塑料的基本知识
树脂与塑料的概念
塑料的主要成分是树脂，最早，树脂是指从树木中分泌出的脂物，如松香就是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。后来又发现，从热带昆虫的分泌物中也可提取树脂，如虫胶。有些树脂还可以从石油中得到，如沥青。这些都属于天然存在，其特点是无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶解于有机溶剂，而不溶解于水。出于天然的树脂无论数量还是质量都不能满足现实需要，因此，在实际生产中所用的树脂都是合成树脂。合成树脂是人们按照天然树脂的分子结构和特性，用人工方法合成制造的。由于其是由相对分子质量小的物质经聚合反应而制得的相对分子质量大的物质，因此称之为高分子聚合物，简称高聚物。一般在常温常压下为固体，也有为黏稠液体。
有些合成树脂可以直接作为塑料使用（如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙等），但有些合成树脂必须在其中加入一些助剂，才能作为塑料使用（如酚醛树脂、氨基树脂、聚氯乙烯等）。
1.2 塑料的组成
塑料的成分是相当复杂的，按其成分的不同，可分为简单组分和多组分塑料。简单组分的塑料，基本上以树脂为主要成分，不加或加入少量助剂；多组的塑料除树脂以外，还需加入其它一些助剂。树脂和助剂按不同比例配制，可以获得各种性能的塑件，同一种树脂，不同配方，就可以获得迥然不同的塑料材料及塑件。
1．树脂
塑料的主要成分是合成树脂，约占塑料总质量的40 %～100%其作用是使塑料具有可塑性和流动性，将各种助剂粘结在一起，并决定塑料的类型（热塑性或热固性）和主要性能（物理性能、化学性能、力学性能等）。
2．填充剂
填充剂又称填料，一般是对聚合物呈惰性的粉末物质。它的加入可以改善塑料性能，扩大它的使用范围，减少树脂用量，降低成本（填料含量可达近40 %）。在许多情况下填充剂所起的作用并不比树脂小，是塑料中重要但并非必要的成分。对填料的要求是：易被树脂浸润，与树脂有很好的黏附性，性质稳定。填料的颗粒大小和表面状况对塑料性能也有一定影响，颗粒越小对制件稳定性和外观等方面的改善作用就越大。此外还要求填料分散性良好，不吸油和水，对设备磨损不严重。填料的加入改变了分子间构造，降低了结晶倾向，提高玻璃化温度和硬度，但常会使塑料的强度和耐湿性降低。填料过大时会使加工性能和表面光泽变差，因此需对填料品种和加入量严加控制。
充剂按其形状可分粉状的、纤维状的和层状（片状）的。常用的部分填料及其作用，
如表1-1所列。
表I-I 部分塑料填料及其作用
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┃ 填科名称 ┃ 作 用 ┃
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┃碳酸钙（C8C03） ┃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；遇酸易分解，不宜用于耐酸部件 ┃
┃ ┃ ． ‘， ┃
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┃粘土( Al203) ┃ ┃
┃高岭土(～、S102) ┃用于聚氯乙烯、聚烯烃等；改善加工性能，降低收缩事，提高制件的耐热、耐燃、 ┃
┃滑石粉(Mg、S102) ┃耐水性及降低成本；提高制件的刚性、尺寸稳定性以及使制件具有某些特性（如 ┃
┃石allcCa、Mg、S102） ┃滑石粉可降低摩擦系数，云母可提高介电性能） ┃
┃云母（硅酸盐） ┃ ┃
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┃碳黑(C) ┃用于聚氯乙烯、聚烯烃等；提高制件导热、导电性能；也作着色，光屏蔽荆等 ┃
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┃白碳黑(Siol) ┃用于聚氯乙烯、聚烯烃、不饱和酸脂、环氧树脂等；提高制件介电性、冲击性；可 ┃
┃ ┃调节树脂的流动性 ┃
