我们通常所用的塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。
其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在聚合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等,才能成为性能良好的塑料。
1、合成树脂合成树脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。
由于含量大,而且树脂的性质常常决定了塑料的性质,所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。
例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。
其实树脂与塑料是两个不同的概念。
树脂是一种未加工的原始聚合物,它不仅用于制造塑料,而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。
而塑料除了极少一部分含100%的树脂外,绝大多数的塑料,除了主要组分树脂外,还需要加入其他物质。
2、填料填料又叫填充剂,它可以提高塑料的强度和耐热性能,并降低成本。
例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成为最廉价的塑料之一,同时还能显著提高机械强度。
填料可分为有机填料和无机填料两类,前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等,后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。
3、增塑剂增塑剂可增加塑料的可塑性和柔软性,降低脆性,使塑料易于加工成型。
增塑剂一般是能与树脂混溶,无毒、无臭,对光、热稳定的高沸点有机化合物,最常用的是邻苯二甲酸酯类。
例如生产聚氯乙烯塑料时,若加入较多的增塑剂便可得到软质聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑剂,则得硬质聚氯乙烯塑料。
4、稳定剂为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏,延长使用寿命,要在塑料中加入稳定剂。
常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。
5、着色剂着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。
常用有机染料和无机颜料作为着色剂。
6、润滑剂润滑剂的作用是防止塑料在成型时不粘在金属模具上,同时可使塑料的表面光滑美观。
常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。
除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等,以满足不同的使用要求。
就主成分而言,主体树脂,塑料材质分为7类,分别为PET、HDPE、PVC、LDPE、PP、PS、OTHER。
PET常用来制作矿泉水瓶、饮料瓶屏幕保护膜等,通常呈无色透明;HDPE:适宜于装食品及药品,装清洁用品和沐浴产品瓶,酸奶瓶等;PVC多用于制造一些廉价的人造革、脚垫、下水管道、雨衣等。
PET:常用来制作矿泉水瓶、可乐饮料瓶、果汁瓶、屏幕保护膜及其它透明保护膜等,通常呈无色透明。
因为它只可耐热至70℃,所以这种饮料瓶只适合装冷饮和暖饮,装高温液体(如:热开水)或加热则易变形,有对人体有害的物质溶出;并且该塑料制品使用10个月后,可能会释放出致癌物,对人体具有毒性。
PET也可纺丝,就是我们常说的涤纶,故而奥运期间有回收饮料瓶制衣的说法。
许多追求透气和轻便的运动服就是涤纶制成的,很久以前流行的衣料“的确良”也是此物,但是限于当时纺丝手段的落后,的确良衣物穿着上不如现在的舒服。
此外PET亦有许多工程应用。
HDPE:适宜于装食品及药品,装清洁用品和沐浴产品瓶,酸奶瓶,口香糖瓶,购物袋,垃圾桶,农业用管,杯座,汽车障碍,运动场设备与复合式塑胶木材等。
目前超市和商场中使用的塑料袋多是此种材质制成,可耐110℃高温,标明食品用的塑料袋可用来盛装食品。
HDPE在各种半透明、不透明的塑料容器上被广泛地使用,手感较厚。
PVC:现在多用于制造一些廉价的人造革,脚垫,下水管道,雨衣,PVC塑料线管,塑料开关,插座等;由于其电气性能良好又有一定的自身阻燃特性,被广泛用于电线电缆的外皮制造。
此外,PVC在工业领域应用广泛,特别是在对耐酸碱腐蚀要求高的地方。
