塑料的种类和特点简介

塑料是指以树脂(天然、合成)为主要成分，再加入其他添加剂，在一定温度与压力下塑制成形的材料或制品的总称。由于塑料制品原料丰富，成形容易，制作成本较低，性能与功能具有多样性，因此，塑料加工业发展很快，广泛应用于电子工业、交通、航空工业、农业等部门。由于塑料性能的不断改进和更新，目前塑料正逐步替代部分金属、木材、水泥、皮革、陶瓷、玻璃及陶瓷等材料。

1.塑料的组成

(1)树脂。树脂是指受热时有软化或熔融范围，在软化时受外力作用下有流动倾向的高聚物，它是组成塑料的最基本成分，一般其质量分数为30%～40%，它起着胶黏剂的作用，能将塑料的其他组分黏结成一个整体，故又称为黏料。树脂的种类、性质及加入量对塑料的性能起着很大的作用。因此，许多塑料就以所用树脂的名称来命名，如聚氯乙烯塑料就是以聚氯乙烯树脂为主要成分。目前采用的树脂主要是合成树脂或称高聚物，其性能与天然树脂相似，通常呈黏稠状的液体或固体。酚醛树脂是最早投入工业生产的合成树脂，它是由苯酚和甲醛缩聚而成。除酚醛树脂外，氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂等也都是经缩聚反应得到的树脂。聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等是通过加聚反应而得到的树脂，故也称加聚树脂。

有些合成树脂可直接用作塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙(聚酰胺)、聚碳酸酯等。有些合成树脂不能单独用作塑料，必须在其中加入一些添加剂后才能形成塑料，如酚醛树脂、氨基树脂、聚氯乙烯等。

(2)增塑剂。增塑剂是用来提高树脂可塑性与柔软性的一种添加剂。合成树脂一般都具有一定的可塑性，但对大多数塑料制品来说，树脂本身所具有的可塑性不能满足塑料的成形和使用要求。为此，要在树脂中加入适量的增塑剂，增塑剂的加入量为5%～20%(质量分数)。常用的增塑剂是高沸点的液体或低熔点的固体有机化合物，其中主要有邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类和氧化石蜡等。

(3)稳定剂。稳定剂(又称防老化剂)是用来防止树脂在受热、光和氧气等作用时发生过早老化，延长塑料制品使用寿命所加入的某些物质。许多树脂在成形加工和使用过程中由于受热和光的作用，性能会变坏。加入少量(千分之几)稳定剂可以减缓性能变坏，延长其使用寿命。常用的稳定剂有抗氧化剂(如酚类和胺类等有机物)、抗紫外线吸收剂(如炭黑等)及热稳定剂等。

(4)填料。填料在许多塑料中占有相当的比重，一般占总量的40%～70%(质量分数)。它的作用是弥补树脂某些性能的不足，以改善塑料的性能。常用的填料有提高机械强度的木屑、棉布、纸张、玻璃纤维等；有提高塑料硬度和耐磨性的金属氧化物(氧化铁等)；有提高耐热性的石棉粉；有提高绝缘性的云母；有可以制成磁性塑料的铁磁粉等。由于填料比合成树脂的价格低，所以加入填料后可降低塑料的制作成本。

(5)润滑剂。为防止塑料在成形过程中粘在模具或其他设备上而加入的物质叫润滑剂。加入润滑剂可以使制品表面光滑，常用的润滑剂有硬脂酸和硬脂酸盐。

(6)染料。为了使塑料制品具有美丽的色彩，需要在塑料中加入染料以满足使用要求。染料也称着色剂，一般分为有机染料和无机染料。透明的彩色塑料一般加入有机染料。

塑料的添加剂除上述几种外，还有发泡剂、防老化剂、抗静电剂、阻燃剂等，但并非每一种塑料都要加入所有的添加剂，而是根据塑料品种及使用要求选择所需的添加剂。

2.塑料的分类

塑料的品种很多，工业上的分类方法主要有以下两种。

(1)按塑料的热性能分类。根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，把塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两类。

