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第二節(jié) 塑料的組成及分類

一、塑料的組成

塑料是以合成樹脂為主要成分，再加入改善其性能的各種各樣的添加劑（也稱助劑）制成的。在塑料中，樹脂起決定性的作用，但也不能忽略添加劑的作用。

（1）樹脂

樹脂是塑料中最重要的成分，它決定了塑料的類型和基本性能（如熱性能、物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等）。在塑料中，它聯(lián)系或膠黏著其它成分，并使塑料具有可塑性和流動(dòng)性，從而具有成型性能。

樹脂包括天然樹脂和合成樹脂。在塑料生產(chǎn)中，一般都采用合成樹脂。

（2）填充劑

填充劑又稱填料，是塑料中的重要的但并非每種塑料必不可少的成分。填充劑與塑料中的其它成分機(jī)械混合，它們之間不起化學(xué)作用，但與樹脂牢固膠黏在一起。

填充劑在塑料中的作用有兩個(gè)：一是減少樹脂用量，降低塑料成本；二是改善塑料某些性能，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。在許多情況下，填充劑所起的作用是很大的，例如聚乙烯、聚氯乙烯等樹脂中加入木粉后，既克服了它的脆性，又降低了成本。用玻璃纖維作為塑料的填充劑，能使塑料的力學(xué)性能大幅度提高，而用石棉作填充劑則可以提高塑料的耐熱性。有的填充劑還可以使塑料具有樹脂所沒有的性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等。

常用的填充劑有木粉、紙漿、云母、石棉、玻璃纖維等。

（3）增塑劑

有些樹脂(如硝酸纖維、醋酸纖維、聚氯乙烯等)的可塑性很小，柔軟性也很差，為了降低樹脂的熔融粘度和熔融溫度，改善其成型加工性能，改進(jìn)塑件的柔韌性、彈性以及其它各種必要的性能，通常加入能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物，這類物質(zhì)稱為增塑劑。

在樹脂中加入增塑劑后，增塑劑分子插入到樹脂高分子鏈之間，增大了高分子鏈間的距離，因而削弱了高分子間的作用力，使樹脂高分子容易產(chǎn)生相對(duì)滑移，從而使塑料在較低的溫度下具有良好的可塑性和柔軟性。例如，聚氯乙烯樹脂中加入鄰苯二甲酸二丁酯，可變?yōu)橄裣鹉z一樣的軟塑料。

加入增塑劑在改善塑料成型加工性能的同時(shí)，有時(shí)也會(huì)降低樹脂的某些性能，如硬度、抗拉強(qiáng)度等，因此添加增塑劑要適量。

對(duì)增塑劑的要求：與樹脂有良好的相溶性；揮發(fā)性小，不易從塑件中析出；無毒、無色、無臭味；對(duì)光和熱比較穩(wěn)定；不吸濕。

（4）著色劑

為使塑件獲得各種所需色彩，常常在塑料組分中加入著色劑。著色劑品種很多，但大體分為有機(jī)顏料、無機(jī)顏料和染料三大類。有些著色劑兼有其他作用，如本色聚甲醛塑料用碳黑著色后能在一定程度上有助于防止光老化。

對(duì)著色劑的一般要求是：著色力強(qiáng)；與樹脂有很好的相溶性；不與塑料中其它成分起化學(xué)反應(yīng)；成型過程中不因溫度、壓力變化而分解變色，而且在塑件的長(zhǎng)期使用過程中能夠保持穩(wěn)定。

（5）穩(wěn)定劑

為了防止或抑制塑料在成型、儲(chǔ)存和使用過程中，因受外界因素（如熱、光、氧、射線等）作用所引起的性能變化，即所謂"老化"，需要在聚合物中添加一些能穩(wěn)定其化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。

對(duì)穩(wěn)定劑的要求：對(duì)聚合物的穩(wěn)定效果好，能耐水、耐油、耐化學(xué)藥品腐蝕，并與樹脂有很好的相溶性，在成型過程中不分解、揮發(fā)小、無色。

穩(wěn)定劑可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑等。常用的穩(wěn)定劑有硬脂酸鹽類、鉛的化合物、環(huán)氧化合物等。

（6）固化劑

固化劑又稱硬化劑、交聯(lián)劑。成型熱固性塑料時(shí)，線型高分子結(jié)構(gòu)的合成樹脂需發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成體型高分了結(jié)構(gòu)。添加固化劑的目的是促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)。如在環(huán)氧樹脂中加入乙二胺、三乙醇胺等。

塑料的添加劑還有發(fā)泡劑、阻燃劑、防靜電劑、導(dǎo)電劑和導(dǎo)磁劑等。并不是每一種塑料都要加入全部這些添加劑，而是依塑料品種和塑件使用要求按需要有選擇地加入某些添加劑。

二、塑料的分類

塑料的品種較多，分類的方式也很多，常用的分類方法有以下兩種：

（1）根據(jù)塑料中樹脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分類，可將塑料分成兩大類:熱塑性塑料和熱固性塑料。

a）熱塑性塑料

這種塑料中樹脂的分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)。它在加熱時(shí)可塑制成一定形狀的塑件，冷卻后保持己定型的形狀。如再次加熱，又可軟化熔融，可再次制成一定形狀的塑件，如此可反復(fù)多次。在上述過程中一般只有物理變化而無化學(xué)變化。由于這一過程是可逆的，在塑料加工中產(chǎn)生的邊角料及廢品可以回收粉碎成顆粒后重新利用。

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、有機(jī)玻璃、聚砜、氟塑料等都屬熱塑性塑料。

b）熱固性塑料

這種塑料在受熱之初分子為線型結(jié)構(gòu)，具有可塑性和可溶性，可塑制成為一定形狀的塑件。當(dāng)繼續(xù)加熱時(shí)，線型高聚物分子主鏈間形成化學(xué)鍵結(jié)合(即交聯(lián))，分子呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子最終變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，變得既不熔融，也不溶解，塑件形狀固定下來不再變化。在成型過程中，既有物理變化又有化學(xué)變化。由于熱固性塑料上述特性，故加工中的邊角料和廢品不可回收再生利用。

如：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料、有機(jī)硅塑料、硅酮塑料等屬于熱固性塑料。

（2）根據(jù)塑料性能及用途分類

a）通用塑料

這類塑料是指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)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種，它們的產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的一半以上，構(gòu)成了塑料工業(yè)的主體。

b）工程塑料

這類塑料常指在工程技術(shù)中用作結(jié)構(gòu)材料的塑料。除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度外，這類塑料還具有很好的耐磨性、耐腐蝕性、自潤(rùn)滑性及尺寸穩(wěn)定性等。它們具有某些金屬特性，因而現(xiàn)在越來越多地代替金屬作某些機(jī)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）增強(qiáng)塑料

在塑料中加入玻璃纖維等填料作為增強(qiáng)材料，以進(jìn)一步改善材料的力學(xué)性能和電性能，這種新型的復(fù)合材料通常稱為增強(qiáng)塑料。它具有優(yōu)良的力學(xué)性能，比強(qiáng)度和比剛度高。增強(qiáng)塑料分為熱塑性增強(qiáng)塑料和熱固性增強(qiáng)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、聚酰亞胺塑料、有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、導(dǎo)熱塑料以及為某些專門用途而改性得到的塑料。

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