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塑料成型与制造/塑料基础

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现在,再看看你一天可能会握几次,甚至更多次的日常用品

上面显示的所有这些物品都有一个共同点。它们大多是由塑料制成的。
你会发现它们有不同的颜色、形状和尺寸。

什么是塑料?

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那么,你可能想知道塑料究竟是什么?


塑料这个词本身也来自希腊语plastikos,意思是适合模塑的材料,而plastos则表示模塑。
它指的是材料在制造过程中具有可塑性,使其可以被铸造、压制或挤压成各种形状。通俗地说,塑料是一种合成聚合物。这意味着大多数日常塑料制品都是从石油化工产品(精炼原油)中提取的,这些石油化工产品在自然环境中并不存在。塑料聚合物是一组碳氢化合物,由长链碳和氢组成。它利用碳原子能够将它们的电子结合在一起形成长而灵活的链,从而创造出长而灵活的分子。

Basic polymer chains found in plastics
塑料中发现的基本聚合物链

聚合物”这个词本身来自希腊语,意思是
Poly - 许多
Mer - 单位
如左侧图片所示,聚合物可以被描述为由大量重复的单体或称为单体形成的长链化学化合物。


现在你知道塑料是一种合成聚合物了。为了更清楚地说明,这里举个常见聚合物的例子:聚氯乙烯,通常被称为PVC。PVC的应用非常广泛,特别是在建筑中,例如电缆绝缘体或管道。PVC价格低廉、坚固、灵活且耐用,使其取代了建筑中许多木材的应用。

Vinyl Chloride (PVC) monomers.
氯乙烯 (PVC) 单体。

左侧的图表显示了氯乙烯单体的一个单元。氯(Cl)来自一个氢原子被氯原子取代,从而形成氯代烃。




参考下面的图表,在聚合过程中,例如自由基法,氯乙烯的单体聚合形成长聚合物链,最终形成聚氯乙烯等产品。
图表显示了氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯的过程

The diagrams shows polymerization of monomer vinyl chloride to polyvinyl chloride
图表显示了氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯的过程








因此,聚氯乙烯 (PVC) 是一种塑料,因为 
(1) 它是一种聚合物,因为它包含氯乙烯单体的重复
(2) 它具有可塑性,可以被模塑成不同类型的产品。它可以模塑成管道、电缆等......

塑料的类型

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塑料有三种类型:
(i) 热塑性塑料 - 可以加热模塑,冷却后硬化的塑料。聚合物链是无定形的或半结晶的,它们可以相互滑动,使其可以无数次地重新模塑。
无定形分子结构是随机的,并在较宽的温度范围内变得流动。简单地说,这些材料不会真正熔化,而是会软化,并在开始施加热量时就开始软化。它们随着吸收更多热量而变得越来越软,直到由于吸收过量的热量而降解。
半结晶分子结构是有序的,只有在加热到其熔点后才会变得流动。这意味着这些材料不会经历软化阶段,而是保持刚性,直到它们被加热到特定的熔化点。如果吸收过量的热量,它们会降解。

示例:尼龙、聚碳酸酯 (PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚丙烯 (PP)

(ii) 热固性塑料 - 只能在第一次冷却后模塑一次的塑料。
Polymer Chain - Thermoset
示例:酚醛树脂

(iii) 弹性体 - 具有橡胶般特性的可拉伸塑料


示例:聚丁二烯、氯丁橡胶

常用塑料材料的生产流程

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下图显示了一些由LPG或原油为基础材料加工的聚合物。

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