①热塑性塑料。热塑性塑料主要由聚合树脂加入少量稳定剂、润滑剂等制成。这类塑料受热软化，冷却后变硬，再次加热又软化，冷却后又硬化，可多次重复。它的变化只是一种物理变化，化学结构基本不变。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺(即尼龙)、ABS塑料、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚砜等。

②热固性塑料。热固性塑料大多是以缩聚树脂为基础，加入各种添加剂而成。这类塑料加热时软化，可塑制成形，但固化后的塑料既不溶于溶剂，也不再受热软化，只能塑制一次。常用的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等。

(2)按塑料的应用范围分类。按塑料的应用范围可分为通用塑料、工程塑料和耐高温塑料。

①通用塑料。它主要是指产量大、用途广、价格低的一类塑料。主要包括六大品种，即聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料。这类塑料的产量占塑料总产量的75%以上，构成了塑料工业的主体，用于社会生活的各个方面。

②工程塑料。它是指在工程技术中作结构材料的塑料。这类塑料力学性能好。主要品种有聚碳酸酯、尼龙、聚甲醛和ABS塑料、聚砜等。(www.xing528.com)

③耐高温塑料。这类塑料的特点是耐高温、产量小、价格贵，适用于特殊用途，如聚四氟乙烯、环氧塑料和有机硅塑料等都能在100℃～200℃以上的温度范围内工作。耐高温塑料在发展国防工业和尖端技术中有着重要作用。

3.塑料的特性

塑料与金属材料相比，具有密度小、比强度高(抗拉强度除以相对密度)、化学稳定性好、电绝缘性好、减振、耐磨、隔音性能好、自润滑性好等特性。另外，绝热性、透光性以及生产率高、加工成本低等优点也是一般金属材料所不及的。

4.塑料的成形加工

塑料的成形是将各种形态(粉状、粒状、液态、糊状等)的塑料制成具有一定形状和尺寸的制品的工艺过程。成形的塑料制品大都可以直接使用。一些要求表面光洁、精度高的塑料零件在成形后还需进行切削加工等，如机械加工、连接、喷涂、电镀等，以达到某些特殊要求的工艺过程。

塑料的成形工艺简便，形式多样。对于一个具体的塑料制品的成形，要根据其使用要求、形状、原材料种类和生产批量来决定。常用的成形方法有注射成形、压制成形、浇铸成形、挤出成形和吹塑成形等。其中，注射成形、挤出成形和吹塑成形主要用于热塑性塑料制品的成形；而压制成形是热固性塑料制品的主要成形方法；浇铸成形对于热塑性和热固性塑料制品都适用。

5.常用工程塑料的特点及应用简介

(1)聚乙烯(PE)。聚乙烯是热塑性塑料，也是目前世界上塑料工业产量最大的品种。其特点是具有优良的耐腐蚀性和电绝缘性。聚乙烯主要用于制造薄膜、电线电缆的绝缘材料及管道、中空制品等。

(2)聚酰胺塑料(PA)。聚酰胺塑料亦称尼龙，是最先发现的能承受载荷的热塑性塑料，也是目前机械工业中应用较广泛的一种工程塑料。其特点是在常温下具有较高的抗拉强度、良好的冲击韧性，并且具有耐磨、耐疲劳、耐油、耐水等综合性能，但吸湿性大，在日光曝晒下或浸在热水中都易引起老化。适用于制作一般机械零件，如轴承齿轮、凸轮轴、蜗轮、管子、泵及阀门零件等。

(3)聚甲醛(POM)。聚甲醛是热塑性塑料，是继尼龙之后发展的产品，具有优异的综合性能。其强度、刚度、硬度、耐磨性、耐冲击性是其他塑料不能相比的。聚甲醛还具有吸水性较小、可在104℃下长期使用、制件尺寸稳定等优点。但也存在热稳定性较差、遇火易燃、长期在大气中曝晒易老化等缺点。聚甲醛广泛用于制造汽车、机械、仪表、农机、化工等机械设备的零部件，如齿轮、叶轮、轴承、仪表外壳、阀、汽化器、线圈骨架等。

