塑膠定義
是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。
塑膠為合成的高分子化合物,可以自由改變形體樣式。塑膠是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的,它的主要成分是合成樹脂。
塑膠特性:
①大多數塑膠質輕,化學穩定性,不會鏽蝕;②耐衝擊性好;③具有較好的透明性和耐磨耗性;④絕緣性好,導熱性低;⑤一般成型性、著色性好,加工成本低;⑥大部分塑膠耐熱性差,熱膨脹率大,易燃燒;⑦尺寸穩定性差,容易變形;⑧多數塑膠耐低溫性差,低溫下變脆;⑨容易老化;⑩某些塑膠易溶於溶劑。
塑膠分類
塑膠高分子的結構基本有兩種類型:第一種是線型結構,具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物;第二種是體型結構,具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。有些高分子帶有支鏈,稱為支鏈高分子,屬於線型結構。有些高分子雖然分子間有交聯,但交聯較少,稱為網狀結構,屬於體型結構。
兩種不同的結構,表現出兩種相反的性能。線型結構(包括支鏈結構)高聚物由於有獨立的分子存在,故有彈性、可塑性,在溶劑中能溶解,加熱能熔融,硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由於沒有獨立的大分子存在,故沒有彈性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶脹,硬度和脆性較大。塑膠則兩種結構的高分子都有,由線型高分子製成的是熱塑性塑膠,由體型高分子製成的是熱固性塑膠。
【塑膠與其它材料比較有如下的特性】
〈1〉 耐化學侵蝕
〈2〉 具光澤,部份透明或半透明
〈3〉 大部份為良好絕緣體
〈4〉 重量輕且堅固
〈5〉 加工容易可大量生產,價格便宜
〈6〉 用途廣泛、效用多、容易著色、部份耐高溫
塑膠也區分為泛用性塑膠及工程塑膠,主要是用途的廣泛性來界定,如PE、PP價格便宜,可用在多種不同型態的機器上生產。工程塑膠則價格較昂貴,但原料穩性及物理物性均好很多,一般而言,其同時具有剛性與韌性兩種特性。
塑膠的優點
1、大部分塑膠的抗腐蝕能力強,不與酸、鹼反應。
2、塑膠製造成本低。
3、耐用、防水、質輕。
4、容易被塑製成不同形狀。
5、是良好的絕緣體。
6、塑膠可以用於製備燃料油和燃料氣,這樣可以降低原油消耗。
塑膠的缺點
1、回收利用廢棄塑膠時,分類十分困難,而且經濟上不合算。
2、塑膠容易燃燒,燃燒時產生有毒氣體。
3、塑膠是由石油煉製的產品製成的,石油資源是有限的。
【塑膠的成分】
我們通常所用的塑膠並不是一種純物質,它是由許多材料配製而成的。其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是塑膠的主要成分,此外,為了改進塑膠的性能,還要在聚合物中添加各種輔助材料,如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑等,才能成為性能良好的塑膠。
1、合成樹脂
合成樹脂是塑膠的最主要成分,其在塑膠中的含量一般在40%~100%。由於含量大,而且樹脂的性質常常決定了塑膠的性質,所以人們常把樹脂看成是塑膠的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑膠、酚醛樹脂與酚醛塑膠混為一談。其實樹脂與塑膠是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物,它不僅用於製造塑膠,而且還是塗料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑膠除了極少一部分含100%的樹脂外,絕大多數的塑膠,除了主要組分樹脂外,還需要加入其他物質。
2、填料
填料又叫填充劑,它可以提高塑膠的強度和耐熱性能,並降低成本。例如酚醛樹脂中加入木粉後可大大降低成本,使酚醛塑膠成為最廉價的塑膠之一,同時還能顯著提高機械強度。填料可分為有機填料和無機填料兩類,前者如木粉、碎布、紙張和各種織物纖維等,後者如玻璃纖維、硅藻土、石棉、炭黑等。
3、增塑劑
增塑劑可增加塑膠的可塑性和柔軟性,降低脆性,使塑膠易於加工成型。增塑劑一般是能與樹脂混溶,無毒、無臭,對光、熱穩定的高沸點有機化合物,最常用的是鄰苯二甲酸酯類。例如生產聚氯乙烯塑膠時,若加入較多的增塑劑便可得到軟質聚氯乙烯塑膠,若不加或少加增塑劑(用量<10%),則得硬質聚氯乙烯塑膠。
4、穩定劑
為了防止合成樹脂在加工和使用過程中受光和熱的作用分解和破壞,延長使用壽命,要在塑膠中加入穩定劑。常用的有硬脂酸鹽、環氧樹脂等。
5、著色劑
著色劑可使塑膠具有各種鮮艷、美觀的顏色。常用有機染料和無機顏料作為著色劑。
6、潤滑劑
潤滑劑的作用是防止塑膠在成型時不粘在金屬模具上,同時可使塑膠的表面光滑美觀。常用的潤滑劑有硬脂酸及其鈣鎂鹽等。
除了上述助劑外,塑膠中還可加入阻燃劑、發泡劑、抗靜電劑等,以滿足不同的使用要求。
【塑膠的分類】
一、按使用特性分類
根據名種塑膠不同的使用特性,通常將塑膠分為通用塑膠、工程塑膠和特種塑膠三種類型。
①通用塑膠
一般是指產量大、用途廣、成型性好、價格便宜的塑膠。通用塑膠有五大品種,即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯及ABS。它們都是熱塑性塑膠。
②工程塑膠
一般指能承受一定外力作用,具有良好的機械性能和耐高、低溫性能,尺寸穩定性較好,可以用作工程結構的塑膠,如聚醯胺、聚碸等。
在工程塑膠中又將其分為通用工程塑膠和特種工程塑膠兩大類。
通用工程塑膠包括:聚醯胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。
特種工程塑膠又有交聯型的非交聯型之分。交聯型的有:聚氨基雙馬來醯胺、聚三嗪、交聯聚醯亞胺、耐熱環氧樹指等。非交聯型的有:聚碸、聚醚碸、聚苯硫醚、聚醯亞胺、聚醚醚酮(PEEK)等
③特種塑膠
一般是指具有特種功能,可用於航空、航天等特殊套用領域的塑膠。如氟塑膠和有機矽具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用,增強塑膠和泡沫塑膠具有高強度、高緩衝性等特殊性能,這些塑膠都屬於特種塑膠的範疇。
a.強塑膠:增強塑膠原料在外形上可分為粒狀(如鈣塑增強塑膠)、纖維狀(如玻璃纖維或玻璃布增強塑膠)、片狀(如雲母增強塑膠)三種。按材質可分為布基增強塑膠(如碎布增強或石棉增強塑膠)、無機礦物填充塑膠(如石英或雲母填充塑膠)、纖維增強塑膠(如碳纖維增強塑膠)三種。
b.泡沫塑膠:泡沫塑膠可以分為硬質、半硬質和軟質泡沫塑膠三種。硬質泡沫塑膠沒有柔韌性,壓縮硬度很大,只有達到一定應力值才產生變形,應力解除後不能恢復原狀;軟質泡沫塑膠富有柔韌性,壓縮硬度很小,很容易變形,應力解除後能恢復原狀,殘餘變形較小;半硬質泡沫塑膠的柔韌性和其他性能介於硬質他軟質泡沫塑膠之間。
塑膠疲勞極限
在疲勞試驗中,應力交變循環大至無限次而試樣仍不破損時的最大應力叫疲勞極限。
註:許多塑膠事實上並不存在疲勞極限,為此,特用循環次數達到107至108次而試樣尚有50%不破壞情況下的應力表示疲勞極限。