塑料简介

2024-03-17
类别: 化工

塑料是以世界三大合成材料之一的合成树脂(Synthetic resin)为主要成分,加入适当添加剂加工成型的高分子有机材料。 塑料应用广泛,几乎成了合成树脂的代名词,另两个合成材料分别是合成纤维(Synthetic fiber)合成橡胶(Synthetic Rubber),合成纤维主要用作织物上,如尼龙,涤纶等,合成橡胶主要用在轮胎和鞋类上产品上。 更进一步,这三大合成材料都是高分子合成材料学里的研究对象,根据材料的性质和用途可以将高分子合成材料分为合成树脂,合成纤维,合成橡胶,涂料,粘合剂等。

高分子合成材料

任何材料的性能都由其结构决定,性能是其内部结构和分子运动的具体反映。

高分子合成材料是由高分子链聚集在一起组成的,而高分子链是由单体通过加聚或者缩聚反应连接而成的链状分子,高分子合成材料按照从微观到宏观的层级结构可以分为三层:

  • 一级结构称为近程结构,它包含高分子链的组成(单体是乙烯,氯乙烯还是其他,这些单体的键接方式如何),高分子链的形态(分为线型分子链,支链型分子链,体型分子链),高分子链的构型(指分子中由化学键所固定的原子或取代基在空间中的几何排列方式);
  • 二级结构称为远程结构,指高分子的大小(由分子量的大小来评估,因为分子量不是均一的,分子量的分布也很重要),高分子链的构象和柔顺性(高分子链的空间形象变化多,像一团任意卷在一起的钢丝,对外力有很大的适应性,呈现出来的就是高分子链的构象和柔顺性);
  • 三级结构称为聚集态结构,指的是高分子链在材料内部的几何排列和堆积形态,包括晶态结构,非晶态结构,取向态结构,液晶态结构等。

高分子链的三种几何形状

合成树脂

合成树脂和塑料种类繁多,依据工业产品的应用范围可分为通用树脂(通用塑料)专用树脂(工程塑料),依据工艺性能可分为热塑性塑料热固性塑料,依据塑料半制品和制品可分为模塑粉增强塑料泡沫塑料薄膜塑料等。

塑料的特性包括质量轻,比强度高(按单位质量计算的强度称为比强度),电绝缘性能好,化学稳定性高,优良的减摩、耐磨和自润滑特性,透光及防护性能,减震和隔音性好,防水防潮等。

塑料的生产过程

聚乙烯 PE

聚乙烯(polyethylene,PE)是由石油裂解的乙烯(C2H4)单体聚合制得的热塑性树脂。聚乙烯的分子是长链线型结构或带支链的结构,是典型的结晶聚合物。

聚乙烯主要应用产品有薄膜(低密度聚乙烯总产量的一般以上经吹塑制成薄膜),中空制品(瓶,罐,桶等),管和板材(聚乙烯管材),乙纶(一般采用低压聚乙烯为原料纺制成纤维,乙纶用于生产渔网和绳索)等。

低密度聚乙烯(LDPE)是应用最广泛的产品种类,一般以上用于制作薄膜产品。高密度聚乙烯(HDPE)主要用于制作中空吹塑产品,就是一些瓶瓶罐罐。线性低密度聚乙烯(LLDPE)主要用在薄膜,片材,注塑和电线电缆等。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)耐冲击,耐磨,自润滑,耐低温是一种性能优良的工程塑料。

聚氯乙烯 PVC

聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride, PVC)是以氯乙烯(C2H3Cl)为单体制成的热塑性树脂,产量仅次于 PE。聚氯乙烯的加工稳定性不好,一般要进行改性,加入热稳定剂或者增塑剂。

PVC 主要用在型材或异型材(约占 PVC 消费量 25%,主要用作门窗和节能材料),管材(约占 20%),PVC 膜(约占 10%,包括包装袋,雨衣,桌布,充气玩具等),PVC 涂层制品(包含人造革,地板革等),PVC 泡沫(包含泡沫拖鞋,凉鞋,防震缓冲包装材料等)。

