塑料是以合成树脂为主要成分的有机高分子材料。一般塑料可分为简单组分塑料和多组分塑料两类。简单组分塑料由一种树脂组成,如聚四氟乙烯等;也可加入少量着色剂、润滑剂等,如聚苯乙烯、有机玻璃等。多组分塑料由多种组分组成,除树脂外,还要加入其他添加剂,如酚醛塑料、环氧塑料等。
1.工程塑料的定义
凡可作为工程材料即结构材料的塑料,通常都被称为工程塑料。而在生产实践中,把具有某些金属性能,能承受一定的外力作用,并有良好的力学性能、电性能和尺寸稳定性,在高、低温下仍能保持其优良性能的塑料称为工程塑料。
2.工程塑料的组成及主要作用
(1)合成树脂 合成树脂即人工合成线型高聚物,是塑料的主要成分(40%~100%),主要起粘结作用,能将其他组分胶结在一起组成一个整体,使塑料具有成形性能。合成树脂对塑料的类型、性能和应用起着决定作用。
(2)添加剂 添加剂是为了改善塑料的使用性能或成形工艺性能而加入的其他辅助成分,各种添加剂使塑料的应用更广泛。
1)填充剂(填料)。填充剂主要起增强作用,可以提高塑料的力学性能、热学性能、电学性能,以及降低成本,如加入铝粉可提高对光的反射能力和防老化,加入二硫化钼可提高自润滑性,加入云母粉可提高电绝缘性,加入石棉粉可提高耐热性能等。加入塑料的填充剂应易被树脂润湿,与树脂形成良好的黏附,性能稳定,来源广泛,价格低廉。常用填充剂有无机填料(如滑石粉、石墨粉、云母、玻璃纤维、玻璃布等)和有机填料(如木粉、木片、棉布、棉花、纸等)。
2)增塑剂。增塑剂的作用是提高塑料的可塑性和柔软性,主要是液态或低熔点固体有机化合物,如甲酸酯类、磷酸酯类、氧化石蜡等。
3)固化剂。固化剂的作用是与树脂发生化学反应,在聚合物中生成横跨链,形成不溶的三维交叉联网结构,使树脂在成形时,由线型结构转变为体型结构,形成坚硬的塑料。固化剂及其用量的选用要根据塑料的品种和加工条件来选择,如环氧树脂常用乙二胺,酚醛树脂常用六次甲基四胺等胺类化合物。
4)稳定剂。稳定剂是为了防止塑料制品老化,提高树脂在受热、光、氧化等作用时的稳定性,延长其寿命而加入的少量物质。稳定剂应具有耐油、耐水、耐化学药品、能与树脂相溶、成形时不分离等特性。包装食品的塑料制品还应注意选择无毒无味的稳定剂。
5)着色剂。着色剂使塑料制品具有各种美丽的色泽以满足使用要求。一般要求着色剂应具有色泽鲜明、着色力强、不易变色、性能稳定、耐温耐光性强的性能。着色剂有有机染料和无机颜料。
6)润滑剂。润滑剂是使塑料在加工成形时易于脱模和表面光亮美观而加入的少量物质。常用的润滑剂有硬脂酸及其盐类、硬脂酸钙等。
7)抗静电剂。塑料在加工和使用过程中由于摩擦而容易带静电,尤其在高速加工时,这种静电严重时会妨碍正常的生产和安全,有时会因静电集尘而导致塑料中混入尘埃而降低塑料制品的性能和价值。因此,加入抗静电剂可以提高塑料表面的电导率,使塑料能迅速放电,防止静电积聚。
8)其他添加剂。为了保证塑料的使用性能和良好的加工性能,往往加入一些其他成分,如防老化剂、发泡剂、阻燃剂等。