(4)聚碳酸酯(PC)。聚碳酸酯是热塑性塑料，常被人们誉为“透明金属”，其透明度达86%～92%。这种塑料的发展史较短，但是它的力学性能、耐热性、耐寒性、电性能等良好，尤其冲击韧性特别突出，在一般热塑性塑料中是最优良的。其缺点是耐候性不够理想，长期曝晒容易出现裂纹。

聚碳酸酯的用途十分广泛，由于其强度高、刚性好、耐磨、耐冲击、尺寸稳定性好，可用作轴承、齿轮、蜗轮、蜗杆等传动零件的材料；在电气电讯方面，可制作要求高绝缘的零件，如垫圈、垫片、电容器等；另外，它在航空工业中也获得广泛应用，如飞机挡风罩、座舱盖等。

(5)聚四氟乙烯(F－4)。聚四氟乙烯是热塑性塑料，是氟塑料的一种，其最大的特点是具有更优越的耐高低温、耐腐蚀、耐候性、电绝缘性能。它几乎不受任何化学药品的腐蚀，无论是强酸(盐酸、硫酸、王水)、强碱(烧碱)，还是强氧化剂(如高锰酸钾)对它都毫无作用。它的化学稳定性超过了玻璃、陶瓷、不锈钢、金、铂，因此，聚四氟乙烯俗称“塑料王”。但是，它的强度和刚度较其他工程塑料差，当温度达到250℃以上时，它开始分解，放出毒性气体，因此，加工时必须严格控制温度。它主要用作特殊性能要求的零件和设备，如化工机械中各种耐腐蚀零部件(如耐腐蚀泵、过滤板、反应罐等)，冷冻工业中贮藏液态气体的低温设备；另外，在一些耐磨零件中也使用聚四氟乙烯塑料，如自润滑轴承、耐磨片、密封环、阀座、活塞环等。

(6)ABS塑料。ABS塑料是热塑性塑料，是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3种组分按一定比例组成的共聚物。每一单体都起着其固有的作用。其中，丙烯腈使ABS具有较高的强度、硬度、耐腐蚀和耐候性；苯乙烯则使ABS具有优良的介电性和成形加工性；丁二烯可使ABS获得弹性和较高的冲击韧性。由于ABS塑料的综合性能良好，因此，在机械工业、电气工业、纺织工业、汽车、飞机、轮船等制造业以及化学工业等方面得到广泛应用。例如，可用ABS制作电视机、电冰箱等电器设备外壳，制作转向盘、手柄、仪表盘及化工容器、管道等制品。ABS塑料的缺点是耐候性差、不耐燃、不透明等。

(7)聚砜(PSF)。聚砜是热塑性塑料，是20世纪60年代中期出现的一种新型工程塑料，是一种具有特殊分子链结构的热塑性高聚物。它具有许多优异性能，最突出的优点是耐热性好，使用温度范围宽，可在－100℃～150℃下长期使用，而且蠕变值极低。此外，它还具有良好的综合性能，有良好的电绝缘性和化学稳定性。缺点是加工成形性能、耐候性、耐紫外线性能不够理想。聚砜可用于耐热、抗蠕变和强度要求较高的结构件，如汽车零件、齿轮、凸轮、仪表精密零件等，也可用作耐腐蚀零件和电气绝缘件，如各种薄膜、涂层、管道、板材等。

(8)酚醛塑料(PF)。酚醛塑料是热固性塑料，是最早发现并且投入工业化生产的高分子材料。它是用苯酚和甲醛经缩聚反应制成的热固性塑料。由于其电绝缘性能优异，故常称之为“电木”。固化后的酚醛塑料强度高、硬而耐磨、吸湿性低、制件尺寸稳定、耐热、耐燃，可在150℃～200℃范围内使用，价格便宜。缺点是脆性大、在日光照射下易变色。常用于制作摩擦磨损零件，如轴承、齿轮、凸轮、刹车片、离合器片等。另外，酚醛塑料还广泛用于电器工业。