一、塑料的基本組成
塑料 —— 以樹脂為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分,加工過程中在一定溫度和壓力的作用下能流動(dòng)成型的高分子聚合物(高分子有機(jī)材料),是以石油、天燃?xì)?、煤為基礎(chǔ)原料的各種單體通過聚合、樹脂粘合、樹脂添加、附加縮合等復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)而生成的高分子材料。
塑料 —— 樹脂+添加劑
按樹脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分:
◆熱塑性塑料—— 指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料,其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈線型結(jié)構(gòu)。(變化過程可逆)
◆熱固性塑料—— 在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶性物質(zhì)的塑料 ,其分子結(jié)構(gòu)*終為體型結(jié)構(gòu)。(變化過程不可逆)
塑料的名稱往往就是其主要成分樹脂的名稱。
1.樹脂
樹脂 ——指受熱時(shí)通常有熔融范圍,受外力作用具有流動(dòng)性,常溫下呈固態(tài)或液態(tài)的高分子聚合物,它是塑料*基本的,也是*重要的成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。塑料的主要成分決定塑料的類型和基本性能。
樹脂的作用:
①膠粘其它成分材料
②賦予塑料可塑性和流動(dòng)性
2.添加劑
(1)填充劑(填料)
重要的但非必不可少的成分;作用:(20~50%)
減少樹脂用量,降低塑料成本;
改善塑料某些性能,擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。
按形狀:
粉狀:木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等
纖維狀 :棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等
層狀(片狀):紙張、棉布、麻布、玻璃布等
按化學(xué)性能可分為:有機(jī)、無機(jī)
例如:酚醛壓縮粉若無填充劑,則既不能進(jìn)行成型加工又無實(shí)用價(jià)值;PE、PVC+CaCO3 =廉價(jià)的具有足夠剛性和耐熱性的鈣塑料;玻璃纖維提高塑料的力學(xué)性能;石棉提高耐熱性;
(2)增塑劑
能夠增加塑料的塑性、流動(dòng)性、柔韌性,改善成型性能,降低剛性和脆性;它是能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物。
作用:
提高塑性、流動(dòng)性和柔軟性;
降低剛性和脆性;
改善塑料的工藝性能和使用性能。
例如:硝化纖維素若無增塑劑,則既不能進(jìn)行成型加工又無實(shí)用價(jià)值;硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等也必須加入增塑劑。
(3) 穩(wěn)定劑 (0.3~0.5%)
凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。
可分為以下三種:
熱穩(wěn)定劑: 它的主要作用就是抑制或防止樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。如PVC
光穩(wěn)定劑 :它的主要作用是阻止樹脂在光的作用下降解(塑料變色、力學(xué)性能下降等等)。如PE、PP、PS、PC
抗氧化劑 :延緩或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS
(4)潤滑劑 (<1%)
為防止塑料在成型過程中粘模,減少塑料對(duì)模具的摩擦,改善塑料的流動(dòng)性,提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS
(5) 著色劑 (0.01~0.02%)
特點(diǎn):
無機(jī)顏料:著色能力、透明性、鮮艷性較差,但耐光型、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性較好,不易褪色。
染料:色彩鮮艷、顏色齊全,著色能力、透明性好。性能與無機(jī)顏料相反。
有機(jī)顏料的特性介于無機(jī)顏料和染料之間。
在塑料工業(yè)中著色劑多采用顏料,還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑、固化劑和加工助劑等等,并非每種塑料都要加入全部的添加劑,根據(jù)塑料品種和需求有選擇性的加入某些添加劑。
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二、塑料的分類
1.按塑料的用途分
◆通用塑料:一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。其高分子聚合物少,流動(dòng)性成型條件容易,適合制成不同形狀的制品,例如:ABS/SAN/PP/PS/PE/PVC等
◆工程塑料:一般指能承受一定的外力作用,并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性,在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能,可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。其高分子聚合物分子量較高,流動(dòng)性差,成型條件高。例如:PA/POM/PC/PET/PPO/PBT等
◆混合塑料: 是以上兩種原料的混合,可提高一般塑料的工程機(jī)械性能,或改善工程塑料原料的成形條件。例如:ABS+PC/PC+PBT等。
