一、熱塑性塑料
熱塑性塑料:指加熱後會熔化,可流動,至模具冷卻後成型,再加熱後又會熔化的塑料;即可運用加熱及冷卻,使其産生可逆變化(液态←→固态),是所謂的物理變化。可溶于一定的溶劑,具有可熔可溶的性質。
聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并稱為四大通用塑料。
熱塑料性塑料又分烴類、含極性基因的乙烯基類、工程類、纖維素類等多種類型。
熱塑性塑料具有優良的電絕緣性,特别是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有極低的介電常數和介質損耗,宜于作高頻和高電壓絕緣材料。
通用的熱塑性塑料其連續的使用溫度在100℃以下,熱塑性塑料易于成型加工,但耐熱性較低,易于蠕變,其蠕變程度随承受負荷、環境溫度、溶劑、濕度而變化。
為了克服熱塑性塑料的這些弱點,滿足在空間技術、新能源開發等領域應用的需要,各國都在開發可熔融成型的耐熱性樹脂,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它們作為基體樹脂的複合材料具有較高的力學性能和耐化學腐蝕性,能熱成型和焊接,層間剪切強度比環氧樹脂好。
如用聚醚醚酮作為基體樹脂與碳纖維制成複合材料,耐疲勞性超過環氧/碳纖維。它的耐沖擊性好,在室溫下具有良好的耐蠕變性,加工性好,可在240~270℃連續使用,是一種非常理想的耐高溫絕緣材料。用聚醚砜作為基體樹脂與碳纖維制成的複合材料在200℃具有較高的強度和硬度,在-100℃尚能保持良好的耐沖擊性;無毒,不燃,發煙最少,耐輻射性好,預期可用它作航天飛船的關鍵部件,還可模塑加工成雷達天線罩等。
二、熱固性塑料
熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、環氧塑料等。
熱固性塑料又分甲醛交聯型和其他交聯型兩種類型。
典型的熱固性塑料有酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、呋喃、聚矽醚等材料,還有較新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它們具有耐熱性高、受熱不易變形等優點。缺點是機械強度一般不高,但可以通過添加填料,制成層壓材料或模壓材料來提高其機械強度。
甲醛交聯型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。其他交聯型塑料包括不飽和聚酯、環氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。
⒈ 酚醛塑料 以酚醛樹脂為主要原料制成的熱固性塑料,如酚醛模壓塑料(俗稱電木),具有堅固耐用、尺寸穩定、耐除強堿外的其他化學物質作用等特點。可根據不同用途和要求,加入各種填料和添加劑。如要求高絕緣性能的品種,可采用雲母或玻璃纖維為填料;如要耐熱的品種,可采用石棉或其他耐熱填料;如要求抗震的品種,可采用各種适當的纖維或橡膠為填料及一些增韌劑以制成高韌性材料。用酚醛樹脂還可以制成酚醛層壓闆,其特點是機械強度高,電性能良好,耐腐蝕,易于加工,廣泛應用于低壓電工設備。
⒉ 氨基塑料 氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它們具有質地堅硬、耐刮痕、無色、半透明等優點,加入色料可制成彩色鮮豔的制品,俗稱電玉。由于它耐油,不受弱堿和有機溶劑的影響(但不耐酸),可在70℃下長期使用,短期可耐110~120℃,可用于電工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐熱、耐電弧性,可作耐電弧絕緣材料。
⒊ 環氧樹脂 以環氧樹脂為主要原料制成的熱固性塑料品種很多,其中以雙酚A型環氧樹脂為基材的約占90%。它具有優良的粘接性、電絕緣性、耐熱性和化學穩定性,收縮率和吸水率小,機械強度好等特點。
⒋ 玻璃鋼 不飽和聚酯和環氧樹脂都可以制成玻璃鋼,具有優異的機械強度。如不飽和聚酯的玻璃鋼,其機械性能良好,密度小(隻有鋼的1/5至1/4,鋁的1/2),易于加工成各種電器零件。以苯二甲酸二丙烯酯樹脂制成的塑料的電性能、耐熱性和機械性能均優于酚醛和氨基熱固性塑料。它吸濕性小,制品尺寸穩定,成型性能好,耐酸、堿及沸水和一些有機溶劑。适于制造結構複雜的、既耐溫又有高絕緣性的零件。
