(整理)高分子材料概论-通用塑料

第二章：高分子材料概论

2.2通用塑料

主要内容：2.2.1 塑料概述概述

2.2.2 通用塑料的性能

2.2.3 通用塑料的用途

2.2.4 重要的通用塑料

2.2.5 思考题

2.2.1塑料概述

在所有高分子材料中，塑料的应用最广，品种最多，生产量最大，与人们生活和技术发展关系最密切，发展潜力极大。人类用合成方法生产的第一种塑料是硝化纤维素。硝化纤维作为塑料使用的第一个专利产品出现于1856年，而实现工业化生产是1872年，这就是用樟脑增塑的硝化纤维——赛璐珞的生产。

一、塑料的定义和分类

以合成或天然高聚物为基本成分，大多数情况下配以一定的高分子助剂如填料、增塑剂、稳定剂、着色剂等经加工可塑成型，并在常温下保持其形状不变的材料，称之为塑料。作为塑料基础成分的高聚物，不仅决定塑料的类型而且决定了塑料的主要性能。

塑料品种甚多，性能亦各有差别，为便于区分和合理应用不同塑料，人们按不同方法对塑料进行分类。其中最重要的有以下几种分类方法：

1）按材料的受热行为可分为热塑性和热固性塑料。

热塑性塑料，加热时变软以至熔融流动，冷却时凝固变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行，其树脂的分子链是线型或仅带有支链。聚烯烃类、聚乙烯基类、聚苯乙烯类、聚酰胺类、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等都属于热塑性塑料，热塑性塑料占塑料总量的80%。

热固性塑料，配料后进行第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度时分子链间产生化学反应，分子链之间通过化学键交联成为网状或三维体型结构，这一过程称为固化。固化过程是不可逆的化学变化，宏观上就使材料不能再软化流动了。酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚酯、有机硅、烯丙基酯、呋喃塑料等都属于热固性塑料。

2）按塑料的使用功能可分为通用塑料和工程塑料。

产量大、价格便宜、原料来源丰富、应用面广的称为通用塑料，一般有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛和氨基塑料，占塑料总量的80％，因此上述六类塑料也被称之为六大通用塑料。通用塑料由于力学性能、热性能都比较差，主要作为非结构材料使用。

工程塑料一般是指可作为结构材料使用，具有优异的力学性能、热性能、尺寸稳定性或能满足特殊要求的某些塑料，如聚四氟乙烯、聚酰胺、聚甲醛等。当然这

两者之间的界限有时难以截然划分。某些通用塑料如聚丙烯、聚苯乙烯经改性之后也可作结构材料使用。

3）按树脂的化学结构有聚烯烃类、聚苯乙烯类、丙烯酸类、聚酰胺、聚酯类、聚砜类、聚酰亚胺类等。

二、塑料的组分和作用

塑料根据组分数目可分为单一组分的塑料和多组分塑料。单组分的塑料基本上是由高聚物组成，典型的是聚四氟乙烯，不加任何添加剂。而大多数塑料是多组分体系，除高聚物这一基本成分外，还加入添加剂(称高分子助剂)。高聚物、助剂和加工是影响高分子材料制品质量的三大要素。助剂能改善材料的加工性能、使用性能以及降低成本。助剂的分类方法很多，有时一种助剂能起到多方面的作用，所以很难截然分开。若按功能对高分子助剂进行分类，可分为：①稳定化助剂，是指防止或延缓高分子材料在贮存、加工以及使用过程中的老化和变质，其中包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防霉剂等；②提高机械性能的助剂，在塑料中主要指填料和增强剂；③改善加工性能的助剂，包括增塑剂、增韧剂、润滑剂等：④改善表面性能的助剂，包括润滑剂、偶联剂、抗静电剂等；⑤其他用途的助剂，如阻燃剂、发泡剂、着色剂、染料、固化剂等。

2.2.2通用塑料的性能

通用塑料是相对于工程塑料而言的一类塑料，具有质轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易成型等塑料的一般特点，通用塑料与金属、无机非金属材料的性能对比，其主要的优点：

(1)质轻：塑料的密度在900-2300kg／m3之间，是材料中量轻的，当制成泡沫塑料后密度下降到10-50kg／m3。

(2)拉伸强度、拉伸模量比较低，韧性优良：特别是纤维增强的塑料比强度(强度与密度比)接近或超过金属

材料。

(3)传热系数小：塑料的传热系数是金属的1/100—1/1000，可以作为优良的绝热材料。泡沫塑料的绝热性更佳。

(4)电绝缘性：塑料的体积电阻率在1013-1018Ω·cm 之间，介电常数一般小于2，介电损耗小于10-4。和其它材料相比是最佳的绝缘材料。

(5)成型加工性优良：塑料由于是塑性材料，因此可以适应各种成型方法，多数情况下可以一次成型。

(6)减震、消音性能良好。

(7)耐腐蚀性优良：塑料有较好的化学稳定性，对酸、碱、盐溶液、蒸汽、水、有机溶剂等的稳定性优于金属材料。

(8)透光性能、着色性能好：塑料的遇光性能、着色性能好，可以做成透明或半透明、色泽鲜艳的制品。

(9)可赋予各种特殊的性能：塑料可以作成各种特殊性能的材料，如：透气性、难燃性、粘接性、离子交换性、生物降解性以及光、热、电、磁等性能。

通用塑料的缺点如下：

(1)力学性能比金属材料差，表面硬度低；(2)容易静电积累；(3)难于加工高精度的制品，成型条件对产品的物理性能影响大；(4)使用过程中容易产生蠕变、疲劳、结晶等现象，长期使用性能差；(5)热膨胀系数远远大于其它材料，当进行复合时，要充分考虑；(6)耐热性能差，使用温度低；(7)容易燃烧；(8)在光热条件下容易受到破坏等。

虽然通用塑料有一些缺点，但是随着共混技术的不断发展进步，它的一些不足逐渐得到改善，并不断扩大使用范围，使得塑料在国民经济中的地位越来越重要。

2.2.3通用塑料的用途

通用塑料的用途可涉及以下几个方面：

(1)农业：各种农膜、片材、捧灌管、喷灌管、渔网、养殖箱、飘浮材料。

(2)工业：由于塑料的电绝缘性，在电器工业上已经大量使用塑料作绝缘材料和封装材料；在电子和仪表工业中的制件、壳体；机械工业中的传动齿轮、轴承等；化学工业中各种防腐容器、管道、槽、罐等。