塑料材料工艺特性.doc

第2章 常用塑料材料 2.1 塑料的组成与工艺特性 一、塑料的组成 塑料的基本组成： 塑料是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。 (1)合成树脂 合成树脂是由低分子化合物经聚合反应所获得的高分子化合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。树脂受热软化后，可将塑料的其他组分加以粘合，并决定塑料的主要性能，如物理性能、化学性能、力学性能及电性能等。塑料中树脂含量为40％-100％。 (2)添加剂 添加剂包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等。 塑料助剂又叫塑料添加剂，是聚合物（合成树脂）进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。助剂类别繁多，约有上百种。品种成千上万。助剂的选择与应用，必须兼顾应用对象种类、加工方式、制品特征及配合组分等多种因素。选择助剂时应考虑以下几个问题助剂应与聚合物匹配，这是选用助剂时首先要考虑的问题。助剂与聚合物的配伍性包括它们之间的相容性以及对稳定性方面的影响。一般地说，助剂必须长期，稳定、均匀地存在于制品中才能发挥其应用的效能。所以通常要求所选择的助剂与聚合物要有良好的相容性。如果相容性不好，助剂就容易析出。固体助剂的析出俗称为“喷霜”，液体助剂的析出则称作“渗出”或“出汗”。助剂析出后不仅失去作用，而且影响制品的外观和手感。助剂与聚合物的相容性主要取决于它们结构的相似性。 并非要求所有的助剂都必须与聚合物有良好的相容性。如无机填充剂和无机颜料，它们不溶于聚合物，无相容性而言，它们在聚合物中的分散是非均相的，不全析出。对这类助剂则要求它们细度小、分散性好。也不是所有的助剂与聚合物的相容性愈大愈好。如润滑剂的相容性如果过大，就会起到增塑剂的作用，造成聚合物的软化。 助剂与聚合物配伍性的另一个重要问题是它们在稳定性方面的影响。有些聚合物（如聚氯乙烯）的分解产物是酸性的（放出HCl），会使一些助剂失效，如与碱性助剂成盐。也有些助剂会加速聚合物的降解。 2助剂的耐久性 聚合物材料在使用条件下，仍可保持原来性能的能力叫耐久性。保持耐久性就是防止助剂的损失。助剂的损失主要通过三条途径：挥发、抽出和迁移。挥发性大小取决于助剂本身的结构。一般来讲，分子量愈小，挥发性愈大。抽出性与助剂在不同介质中的溶解度直接相关。要根据制品的使用环境来选择适当的助剂品种。迁移性是指聚合物中某些助剂组分可以转移到与其接触的材料上的性质。迁移性大小与助剂在不同聚合物中的溶解度有关，同时要求助剂应具有耐水、耐油、耐溶剂的能力。 3、助剂对加工条件的适应性 加工条件对助剂的要求，最主要是耐热性，即要求助剂在加工温度下不分解、不易挥发和升华。对加工设备和模具不产生腐蚀作用。同一种聚合物，由于加工成型的方法不同，所需要的助剂可能有所不同。 4、助剂对制品用途的适应性 制品用途往往对助剂的选择有一定的制约。不同用途的制品对所欲采用的助剂的外观、气味、污染性、耐久性、电性能、热性能、耐候性、毒性等都有一定要求。 5、助剂配合中的协同作用与对抗作用 一种聚合物往往同时使用多种助剂，这些助剂同时处在一个聚合物体系中，彼此之间有所影响。如产生协同效应、加和效应、对抗效应等。加和效应是指两种或两种以上助剂并用时，它们的总效应等于它们各自单独使用效能的加和。协同效应是指两种或两种以上助剂并用时，它们的总效应超过它们各自单独使用效能的加和。对抗效应则相反，是指两种或两种以上助剂并用时，它们的总效应小于它们各自单独使用的效能或加和。因此选择助剂配合时一定要考虑选择具有协同作用的不同助剂，而防止对抗效应产生。 （1)填 充 剂(填料) 填充剂的作用：是调整塑料的物理化学性能，提高材料强度，扩大使用范围，以及减少合成树脂的用量，降低塑料的成本。 常用的填充剂：粉状填料、纤维状填料、层状填料。 1）碳酸钙、硅石、硅藻土、云母、石棉、石墨、木粉、金属粉； 2）棉花、亚麻、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属短须。 3）纸张及棉布屑、玻璃布。 塑料中的填充剂含量一般为20％～50％，这是塑料制件品种多、性能各异的主要原因之一。 附表 常用部分塑料填料及其作用 序号 填料名称 作 用 1 碳酸钙(CaCO3) 用于聚氯乙烯、聚烯烃等 提高制件耐热性、硬度；塑件稳定性好；降低收缩率、降低成本 因遇酸易分解，不宜用于耐酸制件 2 粘土(Al203) 高岭土(Al、SiO2) 滑石粉(Mg、SiO2) 石棉(Ca、Mg、SiO2) 云母(硅酸盐) 用于聚氯乙烯、聚烯烃等 改善加工性能，降低收缩率，提高制件的耐热、耐燃、耐水性及降低成本；提高制件刚性、尺寸稳定性以及使制件具有某些特性(如滑石粉可降低摩擦系数，云母可提高介电性能) 3 碳黑(C) 用于聚氯乙烯、聚烯烃等 提高