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┃石膏(C8S04)亚硫酸钙 ┃用于聚氯乙烯、丙烯酸类树脂；降低成本提高制件尺寸稳定性、耐磨性 ┃
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┃金属粉（钢、铝、锌等） ┃用于各种热塑性工程塑料、环氯树脂等；提高塑料导电、传热、耐热等性能 ┃
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┃二硫化钼 ┃用于尼龙浇注制件等；提高表面硬度、降低摩擦系数、热膨胀系数，提高耐磨性 ┃
┃石墨(C) ┃ ┃
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┃聚四氯乙烯粉或纤维 ┃用于聚氯乙烯、聚烯烃及各种热塑性工程塑料；提高制件的耐磨性、润滑性 ┃
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┃ ┃ 1 、 ┃
┃玻璃纤维 ┃提高制件机械强度 ┃
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┃木粉 ┃用于酚醛树脂及聚氯乙烯等塑料；提高制件的电性能、抗冲击性能；耐水性及耐 ┃
┃ ┃热性稍差 ┃
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3．增塑剂
有些树脂（如硝酸纤维、醋酸纤维、聚氯乙烯等）可塑性小，柔顺性差，为了降低树脂的熔融黏度和熔融温度，改善其成型加工性能，通常加入能与树脂相溶的不易挥发的高沸点有机化合物，这类物质称为增塑剂。树脂中加入增塑剂后，加大了聚合物分子之间的距离，削弱了大分子之间的作用力，使树脂分子变得容易滑移，从而使塑料能在较低温度下具有良好的可塑性和柔顺性。如图1-1所示。
对增塑剂的要求是：能与树脂很好地混溶而不起化学反应；不易从制件中析出及挥发；不降低制件的主要性能；无毒、无害、无色、不燃及成本低等。一般需多种增塑剂混用才能满足多种性能要求。增塑剂是一种低分子化合物或聚合物，通常为高沸点的难挥发性液体或低熔点的固体酯类化合物。如邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类及磷酸酯类等。目前，埋料工业中使用增塑剂最多的是聚氯乙烯塑料，用的增塑剂占总产量80%以上。
4．着色剂
着色剂又称色料，它能赋予塑料以色彩，起美观和装饰作用，有些着色剂还又有改善塑件耐候性（提高抗紫外线能力）、耐老化性及延长塑件使用寿命，使塑料具有特殊的光学性能的作用。如聚甲醛塑料用炭黑着色后能在一定程度上有助于防止光老化；聚氯乙烯用二盐基性亚磷酸铅等颜料着色后，可避免紫外线的射人，对树脂起屏蔽作用。一般对色料的要求是：性能稳定、不分解、易扩散、耐光和耐候性优良不发生从制件内部向表层析出或移向与其接触的其它物质的迁移现象。要使塑料具有特殊的光学性能，可在塑料中
加入金属絮片、珠光、磷光及荧光色料等。
5．稳定剂
稳定剂是一类可以提高树脂在光、热、氧及霉菌等外界因素作用时的稳定性，阻缓塑料变质的一类物质。许多树脂在成型加工和使用过程中由于受上述因素的作用，性能会变坏；加入少量（千分之几）稳定剂就可以减缓这种情况的发生。稳定剂的种类主要有三类：光稳定剂、热稳定剂和抗氧化剂。对稳定剂的要求是除对聚合物的稳定效果好外，还要耐水、耐油、耐化学药品，并与树脂相溶，在成型过程中不分解、挥发小、无色。常用的稳定剂有硬酯酸盐、铅的化合物及环氧化合物等。
6．润滑剂
为改善塑料熔体的流动性，减少或避免对模具或设备的磨损和黏附，以及改进塑件表面质量而加入的一类助剂，称为润滑剂。润滑剂的主要作用是降低塑料材料内部分子之间的相互摩擦，因此润滑剂分内外两类。内润滑剂在高温下与聚合物有一定相溶性，削弱聚合物分子间力和分子链间的相互引力、起到塑化或软化作用；外润滑剂与聚合物的相溶性很低，能附着在熔融树脂表面，或附着在成型机械及模具的表面，降低它们之间的摩擦。常用的润滑剂有石蜡、硬醋酸、金属皂类、酯类及醇类等。当然，塑料的成分远不止上述几种，还有防静电剂、阻燃剂、增强剂、驱避剂、交联剂及固化剂等。
