塑料调研报告

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1、塑料调研报告组员：任威戴力周振瑜徐传旺一、 塑料概述一、塑料的定义塑料是一种具有可塑性的人造高分子有机化合物(树脂).塑料是指以有机合成树脂为主要成分,加入或不加入其他配合材料(助剂)而构成的人造材料.它通常在加热、加压条件下可塑制成具有一定形状的器件.所谓可塑性,是指象黏土那样,加力就变形,而撤除外力之后不恢复原状的性质.所谓弹性(弹力),是指施加一定程度的力就变形,但撤去所施加的力则恢复原状,这种性质叫弹性(例如:橡胶),具有弹性的物体叫做弹性体(如:松紧带);塑料就是利用这种加热时所产生的可塑性,加工成各种形状的.二、塑料的来源塑料是由低分子有机化合物(如:乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙

2、烯醇等)在一定条件下聚合而成的高分子有机化合物(聚合物).构成塑料的分子,由于分子量都有在10000以上的高分子,所以说塑料是高分子化合物(高聚物).一般塑料分子中都含有碳(C)原子和氢(H)原子,有的塑料分子结构中含有少量氧(O)、硫(S)原子.塑料的基本原料是低分子碳、氢化合物,它是从石油、天然气或煤裂解物中提炼和合成出来的人造树脂.三、塑料的发展过程不同塑料的开发生产时间:1920-1933:聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)1935:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)1939:聚对苯二甲酸乙烯共聚物(ABS)194

3、9:聚酰胺(Nylon)1950:聚甲基丙烯酸甲酯(Acrylic)1956:聚甲醛(POM)1958:聚碳酸酯(PC)1964:聚氧化二甲亚苯(PPO)1965:聚砜(PSF)1975:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)1985:液晶塑料(LCP)1994:改性为注塑级的PET(PETG)1995:超弹性聚甲醛(TPOM)1996:透明硬质聚氯乙烯自欺欺人1960后以后,塑料的应用和加工技术得到了突飞猛进的发展.四、塑料的成分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

4、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40100。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。 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。（多加硬质，少加软质）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

5、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。五、塑料的分类目前,塑料已发展到300多种,最常用的塑料有十几种.1、按塑料的应用领域分类一般分为通用塑料和工程塑料:通用塑料只可作为一般非结构性材料使用,其产量大、价格相对低廉、性能一般,多用于制做日用品.(如:PE、PP、PVC、PS、PMMA、EVA等)工程

6、塑料是指具有较高力学性能及耐高温、耐腐蚀,可以作为结构性材料,具有优异的综合性能(包括:机械性能、电性能、耐热性能、耐化学性能等),可在较宽阔的温度范围内和较长的时间内能良好地保持这种性能,并能在承受机械应力和较为苛刻的化学、物理环境中长期使用.被公认的七大工程塑料为:ABS、PC、POM、PA、PET、PBT、PPO等,工程塑料的产量相对较少,价格较贵.另外,还有功能塑料(如:LCP、人造器官等)、纳米塑料、降解塑料等.2、按塑料的结晶形态分类一般分为结晶性塑料和无定形塑料结晶性塑料是指在适当的条件下,分子能产生某种几何结构的塑料(如:PE、PP、PA、POM、PET、PBT等),大多数的属

7、于部分结晶态.无定形塑料是指分子形状和分子相互排列不呈晶体结构而呈无序状态的塑料(如:ABS、PC、PVC、PS、PMMA、EVA、AS等),非结晶性塑料在各个方向上表现的的力学特性是相同的(各向同性).3、按其受热时所呈现的基本行为分类一般分为热塑性塑料和热固性塑料热塑性塑料是指在特定的温度范围内,能反复加热软化和冷却变硬的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用.热固性塑料是指受热后成为不熔的物质,再次受热不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯等).4、按塑料的透光性分类一般分为透明塑料半