LDPE:各种的容器,投药瓶,洗瓶,配管与各种模塑的实验室设备,塑料薄膜及保鲜膜,牙膏或洗面乳的软管包装,纸做的牛奶盒、饮料盒等包装盒都用它作为内贴膜。
多用于塑料膜等用具上,不宜作为饮料容器。
PP:次性果汁、饮料杯、塑料餐盘、保鲜盒等。
微波炉餐盒采用这种材质制成,能耐130℃高温,透明度差,这是唯一可以放进微波炉的塑料盒,在小心清洁后可重复使用。
PP的硬度较高,且表面有光泽。
PP的使用范围也很广泛,日常用品如包装、玩具、脸盆、水桶、衣架、水杯、瓶子等等;工程应用如汽车保险杠等。
纺成丝的PP被称为丙纶,在纺织品、无纺布、绳索、渔网等制品中很常见。
PS:快餐盒、廉价透明制品、泡沫塑料、书桌佩饰、自助式托盘、食品餐器具、玩具、录像带盒、冰激凌盒、方便面碗、隔板与泡沫聚苯乙烯产品。
分为发泡及未发泡两类:发泡即是一般常见的泡沫塑料饭盒;未发泡的如酸奶瓶;未发泡的轻折就有白痕出现,通常用手可以撕裂。
其他:它是用双酚A与碳酸二苯酯为原料合成,常用于制造水壶、透明水杯、奶瓶、饮水桶、CD基材、镜片和灯罩等。
在制作PC过程中,原料双酚A应该完全成为塑料结构成分,不应在使用中释放,但不合格产品做不到,会有小部分双酚A没能完全转化到塑料中,遇热会被释放到食品中,对小孩、胎儿有害。
目前最常见的水杯材质,很多百货公司、汽车厂家都用这样材质的水杯。
PS塑料即聚苯乙烯优点:1、聚苯乙烯耐酸碱和低能醇,受许多烃类,酮类,高级脂肪脂等侵蚀而软化,溶于芳烃。
2、电绝缘性优良,是一种良好的高频绝缘材料,有优良的而电弧性。
3、聚苯乙烯是透明度极高的材料,有较高的表面光泽。
容易印刷。
4、聚苯乙烯能自由着色,无嗅无味无毒,不致菌类生长。
缺点:1、机械性能差,质硬而脆,易受溶剂侵蚀而应力开裂;2、表面硬度低,易刮伤;3、耐热性差,热变形温度低。
PVC塑料即聚氯乙烯塑料优点:1、耐酸碱,不耐有机容剂,电绝缘性优良;2、有耐火自息性能,这对家电材料相当重要,也比较耐磨,能消声减振;3、硬质的PVC:表面硬度,拉伸强度,刚性等机械强度都高于PE,接近于ABS,可以做工程材料;4、软质的PVC,相当柔软,有橡胶弹性,耐折迭。
缺点:1、硬质的PVC,会低温变脆;软质的PVC,会低温变硬;2、加工过程中,对热敏感,热稳定性差,受热时,引起不同的降解;3、对硬质PVC,对应变敏感,变形后不能完全复;4、对软质PVC,还有增塑剂外迁之敝(增塑剂外迁,引起材料变硬);5、因为在加工过程中,多多少少会少量分解HCL气体,它会对设备和模具形成较大的腐蚀,因此,要注意防腐。
PMMA塑料即聚甲基丙烯酸甲酯优点:1、PMMA最大优点是:它的光学性能;2、它透明,与其它透明材料不同的是,它能透过其它透明材料不能透过的光线;3、光线也可以在它内部传导,做光纤用;4、它能耐室外老化,爆晒而不影响它的透明度,而其它透明塑料则不具备;5、它有独特的电性能,它的功率因数随频率升高而降低;6、有良好的机械性能,耐稀的无机酸碱和油,脂,印刷性能良好。
缺点:PMMA最大的缺点是表面硬度低,不耐划伤。
塑料材料常用抗老化方法1、物理防护(如加厚、涂装、外层复合等)高分子材料的老化,特别是光氧老化,首先是从材料或制品的表面开始,表现为变色、粉化、龟裂、光泽度下降等,然后逐渐往内部深入。
薄制品比厚制品更容易提早失效,因此通过加厚制品的方法可以延长制品的使用寿命。
对于易老化的制品,可以在其表面涂覆或涂布一层耐候性好的涂层,或在制品外层复合一层耐候性好的材料,从而使制品表面附上一层防护层,从而延缓老化进程。
2、改进加工工艺很多材料在合成或制备过程中,也存在老化的问题。
如,聚合过程中热的影响、加工过程中的热氧老化等等。
那么相应地,可以通过在聚合或加工过程中增加除氧装置或抽真空装置等减缓氧气的影响。
但这种方法只能保证材料在出厂时的性能,而且这种方法只能从材料的制备源头实施,无法解决其在再加工和使用过程中的老化问题。
3、高分子材料的结构设计或改性很多高分子材料分子结构中存在极易老化的基团,那么通过材料的分子结构设计,以不易老化的基团替代易老化的基团,往往可以起到良好的效果。
4、添加抗老化助剂目前,提高高分子材料耐老化性的有效途径和常用方法就是添加抗老化助剂,其由于成本较低、且无需改变现有生产工艺而得到广泛应用。
这些抗老化助剂的添加方式主要有两种:①助剂直接添加法即将抗老化助剂(粉末或液体)与树脂等原料直接混合搅拌后挤出造粒或注塑等等。
这种添加方式由于简单易行,从而为广大的抽粒和注塑厂所广泛采用。
②抗老化母粒添加法在对产品品质和质量稳定性要求较高的厂家,更多的是采用在生产时添加抗老化母粒的方式。
其应用优势在于抗老化助剂在母粒制备过程中首先实现了预分散,那么在后期材料加工的过程中,抗老化助剂得到二次分散,达到了助剂在高分子材料基体中均匀分散的目的,不仅保证了产品的质量稳定性,也避免了生产时的粉尘污染,使得生产更为绿色环保。