PPO等 。 ? 半硬質(zhì)塑料有 :PP、 PE、 PA、 PVC等 。 ? 軟質(zhì)塑料有 :軟 PVC、 K膠 (BS)、 TPE、 TPR、 EVA、 TPU等 . ? 按塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 ? A、聚烯烴類 (如 :LDPE、 MDPE、 HDPE、 LLDPE、UHMWPE、 PP等 ) ? B、聚苯乙烯類 (如 :PS、 AS、 BS、 ABS、 MBS、 HIPS等 ) ? C、聚酰胺類 (如 :PA PA6 PA6 PA1010等 ) ? D、聚醚類 (如 :PC、 POM、 PSF、 PPO等 ) ? E、聚酯類 (如 :PBT、 PET等 ) ? F、丙烯酸酯類 (如 :PMMA) 五、塑料的物理性能 ? (密度 ) ★ ? 塑料的比重是在一定的溫度下 ,秤量試樣的重量與同體積水的重量之比值 ,單位為 g/cm3,常用液體浮力法作測(cè)定方法 . ? ★ ? 塑料的吸水性是指規(guī)定尺寸的試樣浸入一定溫度 (25177。 2)℃ 的蒸餾水中 ,經(jīng)過 24小時(shí)后所吸收的水份量 。吸收水份后影響其尺寸及形狀 ,吸水率用重量表達(dá)時(shí) ,常以％表示 . ? ? 透氣性是指一定厚度的塑料薄膜在一個(gè)大氣壓力下 ,一平方米的面積中 ,在 24小時(shí)內(nèi)所透過氣體的體積 (cm3)值 ,但透氣量與薄臘厚度、面積、時(shí)間、溫度、氣壓差值等有關(guān) . ? ? 透濕性是指水蒸氣對(duì)塑料薄膜的透過情況 ,基本原理及定義與透氣性相同 . ? ? 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比稱為透光度 。在入射光方向上的散射光對(duì)所有透射光之比 ,稱霧度或混濁度 .霧度通常是半透明的 ,并對(duì)射入光有漫透的性質(zhì) . ? ? 拉伸強(qiáng)度是指在規(guī)定 的試驗(yàn)溫度、濕度和拉伸速度下 ,沿試樣的縱軸方向施加拉伸載荷 ,測(cè)定試樣破壞時(shí)的最大載荷 . ? ? 壓縮強(qiáng)度是指在試樣上施加壓縮載荷至破裂 (對(duì)脆性材料而言 )或產(chǎn)生屈服的強(qiáng)度 (對(duì)非脆性材料而言 ). ? ? 彎曲強(qiáng)度是指試樣在兩個(gè)支點(diǎn)上 ,施加集中載荷 ,使試樣變形或直至破裂時(shí)的強(qiáng)度 . ? ? 沖擊強(qiáng)度是指試樣受沖擊破斷時(shí) ,單位面積上所消耗的焦耳 ,對(duì)于某些沖擊強(qiáng)度高的塑料 ,常在試樣中間開有規(guī)定尺寸之缺口 ,這樣可以降低它在破斷時(shí)所需要的焦耳 . ? 不同的試件可用不同的試驗(yàn)方法 :落球式?jīng)_擊試驗(yàn)、高速拉伸沖擊試驗(yàn) . ? ? 摩擦系數(shù)是指摩擦力與正壓力之比值 .在試樣上加一個(gè)正壓力 ,測(cè)定試樣剛性運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)和靜比值 . ? ? 磨耗是指塑料在摩擦過程中 ,微粒從摩擦表面不斷分離 ,引起摩擦件尺寸不斷地改變的機(jī)械性破壞過程 ,也有稱為磨損或磨蝕 . ? ? 塑料硬度是指塑料抵抗其他硬物體壓入的性能 ,通用的有洛氏硬度和肖氏硬度兩種 . ? 肖氏硬度是指在規(guī)定的壓力、時(shí)間下計(jì)算壓痕器的壓針?biāo)鶋喝氲纳疃?. ? 肖氏壓痕器可分為兩類 ,即 :A、 D型 .