8、透明塑料和不透明塑料.透光率在88以上的塑料称为透明塑料(如:PMMA、PS、PC、Z-聚酯等),常用的半透明塑料有:PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF等,不透明的塑料主要有POM、PA、ABS、HIPS、PPO等.5、按塑料的硬度分类一般分为硬质塑料、半硬质塑料、和软质塑料常见硬质塑料有:ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等;半硬质塑料有:PP、PE、PA、PVC等;软质塑料有:软PVC、K胶(BS)、TPE、TPR、EVA、TPU等.6、按塑料的化学结构分类A、聚烯烃类(如:LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE、UHMWPE、PP等)B、聚苯乙烯

9、类(如:PS、AS、BS、ABS、MBS、HIPS等)C、聚酰胺类(如:PA6、PA66、PA610、PA1010等)D、聚醚类(如:PC、POM、PSF、PPO等)E、聚酯类(如:PBT、PET等)F、丙烯酸酯类(如:PMMA)常见的热固性塑料有：胶木、电玉、装饰板及不饱和聚酯塑料等。六、塑料的物理性能1.比重(密度)塑料的比重是在一定的温度下,秤量试样的重量与同体积水的重量之比值,单位为g/cm3,常用液体浮力法作测定方法.2.吸水性塑料的吸水性是指规定尺寸的试样浸入一定温度(252)的蒸馏水中,经过24小时后所吸收的水份量;吸收水份后影响其尺寸及形状,吸水率用重量表达时,常以表示.3.透

10、气性透气性是指一定厚度的塑料薄膜在一个大气压力下,一平方米的面积中,在24小时内所透过气体的体积(cm3)值,但透气量与薄腊厚度、面积、时间、温度、气压差值等有关.4.透湿性透湿性是指水蒸气对塑料薄膜的透过情况,基本原理及定义与透气性相同.5.透明度透过物体的光通量和射到物体上的光通量之比称为透光度;在入射光方向上的散射光对所有透射光之比,称雾度或混浊度.雾度通常是半透明的,并对射入光有漫透的性质.6.拉伸强度拉伸强度是指在规定 的试验温度、湿度和拉伸速度下,沿试样的纵轴方向施加拉伸载荷,测定试样破坏时的最大载荷.7.压缩强度压缩强度是指在试样上施加压缩载荷至破裂(对脆性材料而言)或产生屈服的

11、强度(对非脆性材料而言).8.弯曲强度弯曲强度是指试样在两个支点上,施加集中载荷,使试样变形或直至破裂时的强度.9.冲击强度冲击强度是指试样受冲击破断时,单位面积上所消耗的焦耳,对于某些冲击强度高的塑料,常在试样中间开有规定尺寸之缺口,这样可以降低它在破断时所需要的焦耳.不同的试件可用不同的试验方法:落球式冲击试验、高速拉伸冲击试验.10.摩擦系数摩擦系数是指摩擦力与正压力之比值.在试样上加一个正压力,测定试样刚性运动时的动和静比值.11.磨耗磨耗是指塑料在摩擦过程中,微粒从摩擦表面不断分离,引起摩擦件尺寸不断地改变的机械性破坏过程,也有称为磨损或磨蚀.12.硬度塑料硬度是指塑料抵抗其他硬物体

12、压入的性能,通用的有洛氏硬度和肖氏硬度两种.肖氏硬度是指在规定的压力、时间下计算压痕器的压针所压入的深度.肖氏压痕器可分为两类,即:A、D型.施加负荷重量为1.0、5.0公斤,压下时间为15秒,A型适用于软质塑料,D型适用于半硬质塑料;当用A型,测出超过95%量程时,应改用D型,当D型测出超过95%量程时,则需要改用洛氏压痕.13.疲劳强度疲劳强度是指在一个静态破坏力而有小量交变循环的环境下,使塑料破坏的强度;疲劳载荷来源有拉压、弯曲、扭转、冲击等。14.耐热性塑料耐热性是反映塑件温度与变形量之间关系的特性,耐热性对温度有关的塑件更为重要.15.持久强度持久强度是指塑料长时间经受静载荷的能力由