⒌ 有機矽塑料 聚矽醚結構形式的有機矽塑料在電子、電工技術中的應用較多。有機矽層壓塑料多以玻璃布為補強材料;有機矽模壓塑料多以玻璃纖維和石棉為填料,用以制造耐高溫、高頻或潛水電機、電器、電子設備的零部件等。這類塑料的特點是介電常數和tgδ值較小,受頻率影響小,用于電工和電子工業中耐電暈和電弧,即使放電引起分解,産物是二氧化矽而不是能導電的碳黑。這類材料有突出的耐熱性,可以在250℃連續使用。聚矽醚的主要缺點是機械強度低,膠粘性小,耐油性差。已開發出許多改性有機矽聚合物,例如聚酯改性有機矽塑料等在電工技術上得到應用。
三、 工程塑料
一般指能承受一定外力作用,具有良好的機械性能和耐高、低溫性能,尺寸穩定性較好,可以用作工程結構的塑料,如聚酰胺、聚砜等。
在工程塑料中又将其分為通用工程塑料和特種工程塑料兩大類。工程塑料在機械性能、耐久性、耐腐蝕性、耐熱性等方面能達到更高的要求,而且加工更方便并可替代金屬材料。工程塑料被廣泛應用于電子電氣、汽車、建築、辦公設備、機械、航空航天等行業,以塑代鋼、以塑代木已成為國際流行趨勢。
通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。
特種工程塑料又有交聯型的非交聯型之分。
交聯型的有:聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯聚酰亞胺、耐熱環氧樹脂等。
非交聯型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮(PEEK)等。
四、 特種塑料
一般是指具有特種功能,可用于航空、航天等特殊應用領域的塑料。如氟塑料和有機矽具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用,增強塑料和泡沫塑料具有高強度、高緩沖性等特殊性能,這些塑料都屬于特種塑料的範疇。
⒈ 增強塑料:
增強塑料原料在外形上可分為粒狀(如鈣塑增強塑料)、纖維狀(如玻璃纖維或玻璃布增強塑料)、片狀(如雲母增強塑料)三種。
按材質可分為布基增強塑料(如碎布增強或石棉增強塑料)、無機礦物填充塑料(如石英或雲母填充塑料)、纖維增強塑料(如碳纖維增強塑料)三種。
⒉ 泡沫塑料:
泡沫塑料可以分為硬質、半硬質和軟質泡沫塑料三種。
硬質泡沫塑料沒有柔韌性,壓縮硬度很大,隻有達到一定應力值才産生變形,應力解除後不能恢複原狀;
軟質泡沫塑料富有柔韌性,壓縮硬度很小,很容易變形,應力解除後能恢複原狀,殘餘變形較小;
半硬質泡沫塑料的柔韌性和其他性能介于硬質與軟質泡沫塑料之間。
四、常見塑料及用途
通用塑料有五大品種,即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)。這五大類塑料占據了塑料原料使用的絕大多數,它們産量大、用途廣、成型性好、價格便宜。而PPS、PPO、PA、PC、POM等,它們在日用生活産品中的用量很少,主要應用在工程産業、國防科技等高端的領域,如汽車、航天、建築、通訊等領域。
1.PE聚乙烯
常用聚乙烯可分為低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)。三者當中,HDPE有較好的熱性能、電性能和機械性能,而LDPE和LLDPE有較好的柔韌性、沖擊性能、成膜性等。
LDPE和LLDPE主要用于包裝用薄膜、農用薄膜、保鮮膜、塑料改性等,而HDPE 的用途比較廣泛,薄膜、管材、注射日用品等多個領域。常用于清潔用品、沐浴産品的包裝。可在小心清潔後重複使用,但這些容器通常不好清洗,殘留的清潔用品,變成細菌的溫床,最好不要循環使用。不要用來做為水杯,或者用來做儲物容器裝其他物品。
LDPE耐熱性不強,通常合格的PE保鮮膜在遇溫度超過110 ℃時會出現熱熔現象,會留下一些人體無法分解的塑料制劑。食物中的油脂也很容易将保鮮膜中的有害物質溶解出來。因此,食物放入微波爐,先要取下包裹着的保鮮膜。高溫時産生有害物質,有毒物随食物進入人體後,可能引起乳腺癌、新生兒先天缺陷等疾病。
