塑料工程师应知应会常识(doc 25页)

塑料工程师应知应会常识(doc 25页)目录第一部分应知应会大纲第一章塑料工程师应知大纲一、专业基础知识（一）塑料概述1、塑料定义及分类1.1 塑料的定义塑料为合成的高分子化合物{聚合物(polymer)}，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，1.2 塑料分类1.2.1 按使用特性分类根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。

1.2.2 按理化特性分类根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型2、塑料改性的定义、分类及意义2.1 塑料改性的定义改性塑料,是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、硬度、韧性等方面的性能的塑料制品。

2.2 塑料改性的分类塑料改性可分为：(1) 增强改性；(2) 增韧改性；(3) 填充改性；(4) 阻燃改性；(5) 耐老化改性；(6) 塑料加工性能改性；(7)收缩率改性；(8) 耐热性改性 (9) 电性能改性。

(10)机械性能改性（11）耐腐蚀改性2.3 塑料改性的意义通常化工合成的塑料不能满足使用要求时，就需要对其有针对性的改性。

在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。

3、塑料改性方法和目标3.1改进塑料的密度3.1.1降低塑料的密度降低塑料的密度是指通过适当的办法，使塑料原有的相对密度下降，以适应不同应用场合的需要。

降低塑料的密度方法有发泡改性、添加轻质填料及共混轻质树脂三种。

发泡降低塑料的密度塑料制品的发泡成型是降低其密度的最有效方法。

而添加轻质添料和共混轻质树脂两种改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，最低相对密度只能达到0.5左右。

塑料发泡制品的密度变化范围很广范，相对密度最低可达到10-3。

添加轻质填料降低塑料的密度这种方法使密度降低幅度比较小，一般最低可下降到相对密度0.4—0.5左右。

填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种。

（1）微珠类a、玻璃中空微球（漂珠）相对密度为0.4—0.7，主要用于热固性树脂；b、酚醛微珠相对密度为0.1。

（2）有机填料类a、软木粉相对密度0.5，表观密度0.05—0.06；b、纤维粉屑、棉屑相对密度0.2—0.3；c、果壳农作物如稻草粉、花生粉及椰壳粉等。

轻质填料的加入量一般在50%以下，以不严重影响其原有性能为原则。

共混轻质树脂降低塑料的密度这种方法的降低幅度更小，一般只适合于相对密度较大的塑料选用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及热固性塑料等。

可选用的轻质塑料指相对密度为1以下的几种树脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR（乙丙共聚物）、PE类、PP类、EVA等。

加入量以不影响塑料的其它性能为主中，一般为20%—40%左右。

3.1.2提高塑料的密度提高塑料的密度是使原树脂相对密度升高的一种方法，主要为添加重质填料和共混重质树脂。

添加重质填料提高塑料的密度(1)金属粉(2)重质矿物填料共混重质树脂提高塑料的密度此种方法提高幅度比较小，一般最高只能达到50%左右。

主要适于一些轻质树脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。

常加入的重质树脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。

3.2改进塑料的透明性3．2．1塑料的透明性描述衡量一种材料的透明性好坏，有许多性能指标都需要考虑。

常用的指标有：透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。

在上述指标中，透光率和雾度二个指标主要表征材料的透光性，而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。

一种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。

（1）透明性树脂主要包括：PMMA、PC、PS、PET、PES、J.D系列、CR-39、SAN（又称AS）、TPX、HEMA 及BS（又称K树脂）等。

其中PES为聚醚砜，J.D系列光学树脂为PES的共聚衍生物，SAN为苯乙烯/丙烯腈共聚物，TPX为聚甲基戊烯-1，BS为25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39为双烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA为聚甲基丙烯酸羟乙酯。

