1、塑料的組成 我們通常所用的塑料并不是一種純物質,它是由許多材料配制而成的。塑料是以合成樹脂為主要原料,加入必要的添加劑,在一定的溫度和壓力條件下,塑制而成的具有一定塑性的材料。塑料的主要成分是高分子聚合物(或稱合成樹脂);塑料的性質主要由樹脂決定的。此外,為了改進塑料的性能,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料。1.合成樹脂由人工合成的一類高分子聚合物,為粘稠液體或加熱可軟化的固體,受熱時通常有熔融或軟化的溫度范圍,在外力作用下可呈塑性流動狀態,某些性質與天然樹脂相似。合成樹脂最重要的應用是制造塑料。為便于加工和改善性能,常添加助劑,
2、有時也直接用于加工成形,故常是塑料的同義語。合成樹脂種類繁多。按主鏈結構有碳鏈、雜鏈和非碳鏈合成樹脂;按合成反應特征有加聚型和縮聚型合成樹脂。實際應用中,常按其熱行為分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。生產合成樹脂的原料來源豐富,早期以煤焦油產品和電石碳化鈣為主,現多以石油和天然氣的產品為主,如乙烯、丙烯、苯、甲醛及尿素等。合成樹脂的生產方法采用本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、熔融聚合和界面縮聚等。合成樹脂是將有機原料用化學方法人工合成而得的一類具有類似天然樹脂性能的高分子量的聚合物,是一種無定形的半固體或固體有機物。在合成樹脂中加入適量的添加劑(增塑劑、穩定劑等),在一定的壓力和溫度下加工,
3、就成為塑料。塑料經過吹塑、擠壓、延伸、注射等方法加工成形,即成為各種塑料制品。合成樹脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40100。由于含量大,而且樹脂的性質常常決定了塑料的性質,所以人們常把樹脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹脂與酚醛塑料混為一談。其實樹脂與塑料是兩個不同的概念。合成樹脂與塑料的區別為:樹脂指未加工的原始聚合物,塑料則指成形加工后的合成材料及其制品。廣義上講,合成樹脂還是合成纖維、涂料和膠粘劑、絕緣材料的基礎材料。按主鏈結構有碳鏈、雜鏈和非碳鏈合成樹脂之分;按合成反應特征有加聚型和縮聚型合成樹脂之分;但一般常按加熱成形后的性能變化,將其劃分
4、為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET等)、ABS樹脂、聚甲醛(POM)、聚砜(PSF)、聚氯乙烯等。熱固性樹脂有酚醛和脲醛樹脂,環氧樹脂,氟樹脂,不飽和聚酯和聚胺酯、 呋喃樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、丁苯樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺樹脂等。2.填料填料又叫填充劑,它可以提高塑料的強度和耐熱性能,并降低成本。例如酚醛樹脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成為最廉價的塑料之一,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,后者如玻璃纖維、硅藻土、石棉
5、、炭黑等。3.增塑劑凡添加到聚合物體系中能使聚合物體系的塑性增加的物質都可以叫做增塑劑。增塑劑的主要作用是削弱聚合物分子之間的次價健,即范德華力,從而增加了聚合物分子鏈的移動性,降低了聚合物分子鏈的結晶性,即增加了聚合物的塑性,表現為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降,而伸長率、曲撓性和柔韌性提高。增塑劑可增加塑料的可塑性和柔軟性,降低脆性,使塑料易于加工成型。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料時,若加入較多的增塑劑便可得到軟質聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑劑(用量10),則得硬質聚氯乙烯塑料。增塑劑的品
6、種繁多,在其研究發展階段,其品種曾多達1000種以上,作為商品生產的增塑劑不過200多種,而且以原料來源于石油化工的鄰苯二甲酸酯為最多。增塑劑的分類方法很多。根據分子量的大小可分為單體型增塑劑和聚合型增塑劑;根據物狀可分為液體增塑劑和固體增塑劑;根據性能可分為通用增塑劑、耐寒增塑劑、耐熱增塑劑、阻燃增塑劑等;根據增塑劑化學結構分類是常用的分類方法。根據化學結構可分為:(1)鄰苯二甲酸酯(如: DBP、DOP、DIDP)(2)脂肪族二元酸酯(如: 己二酸二辛酯DOA、 癸二酸二辛酯DOS)(3)磷酸酯(如:磷酸三甲苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP)(4)環氧化合物(如:環氧化大豆油、環氧油酸丁酯
7、)(5)聚合型增塑劑(如:己二酸丙二醇聚酯)(6)苯多酸酯(如: 1,2,4偏苯三酸三異辛酯)(7)含氯增塑劑(如: 氯化石蠟、五氯硬酯酸甲酯)(8)烷基磺酸酯(9)多元醇酯(10)其它增塑劑一種理想的增塑劑應具有如下性能:(1)與樹脂有良好的相溶性;(2)塑化效率高;(3)對熱光穩定;(4)揮發性低;(5)遷移性小;(6)耐水、油和有機溶劑的抽出;(7)低溫柔性良好;(8)阻燃性好;(9)電絕緣性好;(10)無色、無味、無毒;(11)耐霉菌性好;(12)耐污染性好;(13)增塑糊粘度穩定性好;(14)價廉。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
8、在塑料中加入穩定劑。常用的有硬脂酸鹽、環氧樹脂等。5.著色劑任何可以使物質顯現設計需要顏色的物質都稱為著色劑,它可以是有機或無機的,可以是天然的或合成的。塑料著色劑是為了美化和裝飾塑料而在物料中加入的含色料的添加劑。按來源分為化學合成色素和天然色素兩類。常用有機染料和無機顏料作為著色劑。我國允許使用的化學合成色素有:莧菜紅、胭脂紅、赤蘚紅、新紅、檸檬黃、日落黃、 靛藍、亮藍,以及為增強上述水溶性酸性色素在油脂中分散性的各種色素。我國允許使用的天然色素有:甜菜紅、紫膠紅、越桔紅、辣椒紅、紅米紅等45種。著色劑可使塑料具有各種鮮艷、美觀的顏色。6.潤滑劑潤滑劑的作用是防止塑料在成型時粘在金屬模具上,同時可使塑料的表面光滑美觀。常用的潤滑劑有硬脂酸及其鈣鎂鹽等。7.抗氧劑防止塑料在加熱成型或在高溫使用過程中受熱氧化,而使塑料變黃、開裂等。除了上述助劑外,塑料中還可加入阻燃劑、發泡劑、抗靜電劑等,以滿足不同的使用要求。