2.塑料的特性:
3.塑料的缺點(diǎn):
-
耐熱性較差,一般塑料的工作溫度僅100°C左右,否則會(huì)降解、老化。
-
導(dǎo)熱性較差,所以在要求導(dǎo)熱性好的場(chǎng)合,不能用塑料件。
-
易老化,所以對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的場(chǎng)合,一般還是用金屬件。
這些不足使塑料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是,隨著新品種塑料的問世以及改性技術(shù)的發(fā)展,塑料的這些不足都將會(huì)得到改進(jìn)。
三、常用的塑料
1.熱塑性塑料:PE、PP、PC、PVC、PS、ABS、PMMA、PSF、PA、POM等等
聚乙烯(PE)
1)基本特性:產(chǎn)量*大;無毒、無味,呈白色或乳白色;結(jié)晶型塑料;吸水性極小,介電性能好。因此,聚乙烯是*理想的高頻電絕緣材料 。
2)主要用途:塑料管、塑料板、塑料繩、齒輪、軸承等;包裝用的塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電線電纜外皮等 。
3)成型特點(diǎn):成形收縮率范圍及收縮值大,方向性明顯,容易變形、翹曲。流動(dòng)性好且對(duì)壓力變化敏感,宜用高壓注射;模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng);質(zhì)軟易脫模,塑件有淺的側(cè)向凸凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。
聚丙烯(PP)
1)基本特性:無色、無味、無毒。不吸水,光澤好,易著色。**的介電性能、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性、高頻絕緣性能;定向拉伸后抗彎曲疲勞強(qiáng)度特別高;耐熱性好,能在100℃以上的溫度下進(jìn)行****; 易老化。(比重.9-0.91克/立方厘米)
2)主要用途:各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件;各種輸送管道、化工容器;蓋和本體合一的箱殼,各種絕緣零件,并用于醫(yī)藥工業(yè)中。
3)成型特點(diǎn):成型收縮范圍及收縮率大(1.0-2.5%),易發(fā)生縮孔、凹痕、變形,方向性強(qiáng);流動(dòng)性極好,易于成型;模具必須設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng),控制成型溫度80℃左右,太低則光澤差或熔接痕等缺陷;塑件有淺側(cè)向凸凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。
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聚碳酸酯(PC)
1)基本特性:是一種熱塑性塑料,透明度達(dá)90%,被譽(yù)為是透明金屬,幾乎無色或呈輕微淡黃色,可以通過注射、擠出成型。無毒性。
2)主要用途:主要是燈具,尤其是燈玻璃,也可制造儀表標(biāo)牌、遮陽板和窗玻璃
圖:車燈罩殼
聚氯乙烯(PVC)
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
1)基本特性:具有高度的透明性和優(yōu)異的透光性,它輕而堅(jiān)韌,容易著色,有較好的電氣絕緣性能;化學(xué)性能穩(wěn)定,能耐一般的化學(xué)腐蝕;在一般條件下尺寸較穩(wěn)定。其*大缺點(diǎn)是表面硬度低,容易被硬物擦傷拉毛 。
2)主要用途:主要用于制造要求具有一定透明度和強(qiáng)度的防震、防爆和觀察等方面的零件,如飛機(jī)和汽車的窗玻璃、光學(xué)鏡片、透明模型、透明管道、車燈燈罩等。
3)成型特點(diǎn):為了防止塑件產(chǎn)生氣泡、混濁、銀絲和發(fā)黃等缺陷,原料要干燥;為防止塑件表面出現(xiàn)流動(dòng)痕跡、熔接痕和氣泡等**現(xiàn)象,一般采用盡可能低的注射速度;模具澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力應(yīng)盡可能小。
聚砜(PSF)
1)基本特性:無定形塑料,具有突出的耐熱、耐氧化性能,很高的力學(xué)性能、抗蠕變性能,很好的剛性,尺寸穩(wěn)定性較好,還能進(jìn)行一般機(jī)械加工和電鍍,但其耐氣候性較差。
2)主要用途:用于制造斷路元件、開關(guān)、絕緣電刷、電視機(jī)元件、整流器插座、線圈骨架、電動(dòng)機(jī)罩、飛機(jī)導(dǎo)管、電池箱、汽車零件、齒輪和凸輪等。
3)成型特點(diǎn):易發(fā)生銀絲、云母斑、氣泡甚至開裂,加工前原料應(yīng)充分干燥;熔融塑料流動(dòng)性差,對(duì)溫度變化敏感,冷卻速度快,所以模具澆口的阻力要小,模具需加熱;熱穩(wěn)定性比聚碳酸酯差,可能發(fā)生熔融破裂 。
聚酰胺(PA)
1)基本特性:通稱尼龍(Nylon)。有優(yōu)良的力學(xué)性能,抗拉、抗壓、耐磨。結(jié)晶性很高,表面硬度大,摩擦系數(shù)小,故具有十分突出的耐磨性和自潤滑性。缺點(diǎn)是吸水性強(qiáng)、收縮率大,常常因吸水而引起尺寸變化。
2)主要用途:用于制作軸承、齒輪、滑輪、風(fēng)扇葉片、蝸輪、高壓密封扣圈、繩索、傳動(dòng)帶、電池箱、線圈骨架等零件,還可將粉狀聚酰胺熱噴到金屬零件表面上,以提高耐磨性或作為修復(fù)磨損零件之用 。
3)成型特點(diǎn):易吸濕,成型加工前必須進(jìn)行干燥處理。熔融粘度低,流動(dòng)性好,容易產(chǎn)生飛邊,故模具必須選用*小間隙;熱穩(wěn)定性較差;成型收縮范圍及收縮率大,方向性明顯,易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷。
圖:汽車皮帶輪
聚甲醛(POM)