（2）半透明树脂主要包括PP和PA两种。

（3）不透明树脂主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。

3．2．2改进塑料透明性的原理塑料的透明性大小与其制品的结晶度大小和结晶结构有关，因此，通过控制制品的不同形态结构，可以改善其透明性。

控制结晶质量（1）晶型（2）球晶含量（3）晶体尺寸（4）晶体规整性添加改进塑料的透明性是指在透明树脂中加入小分子物质，从而改善其透明性的方法。

利用这种方法可提高透光率、折射率，降低双折射。

添加成核剂添加成核剂是增大透明树脂透光率最有效的一种方法。

成核剂是一种可以促进结晶的小分子物质。

它在树脂中可以起到晶核的作用，使原有的均相成核变成异相成核，增加结晶体系内晶核的数目，使微晶的数量增多，球晶数目减少，从而使晶体尺寸变细，树脂的透明性提高。

3.3改性塑料的硬度和柔性3．3．1硬度的概念及表示方法硬度是指材料抵抗其它较硬物体压入其表面的能力。

硬度值的大小是表征材料软硬程度的有条件的定量反映，它不是一个单纯而确定的物理量。

硬度值的大小不仅取决于材料的本身，而且取决于测试条件和测定方法，即不同的硬度测量方法，对同一种材料测定的硬度值不尽相同。

因此，要比较材料之间的硬度大小，必须用同一种测量方法测量的硬度值，才有可比性。

常用于表示硬度的方法有如下几种。

a、邵氏硬度b、洛氏硬度c、莫氏硬度3．3．2添加改进塑料的硬度添加改进塑料的硬度是指在塑料中加入硬质添加剂的一种改性方法。

常用的硬度填加剂为刚性无机填料及纤维。

添加刚性无机填料表面处理改进塑料的硬度塑料的表面硬度改进方法是指只改善塑料制品外表的硬度，而制品内部的硬度不变。

这是一种低成本的硬度改进方法。

这种改性方法主要用于壳体、装饰材料、光学材料及日用品等。

这种改性方法主要包括涂层、镀层及表面处理三种方法。

共混与复合改进塑料的硬度3．3．3共混改进塑料的硬度塑料共混改进方法即在低硬度树脂中混高硬度树脂，以提高其整体硬度。

常见的共混树脂有：PS、PMMA、ABS及MF等，需要改性的树脂主要为PE类、PA、PTFE及PP等。

3．3．4复合改进塑料的硬度塑料复合改进硬度的方法即在低硬度塑料制品表面上复合一层高硬度树脂。

此方法主要适合于挤出制品，如板、片、膜及管材等。

常用的复合树脂为PS、PMMA、ABS及MF等。

3．4改性塑料的柔性3．4．1描述一般为改善树脂的加工性，即降低加工温度，改善加工流动性。

但其加入到相关的树脂中，还可以赋予制品以柔性。

适用于增塑剂进行改进柔性的树脂有：PVC、PVDC、CPE、SBS、PA、ABS、PVA及氯化聚醚等。

3.4．2改进塑料的加工性能原理塑料的加工过程是由塑料原料（树脂+添加剂）变成具有一定强度制品的过程。

热塑性树脂和热固性树脂其加工过程中所发生的变化不同。

通过加入增塑剂和润滑剂等可以明显降低分子间作用力，从而改善其加工性能3.5降低塑料的成本3．5．1填充改性填充降低塑料的成本是指在树脂中加入成本低廉的填料，或称为填加剂。

常用的填料主要为天然矿物及工业废渣等，此外还有木粉及果壳粉等有机填料及废热固性塑料粉等。

填料是塑料助剂中应用最广泛，消耗量最大的一类助剂。

塑料填充的目的对于热塑性塑料，主要是降低成本；对于热固性塑料是降低成本与改性兼而有之。

填充除降低成本外，不可以改善制品的某些性能。

普遍可以改善的有刚性、耐热性（无机填料）、尺寸稳定性、降低成型收缩率及抗蠕变性等；有的还可以改善绝缘性、阻燃性、消烟性及隔音性等。

常用填料3．5．2天然矿物类填料分类类填料a、CaCO3b、滑石粉填料c、硅灰石填料d、高岭土填料e、云母填料f、硅藻土填料3．5．3共混降低塑料的成本共混降低塑料的成本是指在高价位树脂中混入低价位树脂或废旧塑料，以达到降低成本的目的的过程。

与填充降低塑料的成本相比其成本下降幅度不十分大，但具有对其自身性能影响较小的优点。

共混价廉树脂在所用树脂中，价位相对低的树脂主要为：PVC、LDPE、LLDPE、HDPE、PP及PS七种，所谓共混价廉树脂即混入这些树脂。

3.6塑料的增强3．6．1塑料添加纤维增强方法这是一种最常用且有效的增强方法。

增强用纤维类材料增强用纤维类材料是塑料用最主要的增强材料，其用量可占整个增强材料的90%以上。

增强用纤维类材料包括纤维和晶须两大类，具体品种主要有：无机类（如玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、晶须、石英纤维、石墨纤维及陶瓷纤维等）、有机类（如PAN纤维、聚乙烯纤维、PA纤维、PC纤维、PVC纤维及聚酯纤维等）、金属类（如硼纤维及铝、钛、钙等金属晶须等）。

（1）玻璃纤维（GF）（2）碳纤维（3）晶须（4）硼纤维（5）其它超强无机纤维（6）有机纤维3．6．2塑料添加补强填料增强方法大部分常规填料直接添加到树脂中，会引起塑料的拉伸强度下降。

但有些经过表面独步一时的或直接添加的特殊填料不但不引起拉伸强度的下降，反而会在一定程度上提高拉伸强度，我们称这类填料为补强填料。

补强填补的增强改性远不及增强纤维，只可用于一些强度要求不太高的场合。

3.7塑料的增韧3．7．1塑料增韧的描述塑料增韧为塑料共混弹性体材料的增韧方法3．7．2常用弹性体增韧材料主要有：CPE、MBS、ACR、EPDM、EVA、POE等3．7．3弹性体的使用塑料分为极性塑料和非极性塑料，如塑料和弹性体不相溶则常用的方法为改善弹性体的极性，马来酸酐即为常用的改善增韧剂的方法3.8改变塑料的热学性能塑料的热学性能影响塑料制品使用的热学性能主要为耐热温度和耐低温温度。

耐热温度主要可用热变形温度、马丁耐热温度及维卡软化点表示；而耐低温温度一般可用脆化温度表示。

热变形温度热变形温度是衡量塑料耐热性好坏的主要指标之一，也是一种最常用最重要的指标，已为大多数国家所采用。

热变形温度的定义为：将一个具有尺寸要求的矩形试样，放在跨距为100mm的支架上，并在两支架中点处，施加规定的负荷（1.81N/mm2和0.45N/ mm2两种），将受荷试样浸在导热的液体介质中，以120摄氏度/h的速度升温，当试样中点达到规定的相应标准变形量时，读取相应的温度即为热变形温度。

由于有两种负荷，所以在热变形温度中一般要注明为何种负荷。

但因大负荷一般常用，所以不标注负荷时，即为大负荷。

一般只有热变形温度十分低，比常温高不了多少时，才选用小负荷。

塑料添加改变耐热性（1）塑料的填充改变耐热性在所有填料中，除有机填料外，大部分无机矿物填料都可明显提高塑料的耐热温度。