13、高而降低的时间函数.例如:未经载荷前的塑料强度是1000小时,而载荷后可能只有其50%至70%之间.16.线膨胀系数线膨胀系数是指温度升高1摄氏度时,每一厘米的塑料伸长的厘米数.塑料的线膨胀系数一般是钢材的十倍左右.17.比热比热是指1克塑料升高难1摄氏度时,所需要的热量单位.18.导热系数导热系数是指某一单位面积和厚度之塑料所能通过的热量单位.塑料的导热系数很小,仅为钢材的百分之一左右,所以是良好的绝热材料.19.脆化温度当对于一定低温下的塑料施加压力时,在很小变形下它就会破坏,此温度就是脆化温度.20.耐燃烧性塑料的耐燃烧性是用燃烧速率(燃烧时间内试样的燃烧长度)和燃烧失重率(燃烧前后重量

14、之差的百分率)之比来表示的,由起火时间燃烧至自燃时间及熄灭时间,亦可作为耐燃烧性能的参考数.21.耐电压迅速将电压升高到某一极限值,停留一段时间,塑料试样被击穿,称此时的电压值为试样能经受的耐电压.22.耐老化性塑料的耐老化性是指在使用、贮存和加工过程中,由于受到光、热、氧、水、生物、应力等外来因素的作用,引起化学结构破坏而使原有的优良性能有所下降的现象.研究塑料的老化性是为了提高它的稳定性,延长其使用寿命.23.耐化学性塑料的耐化学性是指塑料在化学介质中是否受到腐蚀,评定的依据通常是塑料在介质中一定时间后的重量、体积、强度、色泽等的变化程度.塑料的几种常见加工方法A、注塑成型 B、吹塑成型

15、C、吸塑成型D、挤出成型 E、压延成型 F、层积成型G、吹薄成型 H、拉丝成型塑料的特性1.塑料的优点:(1)易于加工、易于制造(易于成型)即使制品的几何形状相当复杂,只要能从模具中脱模,都比较容易制作.因而其效率远胜于金属加工,特别是注塑成型制品,经过一道工序,即可制造出很复杂的成品.(2)可根据需要随意着色,或制成透明制品利用塑料可制作五光十色、透明美丽的制品,尚可任意着色的特性,可提高其商品价值,并给人一种明快的感觉.(3)可制做轻质高强度的产品与金属、陶瓷制品相比,质量轻、机械性能好,比强度(强度与密度的比值)高,故可制做轻质高强度制品.特别是填充玻璃纤维后,更可提高其强度.另外,由于

16、塑料质量轻,可节约能源,故其制品亦日趋轻量化.(4)不生锈、不易腐蚀塑料一般耐各种化学药品的腐蚀,不会象金属那样易生锈或受到腐蚀.使用时不必担心酸、碱、盐、油类、药品、潮湿及霉菌等的侵蚀.(5)不易传热、保温性能好由于塑料比热大,热导率小,不易传热,故其保温及隔热效果良好.(6)既能制做导电部件,又能制作绝缘产品塑料本身是很好的绝缘物质,目前可以说没有哪一种电气制品不使用塑料的.但如果在塑料中填充金属粉末或碎屑加以成型,也可制成导电良好的产品.(7)减震、消音性能优良,透光性好塑料具有优良的减震、消音性能;透明塑料(如:PMMA、PS、PC等)可制作透明的塑料制品(如:镜片、标牌、罩板等).(