聚丙烯 PP

聚丙烯(Polypropylene,PP)是以丙烯(C3H6)单体制成的热塑性树脂,是第三大塑料。

PP 的应用产品有拉丝制品(包含编织袋,扁丝,篷布,绳索等),薄膜制品(包含双向拉伸聚丙烯 BOPP ,在塑料薄膜中属于高档膜),管材,注塑制品(用在汽车,洗衣机等),纤维制品(应用在尿布,卫生巾,医用纱布等)。

聚苯乙烯 PS

聚苯乙烯(Polystyrene,PS)是以苯乙烯(C8H8)单体制成的热塑性树脂,是第四大塑料。

PS 的主要产品有普通聚苯乙烯(GPPS,主要应用在薄膜,电视机配件,由于有优异的透明性可以应用于灯罩仪器罩等),发泡聚苯乙烯(EPS,在世界泡沫塑料产量中仅次于聚氨酯泡沫塑料,主要应用在包装和建筑领域,包含保温板,隔音板等),高抗冲聚苯乙烯(HIPS,产量占 PS 产量的一半以上,应用于包装材料,家电外壳和建筑领域的发泡材料),间规聚苯乙烯(sPS,应用于电子电器元件,汽车零部件,包装和薄膜等),ABS 树脂(A 代表丙烯腈,B 代表丁二烯,S 代表苯乙烯,通过控制 A:B:S 的比例可以生产出不同型号规格的 ABS 树脂以适应不同的需要,ABS 是一种应用广泛的热塑性工程塑料,汽车,器具和电子电器是 ABS 的三大应用领域)。

聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate, PMMA),俗称“有机玻璃”或者“亚克力(acrylic)”,它是由丙烯酸甲酯聚合制成的树脂。

PMMA 是迄今为止合成透明材料中质地最优异,价格较低的品种,可以应用在建筑采光体,透明屋顶,展示窗,光学上的眼镜,各种透镜等。

酚醛树脂 PF

酚醛树脂(Phenol-Formaldehyde Resin, PF),也称电木或者电木粉,它是有酚类化合物(如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚、双酚A等)与醛类化合物(如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等)在碱性或酸性催化剂作用下,经加成缩聚反应制得的一类聚合物的统称。

酚醛树脂是发现最早,最早实现工业化生产的树脂品种,产量在热固性树脂中居第一位,是第五大塑料,三大热固性树脂之一。酚醛树脂因选用的催化剂不同也可以分为热固性和热塑性两类。

酚醛树脂主要用作制造模塑粉,层压塑料(制成绝缘板,绝缘管等),隔热隔音材料,酚醛基涂料,碳化功能性材料,电子封装材料,耐火材料等。

环氧树脂 EP

环氧树脂(Epoxide Resin, EP)是指分子结构中含有两个或两个以上环氧基的一类重要的热固性树脂。

环氧树脂用在涂料上占了产量的 35%,环氧涂料可以应用到船舰涂料上,电器绝缘涂料等,还有应用在胶黏剂上,有万能胶之称,还可以应用到环氧工程塑料上。

聚氨酯 PU

聚氨酯(Polyurethane, PU)是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的一类聚合物。

聚氨酯材料是目前唯一一类在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、胶黏剂和功能高分子七大领域均有应用价值的高分子合成材料。通过采用不同化学结构的原料,控制反应条件,调节配方比例等,可制造出具有各种性能和用途的聚氨酯制品。

聚酰亚胺 PI

聚酰亚胺(Polyimide, PI),是分子结构中含有酰亚胺环的一类高分子化合物,是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。近年来各国都将聚酰亚胺作为最有希望的工程塑料之一进行研究、开发及利用。聚酰亚胺主要分为热塑性和热固性两类。

聚碳酸酯 PC

聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)是大分子主链中含有碳酸酯基重复单元的线型高聚物。聚碳酸酯成型加工比较困难,主要是因为其熔融黏度较高。

聚碳酸酯板材具有良好的透光性、抗冲击性,耐紫外线辐射,应用于建材领域替代无机玻璃,还可以应用在汽车制造中的照明系统,仪表板等,

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