施加負(fù)荷重量為 、 ,壓下時(shí)間為 15秒 ,A型適用于軟質(zhì)塑料 ,D型適用于半硬質(zhì)塑料 。當(dāng)用 A型 ,測(cè)出超過 95%量程時(shí) ,應(yīng)改用 D型 ,當(dāng) D型測(cè)出超過 95%量程時(shí) ,則需要改用洛氏壓痕 . ? ? 疲勞強(qiáng)度是指在一個(gè)靜態(tài)破壞力而有小量交變循環(huán)的環(huán)境下 ,使塑料破壞的強(qiáng)度 。疲勞載荷來源有拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等。 ? ★ ? 蠕變是指在一定的溫度、濕度條件下 ,塑料在固定的外力持續(xù)作用下 ,隨時(shí)間變化所表現(xiàn)出的特征 ,這種變形的特征隨增加載荷而增加 ,隨減少載荷而減少 ,其變形亦逐漸恢復(fù) .蠕變的來源有拉伸蠕變、壓縮蠕變、彎曲蠕變等 . ? ? 持久強(qiáng)度是指塑料長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受靜載荷的能力由高而降低的時(shí)間函數(shù) .例如 :未經(jīng)載荷前的塑料強(qiáng)度是 1000小時(shí) ,而載荷后可能只有其 50%至70%之間 . ? ? 線膨脹系數(shù)是指溫度升高 1攝氏度時(shí) ,每一厘米的塑料伸長(zhǎng)的厘米數(shù) .塑料的線膨脹系數(shù)一般是鋼材的十倍左右 . ? ? 比熱是指 1克塑料升高難 1攝氏度時(shí) ,所需要的熱量單位 . ? ? 導(dǎo)熱系數(shù)是指某一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位 .塑料的導(dǎo)熱系數(shù)很小 ,僅為鋼材的百分之一左右 ,所以是良好的絕熱材料 . ? ? 塑料耐熱性是反映塑件溫度與變形量之間關(guān)系的特性 ,耐熱性對(duì)溫度有關(guān)的塑件更為重要 . ? ★ ? 塑料由熔融可流動(dòng)溫度降低至固態(tài)時(shí)的溫度稱為玻璃化溫度 ,此時(shí)分子鏈段基本上不能運(yùn)動(dòng) ,鏈節(jié)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)扣緊也很困難 ,只有原子之間的少許移動(dòng)拉伸及有普通的彈性變形 ,所以此時(shí)的塑料會(huì)有很大的脆性 . ? ? 當(dāng)對(duì)于一定低溫下的塑料施加壓力時(shí) ,在很小變形下它就會(huì)破壞 ,此溫度就是脆化溫度 . ? ★ ? 分解溫度是指塑料在受熱時(shí)大分子鏈斷裂時(shí)的溫度 ,同時(shí)是鑒定塑料耐熱性的指標(biāo)之一 。當(dāng)熔料溫度超過分解溫度時(shí) ,大部分熔料會(huì)呈現(xiàn)發(fā)黃的顏色 ,且制品的強(qiáng)度會(huì)大大降低 . ? ★ ? 熔融指數(shù) (MFI)MI是指熱塑性塑料在一定溫度和壓力下 ,熔體在 10分鐘時(shí)間內(nèi)通過測(cè)試器的小孔所流出的熔料重量 ,單位是以克 /10分鐘表示 . ? ? 塑料的耐燃燒性是用燃燒速率 (燃燒時(shí)間內(nèi)試樣的燃燒長(zhǎng)度 )和燃燒失重率 (燃燒前后重量之差的百分率 )之比來表示的 ,由起火時(shí)間燃燒至自燃時(shí)間及熄滅時(shí)間 ,亦可作為耐燃燒性能的參考數(shù) . ? ? 迅速將電壓升高到某一極限值 ,停留一段時(shí)間 ,塑料試樣被擊穿 ,稱此時(shí)的電壓值為試樣能經(jīng)受的耐電壓 . ? ? 