17、8)产品制造成本低塑料原料本身虽然不那么便宜,但如(1)项所述,由于塑料易于加工,设备费用比较低廉,所以能降低产品成本.塑料的缺点(1)耐热性差、易于燃烧这是塑料最大的缺点,与金属和玻璃制品相比,其耐热性远为低劣,温度稍高,就会变形,而且易于燃烧.燃烧时多数塑料能产生大量的热、烟和有毒气体;即使是热固性树脂,超过200摄氏度也会冒烟,并产生剥落.(2)随着温度的变化,性质也会大大改变高温自不待言,即使遇到低温,各种性质也会大大改变.(3)机械强度较低与同样体积的金属相比,机械强度低得多,特别是薄型制品,这种差别尤为明显.(4)易于受特殊溶剂及药品的腐蚀一般来说,塑料比较不容易受化学药品的腐蚀,

18、但有些塑料(如:PC、ABS、PS等)这方面的性质特别差;在一般情况下热固性树脂耐腐蚀性相当强. (5)耐久性差,易老化无论是强度、表面光泽或透明度,都不耐久,受负荷有蠕变现象.另外,所有的塑料均怕紫外线及太阳光照射,在光、氧、热、水及大气环境作用下会老化.(6)易受损伤、也容易沾染灰尘及污物塑料的表面硬度都比较低,容易受损伤;另外,由于是绝缘体,故带有静电,因此容易沾染灰尘.(7)尺寸稳定性差与金属相比,塑料收缩率很高,故难于保证尺寸精度.在使用期间受潮、吸湿或温度发生变化时,尺寸易随时间发生变化.塑料的着色着色剂的应用品种有:干粉(色粉)、色种、色母粒、液态色浆等,分为有机颜料和无机颜料两

19、大类.着色剂需要具有以下良好的性能:着色力强、遮盖力强、分散性(相容性)好、耐热性好、耐光性好、耐迁移性好、耐溶剂性好、耐药品性好、收缩率低等.随着客户对塑件颜色的要求越来越苛刻,色母粒或拉粒的应用越来越广.水口料的回收利用一般热塑性的水口料均可回收利用,实验证明水口料的添加比例在25%以内,对其塑料的性能(强度)影响不明显(10%以下).水口料的控制及回收利用是塑料工业的研究课题,热流道模具的使用就是减少水口料的创举.水口料的回收利用次数及比例,对塑料制品的颜色强度等均有不同程度的影响,生产时要严格控制添加水口料量.常用塑料的性能及应用PS 聚 苯 乙 烯的性能:PS是无定型聚合物,密度为1

20、.04g/cm3左右(销大于水),称为标准塑料,流动性好,吸水率低(小于0.02%),是一种易于成型加工的透明塑料.其制品透光率达8891%,着色力强,硬度高.但PS制品脆性较大,易产生内应力开裂(可有煤油浸擦来检验),耐热性较差(6080),无味无毒.装饰品、照明指示牌、灯罩、文具、透明玩具、日用品、厨房用品、水杯、餐盒、镜片、冷藏库和冰箱内绝热层(发泡后)、建材、EPS包装材料等.HIPS高抗冲击聚苯乙烯的性能:HIPS为PS的改性材料,密度1.04g/cm3左右,分子中含有515%橡胶成份,其韧性比PS提高了四倍左右,冲击强度大大提高,可做结构性材料使用(如:制品上可做扣位、柱位),但易

21、老化.它也具有PS易于成型加工、着色力强的优点,HIPS制品为不透明性;HIPS吸水性低,加工时可不需预先干燥.2、HIPS的应用:各类家庭电器外壳、电子零件、电子仪表壳、冷藏库和冰箱内壳、电话壳、文具、玩具、建材、包装材料等.AS苯乙烯-丙烯腈共聚物的性能:AS为丙烯-苯乙烯的共聚体,也称作SAN,密度1.07g/cm3左右,它不易产生内应力开裂.透明度较高,其软化温度和抗冲击强度比PS高,耐疲劳性差.2、AS的应用:托盘类、杯、餐具、冰箱内格、旋钮、灯饰配件、饰物、仪表镜、包装盒、文具、气体打火机、牙刷柄等.K料 B S 的性能:K料是由苯乙烯与丁二烯共聚而成,它是无定型聚合物,又称人造橡

