塑料是我们日常生活中随处可见的一种材料,比如电视机、冰箱、空调、洗衣机、电饭煲的外壳,厨房的塑料盆、保鲜膜等以及建筑工地的管材都是塑料制品,那你了解这些塑料的组成、种类及性能吗?
一、塑料的组成
塑料是一种以合成或天然的高分子化合物(树脂)为主要成分,在一定的温度和压力条件下,可塑制成一定形状,当外力解除后,在常温下仍能保持其形状不变的材料。塑料的主要成分是合成树脂,其中还有许多特定的添加剂,主要成分如下:
(1)合成树脂
合成树脂(简称树脂),是人工合成的高分子化合物,又称高聚物,它是塑料中最基本、最重要的组成成分,约占塑料质量的40-100,它决定了塑料的基本性质。在塑料中,树脂的主要作用是将各种添加剂粘结成一个整体,并使之具有一定的物理、力学性能和化学性能。
(2)添加剂
添加剂主要包括填充剂、稳定剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、固化剂、阻燃剂等。
二、塑料的分类
塑料种类很多,大约有300多种,常用塑料为30多种。其分类方法很多,通常有以下三种分类方法:
1、按受热、冷却时树脂呈现的特性分类
根据成型工艺性能,塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。
(1)热塑性塑料 这类塑料中树脂的分子借结构是线性或支链型结构,是以聚合反应得到的树脂为基础制得的。它在加热时可以熔融,只发生物理变化,冷却后塑制成一定形状,再次加热,又可以熔融,可再次成型。按照热塑性塑料在冷却过程中是否发生结晶,又可以分为结晶型塑料和非晶型塑料。常用的结晶型热塑性塑料主要有聚乙烯、聚丙烯,聚酰胺等;常用的非晶型热塑性塑料有聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等。
(2)热固性塑料 是在加热、加压、固化剂或紫外光作用下,进行化学反应,交联固化成为不熔不溶物质的一类树脂,热固性塑料既不溶解也不融化,塑件形状固定下来后不再改变,不具有可塑性。热固性塑料的特点是质地坚硬,耐热性好,尺寸比较稳定,不溶于溶剂。常见的热固性塑料有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂以及三聚氰胺类树脂等品种。
2、按照用途分
按照塑料用途可为通用塑料、工程塑料、特种工程塑料。塑料的品种不一样,用途也各有不同,通常是根据不同产品的需要来确定使用哪一种塑料。
(1)通用塑料 指产量大、用途广且价廉的塑料。全世界公认的有六大品种:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。他们的总产量占全世界塑料总量的80以上。
(2)工程塑料 这类塑料在工程技术中常作为结构材料来使用,他们的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能及尺寸稳定性均较高,尤其具有某些金属特性,因而被逐步用来代替金属制作某些机械零部件。常用的有ABS、聚酰胺(俗称尼龙)聚碳酸酯、聚甲醛、有机玻璃等。
(3)特殊功能塑料 这是一类具有特殊性能的塑料,如用于医药、光敏及液晶方面的氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂、导电塑料、导磁塑料等。
3、按塑料成型方法分为注射、挤出、吹塑塑料,模压塑料、层压塑料等。
三、塑料的性能与用途
和其他材料相比,塑料具有许多优点:
(1)密度小、质量轻 塑料密度一般在0.8-2.2g/cm3之间,只有钢的1/5、铝的1/2,更有些塑料比水还轻。由于其密度小,对于力求减轻自重的机械设备如车辆、船舶、飞机、航天而言,具有重要意义。
(2)比强度和比刚度高 虽然塑料的绝对强度不如金属高,但因其密度小,所以比强度、比刚度比一般刚才要高出2倍左右。由于这一特性,故在某些场合具有重要意义。如由碳纤维和硼纤维增强的塑料可代替铝合金和钛合金用于制造飞机、人造卫星上的零部件。
(3)化学稳定性好 绝大多数塑料都具有良好的耐酸、碱、盐、水和气体的性能,一般条件下不发生化学反应。因此,塑料在化工设备及防腐设备中广泛使用,最常见的硬质聚氯乙烯管道与容器被广泛用于防腐领域及建筑给水、排水工程中。
(4)电气性能优良 几乎所有的塑料都具有优越的电气绝缘性和极低的介质损耗性,可与陶瓷和橡胶媲美,因此被广泛的用于电力、电机和电子工业中作为绝缘材料,如电线电缆、插座、电器外壳等。
(5)减磨、耐磨和自润滑性好 大多数塑料的摩擦因数都很小,耐磨性好,所以可以制成齿轮、凸轮、和滑轮等机械零件。
(6)成型和着色性好 塑料的着色比较容易,可根据需要染成各种颜色。
(7)光学性能好 不加添加剂的塑料大多可以制成透光性良好的制品,如有及玻璃、聚苯乙烯等。
(8)多种防护性能 塑料还具有防潮、防透气、防振、防辐射等防护性能。
塑料虽然优点多,但与金属材料相比,也还有一些不足。例如,耐热性比金属材料差,一般塑料仅能在100℃以下使用,只有少数工程塑料可在200℃左右使用;塑料的热膨胀系数要比金属大3-10倍,容易受温度变化而影响尺寸稳定性;在载荷作用下,塑料会缓慢产生粘性流动或变形,即蠕变现象;此外,塑料在大气、阳光、长期压力或某些介质作用下会发生老化,使性能变坏等。这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制,所以,在选择塑料时一定要扬长避短。
(伦英慧)