2.PP聚丙烯
相對來說,聚丙烯的品種更多,用途也比較複雜,品種主要有均聚聚丙烯(homopp),嵌段共聚聚丙烯(copp)和無規共聚聚丙烯(rapp),根據用途的不同,均聚主要用在拉絲、纖維、注射、BOPP膜等領域,共聚聚丙烯主要應用于家用電器注射件,改性原料,日用注射産品、管材等,無規聚丙烯主要用于透明制品、高性能産品、高性能管材等。
PP聚丙烯常用于:豆漿瓶、優酪乳瓶、果汁飲料瓶、微波爐餐盒。常見熔點高達167 ℃,是唯一可以安全放進微波爐的塑料盒,可在小心清潔後重複使用。需要特别注意,一些微波爐餐盒,盒體以PP聚丙烯制造(微波爐專用PP耐高溫120℃,耐低溫-20℃),但因造價成本高,蓋子一般不使用專用PP卻以聚酯PET制造,由于聚酯不能抵受高溫,故不能與盒體一并放進微波爐。容器放入微波爐前,應先把蓋子取下。
3.PVC聚氯乙烯
由于其成本低廉,産品具有自阻燃的特性,故在建築領域裡用途廣泛,尤其是下水道管材、塑鋼門窗、闆材、人造皮革等用途最為廣泛。
PVC常用于:常見雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。很少用于食品包裝。這種材質可塑性優良,價錢便宜,故使用很普遍。隻能耐熱80℃,高溫時容易産生有害物質,甚至連制造的過程中都會釋放有毒物。若随食物進入人體,可能引起乳癌、新生兒先天缺陷等疾病。這種材料的容器已經較少用于包裝食品。如果使用,千萬不要讓它受熱。難清洗易殘留,不要循環使用。
4. GPPS聚苯乙烯
作為一種透明的原材料,在有透明需求的情況下,用途廣泛,如汽車燈罩、日用透明件、透明杯、罐等。
5. ABS丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物
是一種用途廣泛的工程塑料,具有傑出的物理機械和熱性能,廣泛應用于家用電器、面闆、面罩、組合件、配件等,尤其是家用電器洗衣機、空調、冰箱、電扇等,用量十分龐大,在塑料改性方面,用途也很廣。
⒍ PET聚對苯二甲酸乙二醇脂(聚酯)
PET常用于:礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等。耐熱至65℃,耐冷至-20℃,隻适合裝暖飲或凍飲,裝高溫液體、或加熱則易變形,有對人體有害的物質融出。科學家發現,PET塑料品用了10個月後,可能釋放出緻癌物DEHP,對睾丸具有毒性。飲料瓶别循環使用裝熱水,不能放在汽車内曬太陽;不要裝酒、油等物質。飲料瓶等用完了就丢掉,不要再用來做為水杯,或者用來做儲物容器盛裝其他物品,以免引發健康問題得不償失。
⒎ PS聚苯乙烯
PS常用于:碗裝泡面盒、快餐盒。又耐熱又抗寒,但不能放進微波爐中,以免因溫度過高而釋出化學物(耐溫70℃時即釋放出)。并且不能用于盛裝強酸(如柳橙汁)、強堿性物質,因為會分解出對人體不好的聚苯乙烯,容易緻癌。因此,要盡量避免用快餐盒打包滾燙的食物。
⒏ PC其他塑料
PC其它類常用于:水壺、水杯、奶瓶。
因為含有雙酚A而備受争議。在制作PC的過程中,雙酚A不可能百分百轉化成塑料結構,若有小量雙酚A沒有轉化成PC的塑料結構,則可能會釋出而進入食物或飲品中。PC中殘留的雙酚A,溫度愈高,釋放愈多,速度也愈快。因此,不應以PC瓶盛熱水,以免增加雙酚A釋放的速度及濃度。下列方法可降低風險:
使用時勿加熱。不用洗碗機、烘碗機清洗水壺等器皿。不在陽光下直射。
第一次使用前,用小蘇打粉加溫水清洗,在室溫中自然烘幹。以使其釋出較多的雙酚A。
避免反複使用已經老化的塑料器具。如果容器有任何摔傷或破損,建議停止使用,因為塑料制品表面如果有細微的坑紋,容易藏細菌。
總之,塑料不同性能決定了其在生活、在工業生産中的用途。通常包裝食品一般用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)的,這兩個比較安全,超市的保鮮膜一般是PP的,還有家裡的熱水管也是PP,因為要保證無毒。一般能裝熱水的塑料杯子用PC(聚碳酸酯),但光盤也用這個,小心廢料回爐。下水管一般用PVC沒大礙。
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