1)基本特性:有較高的抗拉、抗壓性能和突出的耐疲勞強(qiáng)度;聚甲醛尺寸穩(wěn)定、吸水率小,具有優(yōu)良的減摩、耐磨性能;能耐扭變,有突出的回彈能力。缺點(diǎn)是成型收縮率大,在成型溫度下的熱穩(wěn)定性較差 。
2)主要用途:特別適合于制作軸承、凸輪、滾輪、輥?zhàn)?、齒輪等耐磨傳動(dòng)零件,還可用于制造汽車儀表盤、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋、箱體、化工容器、鼓風(fēng)機(jī)葉片、配電盤、線圈座、各種輸油管、塑料彈簧等。
3)成型特點(diǎn):收縮率大;熔融溫度范圍小,熱穩(wěn)定性差。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速,熔融速度快有利于成型,縮短成型周期,但塑件容易產(chǎn)生熔接痕等表面缺陷。淺的側(cè)向凸凹可采用強(qiáng)制脫出。
熱塑性塑料原料大部分可循環(huán)使用,但由于翻用塑料(水口料)比一般原料要脆,所以只可混合新料(原料)一起使用,比例*大不可超過25%,一般主機(jī)廠要求不能摻加水口料。
2.熱固性塑料:
環(huán)氧樹脂(EP)
1)基本特性:*突出的特點(diǎn)是粘結(jié)能力很強(qiáng),是人們熟悉的“萬能膠”的主要成分。耐化學(xué)藥品、耐熱,電氣絕緣性能良好,收縮率小。其缺點(diǎn)是耐氣候性差,耐沖擊性低,質(zhì)地脆 。
2)主要用途:可用做金屬和非金屬材料的粘合劑,用于封裝各種電子元件,配以石英粉等能澆鑄各種模具,還可以作為各種產(chǎn)品的防腐涂料 。
3)成型特點(diǎn):流動(dòng)性好,硬化速度快;環(huán)氧樹脂熱剛性差,硬化收縮小,難于脫模,澆注前應(yīng)加脫模劑;固化時(shí)不析出任何副產(chǎn)物,成型時(shí)不需排氣 。
3.常用塑料名稱代號(hào):
材料名稱
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特征
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應(yīng)用分類
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應(yīng)用情況
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優(yōu)點(diǎn)
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缺點(diǎn)
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丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)
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1.力學(xué)性能和熱性能均好,硬度高,表面易鍍金屬
2.耐疲勞和抗應(yīng)力開裂、沖擊強(qiáng)度高
3.耐酸堿等化學(xué)性腐蝕
4.價(jià)格較低
5.加工成型、修飾容易
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1.耐候性差
2.耐熱性不夠理想
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一般結(jié)構(gòu)零件
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機(jī)器蓋、罩,儀表殼、手電鉆殼、風(fēng)扇葉輪,收音機(jī)、電話和電視機(jī)等殼體,部分電器零件、汽車零件、機(jī)械及常規(guī)武器的零部件
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聚丙烯
(PP)
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1.剛硬有韌性.抗彎強(qiáng)度高,抗疲勞、抗應(yīng)力開裂
2.質(zhì)輕
3.在高溫下仍保持其力學(xué)性能
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1.在0℃以下易變脆
2.耐候性差
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一般結(jié)構(gòu)零件
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化工容器、管道、片材,泵葉輪、法蘭、接頭,繩索、打包帶,紡織器材,電器零件,汽車配件
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尼龍66
(PA66)
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1.強(qiáng)度高于一切聚酰胺品種
2.比尼龍6和尼龍610的屈服強(qiáng)度大,剛硬
3.在較寬的溫度范轉(zhuǎn)內(nèi)仍有較高的強(qiáng)度、韌性、剛性和低摩擦系數(shù)
4.耐油和許多化學(xué)試劑和溶劑
5.耐磨性好
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1.,吸濕性高
2.在干燥的環(huán)境下沖擊強(qiáng)度降低
3.成型加工工藝不易控制
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耐磨傳動(dòng)受力零件及減自潤滑零件
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各種齒輪、凸輪、蝸輪、軸套、軸瓦等耐磨零件
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聚甲醛
