跳至内容

塑料成型与制造/塑料特性

来自维基教科书,开放的书籍,开放的世界

塑料材料 通常被认为是所有基于分子链的聚合物,主要基于碳和氢原子。从多个角度来看,塑料种类繁多:机械、热、电、美学、加工方法。

从工业角度来看,第一个区别级别是热行为:热塑性塑料通常是注塑成型的,而热固性塑料则是压缩成型的。

热塑性聚合物可以从多个角度进行分类

  • 热行为
  • 结晶等级(非晶态或半结晶态)
  • 用途(通用聚合物、工程塑料、超级聚合物)
  • 来源(化石化学合成、生物化学合成、回收)
  • 均匀性(均聚物、共聚物)
  • 分子家族(聚烯烃、聚酰胺等)

热行为

[编辑 | 编辑源代码]

所有类型的塑料都分为三种主要类型的材料

热塑性塑料 热固性塑料 弹性体
聚合物由链组成,形成两种类型的结构,即非晶态和半结晶态。一旦聚合物形成,热塑性塑料可以反复使用。链之间不存在强化学键。 聚合物是交联的,在加热时会发生物理和化学变化。一旦聚合物形成,就不能熔化重新成型。 聚合物具有橡胶状特性,伸长率高达 100% 或更高。
Polymer Chain - Thermoset Cross Linked

热塑性塑料

[编辑 | 编辑源代码]

热塑性塑料是一种由聚合物树脂制成的塑料,加热时会变成均质液体,冷却时会变硬。然而,当冻结时,热塑性塑料会变成玻璃状,容易发生断裂。这些特性使该材料得名,并且是可逆的。也就是说,它可以反复加热、重塑和冷冻。这种特性也使热塑性塑料可回收利用。

热塑性塑料有数十种,每种类型的结晶组织和密度各不相同。如今常用的类型包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯。

结晶等级

[编辑 | 编辑源代码]

非晶态和半结晶态特性

[编辑 | 编辑源代码]
非晶态 半结晶态
低模具收缩率 高模具收缩率
有限的化学耐受性 良好的化学耐受性
高摩擦系数 示例
可能坚韧且易碎 坚韧
非晶态和半结晶态材料
[编辑 | 编辑源代码]
非晶态 半结晶态
ABS 缩醛树脂
丙烯酸树脂 丁酸纤维素
丙酸纤维素 液晶聚合物 (LCP)
聚酰胺-酰亚胺 尼龙
聚芳酯 聚酯 (PBT)
聚碳酸酯 聚醚醚酮 (PEEK)
聚醚酰亚胺 聚乙烯
聚醚砜 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)
聚苯醚 聚苯硫醚
聚苯乙烯 聚丙烯
聚氨酯 -
聚氯乙烯 (PVC) -


基于用途的分类

[编辑 | 编辑源代码]
商品 工程塑料 超级聚合物
低成本/体积 (1€/kg[1]) 中等成本/体积 (2-4 €/kg[1]) 高成本/体积 (4-30€/kg[1])
低加工温度

(180-240°C)

中等加工温度

(250-320°C)

高加工温度

(280-400°C)

低加工成本和复杂性 中等加工成本和复杂性 高加工成本和复杂性
示例:LDPE、PP、PS、ABS、PVC、

PET

示例:PA、PC、POM、PBT 示例:PEEK、PPSU、PBI

基于来源的分类

[编辑 | 编辑源代码]
化石化学合成 生物化学合成 回收
源自化石石油、天然气

或煤炭

源自农业生产

或废弃材料

源自工业或个人回收的塑料

废物

高环境影响 低环境影响,并且

最终可生物降解

中等低环境影响
高均匀性和特性

稳定性,全系列等级

中等均匀性和稳定性,

通常限于低机械

性能

中等低均匀性和低性能

稳定性(尤其是对于个人回收

废物收集),深色

基于均匀性的分类

[编辑 | 编辑源代码]
均聚物 共聚物
仅一种聚合物类型 两种或多种聚合物类型
通常严格固定

性能

平滑的特性
示例:PP-均聚物 示例:PP-共聚物 (99% PP + 1% LDPE)

基于分子家族的分类

[编辑 | 编辑源代码]

描述材料最常见、最清晰的方法是使用其分子家族,该家族在特定范围内描述了大多数材料特性。这是因为大多数特性是由单体的特性以及它如何倾向于与同一链的组分及其在其他链上的对应物连接而决定的。

例如,聚酰胺家族包含 PA6、PA66、PA12:它们都具有非常好的机械性能,对化学物质的反应行为类似,等等,这些特性可以明显区别于聚乙烯家族(LDPE、HDPE)。

  1. a b c 2019
华夏公益教科书