塑料的耐老化性是指在使用、貯存和加工過程中 ,由于受到光、熱、氧、水、生物、應(yīng)力等外來因素的作用 ,引起化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞而使原有的優(yōu)良性能有所下降的現(xiàn)象 .研究塑料的老化性是為了提高它的穩(wěn)定性 ,延長(zhǎng)其使用壽命 . ? ? 塑料的耐化學(xué)性是指塑料在化學(xué)介質(zhì)中是否受到腐蝕 ,評(píng)定的依據(jù)通常是塑料在介質(zhì)中一定時(shí)間后的重量、體積、強(qiáng)度、色澤等的變化程度 . ? ★ ? 成型收縮是指熱塑性塑料在模具中成型時(shí) ,冷卻后脫模出的成型品 ,必有收縮現(xiàn)象 ,即成型品小于模腔尺寸 . ? 六、塑料的幾種常見加工方法 : ? A、注塑成型 B、吹塑成型 C、吸塑成型 ? D、擠出成型 E、壓延成型 F、層積成型 ? G、吹薄成型 H、拉絲成型 ? 七、塑料的特性 ? : ? (1)易于加工、易于制造 (易于成型 ) ? 即使制品的幾何形狀相當(dāng)復(fù)雜 ,只要能從模具中脫模 ,都比較容易制作 .因而其效率遠(yuǎn)勝于金屬加工 ,特別是注塑成型制品 ,經(jīng)過一道工序 ,即可制造出很復(fù)雜的成品 . ? (2)可根據(jù)需要隨意著色 ,或制成透明制品 ? 利用塑料可制作五光十色、透明美麗的制品 ,尚可任意著色的特性 ,可提高其商品價(jià)值 ,并給人一種明快的感覺 . ? (3)可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度的產(chǎn)品 ? 與金屬、陶瓷制品相比 ,質(zhì)量輕、機(jī)械性能好 ,比強(qiáng)度 (強(qiáng)度與密度的比值 )高 ,故可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度制品 .特別是填充玻璃纖維后 ,更可提高其強(qiáng)度 . ? 另外 ,由于塑料質(zhì)量輕 ,可節(jié)約能源 ,故其制品亦日趨輕量化 . ? (4)不生銹、不易腐蝕 ? 塑料一般耐各種化學(xué)藥品的腐蝕 ,不會(huì)象金屬那樣易生銹或受到腐蝕 .使用時(shí)不必?fù)?dān)心酸、堿、鹽、油類、藥品、潮濕及霉菌等的侵蝕 . ? (5)不易傳熱、保溫性能好 ? 由于塑料比熱大 ,熱導(dǎo)率小 ,不易傳熱 ,故其保溫及隔熱效果良好 . ? (6)既能制做導(dǎo)電部件 ,又能制作絕緣產(chǎn)品 ? 塑料本身是很好的絕緣物質(zhì) ,目前可以說沒有哪一種電氣制品不使用塑料的 .但如果在塑料中填充金屬粉末或碎屑加以成型 ,也可制成導(dǎo)電良好的產(chǎn)品 . ? (7)減震、消音性能優(yōu)良 ,透光性好 ? 塑料具有優(yōu)良的減震、消音性能 。透明塑料 (如 :PMMA、 PS、 PC等 )可制作透明的塑料制品 (如 :鏡片、標(biāo)牌、罩板等 ). ? (8)產(chǎn)品制造成本低 ? 塑料原料本身雖然不那么便宜 ,但如 (1)項(xiàng)所述 ,由于塑料易于加工 ,設(shè)備費(fèi)用比較低廉 ,所以能降低產(chǎn)品成本 . ? (1)耐熱性差、易于燃燒 ? 這是塑料最大的缺點(diǎn) ,與金屬和玻璃制品相比 ,其耐熱性遠(yuǎn)為低劣 ,溫度稍高 ,就會(huì)變形 ,而且易于燃燒 .燃燒時(shí)多數(shù)塑料能產(chǎn)生大量的熱、煙和有毒氣體 。即使是熱固性樹脂 ,超過 200攝氏度也會(huì)冒煙 ,并產(chǎn)生剝落