(POM)
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1.抗拉強(qiáng)度較一般尼龍高,耐疲勞,耐蠕變
2.尺寸穩(wěn)定性好
3.吸水性比尼龍小
4.介電性好
5.可在120℃正常使用
6.摩擦系數(shù)小
7.彈性極好,類似彈簧作用
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1.沒有自熄性
2.成型收縮率大
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耐磨傳動(dòng)受力零件及減摩自潤滑零件
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各種齒輪、軸承、軸套、保持架,汽車、農(nóng)機(jī)、水暖零件等
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材料名稱
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特征
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應(yīng)用分類
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應(yīng)用情況
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優(yōu)點(diǎn)
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缺點(diǎn)
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聚碳酸酯
(PC)
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1.抗沖擊強(qiáng)度高,抗蠕變性能好
2.耐熱性好,脆化溫度低(-130℃)能抵制日光、雨淋和氣溫變化的影響
3.化學(xué)性能好,透明度高
4.介電性能好
5.尺寸穩(wěn)定性好
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1.耐溶劑性差
2.有應(yīng)力開裂現(xiàn)象
3.長(zhǎng)期浸在沸水中易水解
4.疲勞強(qiáng)度差
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一般結(jié)構(gòu)零件
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使用溫度范圍寬的儀器儀表罩殼,飛機(jī)、汽車、電子工業(yè)中的零件,紡織卷絲管,汽化器,定時(shí)器部件,**帽,耐沖擊航空玻璃等。也常用于日常用品方面
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聚苯醚
(PPO)
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1.綜合性能優(yōu)良,耐水蒸氣及尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異并有優(yōu)良的電絕緣性能
2.硬度比尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛高,蠕變性小
3.對(duì)酸堿幾乎不起作用
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1.成型流動(dòng)性差
2.價(jià)格高
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用于潮濕、有負(fù)荷經(jīng)及電絕緣的專場(chǎng)合
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電子儀表、汽車、機(jī)械設(shè)備零件
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聚苯硫醚
(PPS)
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1.長(zhǎng)期使用溫度在180℃以上
2.耐化學(xué)藥品性好,與PTFE近似
3.有特殊的剛性
4.加工時(shí)一般不需要干燥
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1.韌性較差
2.沖擊強(qiáng)度較低
3.熔體粘度不夠穩(wěn)定
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減摩自潤滑零部件
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用于電器材料、結(jié)構(gòu)材料、防腐蝕材料。作為電器構(gòu)件用量約占60%
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塑料合金ABS+PC
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1.優(yōu)良的耐紫外線性能
2..良好的沖擊強(qiáng)度
3.優(yōu)良的成型加工性能
4.耐高溫(80~120℃)
5.阻燃性
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一般結(jié)構(gòu)零件
,薄壁及復(fù)雜形狀制品
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用于汽車內(nèi)外部件、計(jì)算機(jī)及接口設(shè)備、通迅器材、家電
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