22、胶.透明、无味、无毒、密度为1.01g/cm3左右(比PS、AS的低),耐冲击性能比AS高,透明性(8090%)好,热变形温度为77,耐化学性较差,易受油、酸、碱及活性强的有机溶剂侵蚀.K料中含有丁二烯成分的多少,其硬度亦不同,由于K料的流动性好,加工温度范围较宽,所以其加工性能良好(MFI为8克/10分钟).2、K料的应用:杯子、盖子、瓶、合页式盒子、衣架、玩具、PVC的代用料制品、食品包装及医药包装用品等.ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的性能:ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物,它是无定型聚合物,密度为1.05g/cm3左右,具有较高的机械强度和良好“竖、韧、钢”的综合性能.AB

23、S是一种应用广的工程塑料,其品种多样,用途广泛,也称“通用工程塑料”,(MBS称为透明ABS),易于成型加工,耐化学腐蚀性差,制品易电镀.2、ABS的应用:泵叶轮、轴承、把手、管道、电器外壳、电子产品零件、玩具、表壳、仪表壳、水箱外壳、冷藏库和冰箱内壳.有机玻璃(P M M A)PMMA的性能:PMMA为无定型聚合物,俗称有机玻璃(亚加力),密度为1.18g/cm3左右.透明度极好,透光率为92%,它是很好的光学材料;耐热性较好(热变形温度为98),其产品机械强度中等表面硬度低、易被硬物划伤而留下痕迹,与PS相比,不易脆裂.2、PMMA的应用:仪表镜片、光学制品、电器、医疗器材、透明模型、装饰

24、品、太阳镜片、假牙、广告牌、钟表面板、汽车尾灯、挡风玻璃等.PE聚 乙 烯的性能:PE是塑料中产量最大的一种塑料,密度0.94g/cm3左右,特点是半透明、质软、无毒、价廉、加工方便.PE是一典型的结晶型高聚物且有后收缩现象.它的种类较多,常用的有LDPE较软(俗称软胶或花料),HDPE俗称硬性软胶,它比LDPE硬,透光性差,结晶度大;LLDPE性能非常优良,与工程塑料相似.PE耐化性好,不易腐蚀,印刷困难,印刷前表面需要进行氧化处理.2、PER的应用:HDPE包装胶袋、日用品、水桶、电线、玩具、建材、容器LDPE包装胶袋、胶花、玩具、高频电线、文具等PP聚丙烯的性能:PP为结晶型高聚物,密度

25、仅为0.91g/cm3(比水小),常用塑料中PP最轻.通用塑料中,PP的耐热性最好,其热变形温度为80100,能在沸水中煮.PP具有良好的耐应力开裂性能,有很高的弯曲疲劳寿命,俗称“百折胶”.PP的综合性能优于PE料,PP产品质轻、韧性好、耐化学性好.PP的缺点:尺寸精度低、刚性不足、耐候性差,易产生“铜害”,它具有后收缩现象,制品易老化、变脆和变形.2、PP的应用:各类家庭用品、透明锅盖、化学品输送管道、化学品容器、医疗用品、文具、玩具、抽丝、水杯、周转箱、管材、合页等.PVC聚氯乙烯的性能:PVC是无定型塑料,密度为1.381.41g/cm3比如水重,热稳定性很差,易热分解.PVC难闻燃烧(阻燃性好),耐化学腐蚀性较好,电绝缘性好,粘度高,流动性差.PVC种类很多,分为软质半硬质及硬质PVC,收缩率大(1.52.3%),PVC产品表面光泽性差,其性能(强度、韧性、透明性、流动性等)随种类不同而不同,甚至差异很大(美国最近研究出一种透明硬质PVC可与PC媲美.2、软PVC的应用:薄膜和人造革、电线电缆的绝缘层、建材、凉鞋、台布、玩具、水管、地板、家庭用品、文具、包装用品、运动器材等.