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【材質工藝】塑料的介紹

塑料的介紹 塑料是以單體為原料,通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物(macromolecules),俗稱塑料(plastics)或樹脂(resin),可以自由改變成分及形體樣式,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。 塑料的主要成分是樹脂。樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂質而得名,如松香、蟲膠等,樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高分子化合物。樹脂約占塑料總重量的40%...

塑料的介紹

塑料是以單體為原料,通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物(macromolecules),俗稱塑料(plastics)或樹脂(resin),可以自由改變成分及形體樣式,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。

塑料的主要成分是樹脂。樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂質而得名,如松香、蟲膠等,樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高分子化合物。樹脂約占塑料總重量的40%~100%。塑料的基本性能主要決定于樹脂的本性,但添加劑也起著重要作用。有些塑料基本上是由合成樹脂所組成,不含或少含添加劑,如有機玻璃、聚苯乙烯等。

所謂塑料,其實它是合成樹脂中的一種,形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似,經過化學手段進行人工合成,而被稱之為塑料。

塑料的主要特性

大多數塑料質輕,化學性穩定,不會銹蝕;

耐沖擊性好;

具有較好的透明性和耐磨耗性;

絕緣性好,導熱性低;

一般成型性、著色性好,加工成本低;

大部分塑料耐熱性差,熱膨脹率大,易燃燒;

尺寸穩定性差,容易變形;

多數塑料耐低溫性差,低溫下變脆,容易老化;

某些塑料易溶于溶劑。

塑料可區分為熱固性與熱塑性二類,前者無法重新塑造使用,后者可以再重復生產。熱可塑性其物理延伸率較大,一般在50%~500%。在不同延伸率下力不完全成線性變化。對于塑料研發機構或企業都有歐標儀器的塑料拉伸實驗機。

塑料不同性能決定了其在生活在工業中的用途,隨著技術的進步,對塑料改性一直沒有停止過研究。希望不遠的將來,塑料通過改性后的可以有更廣泛的應用,甚至可代替鋼鐵等材料并對環境不再污染。

分子結構

基本有兩種類型:第一種是線型結構,具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物;第二種是體型結構,具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。有些高分子帶有支鏈,稱為支鏈高分子,屬于線型結構。有些高分子雖然分子間有交聯,但交聯較少,稱為網狀結構,屬于體型結構。

兩種不同的結構,表現出兩種相反的性能。線型結構,加熱能熔融,硬度和脆性較小的特點。體型結構硬度和脆性較大。塑料則兩種結構的高分子都有,由線型高分子制成的是熱塑性塑料,由體型高分子制成的是熱固性塑料。

材料特性

〈1〉 耐化學侵蝕

〈2〉 具光澤,部份透明或半透明

〈3〉 大部分為良好絕緣體

〈4〉 質量輕且堅固

〈5〉 加工容易可大量生產,價格便宜

〈6〉 用途廣泛、效用多、容易著色、部分耐高溫

優點

1.大部分塑料的抗腐蝕能力強,不與酸、堿反應。

2.塑料制造成本低。

3.耐用、防水、質輕。

4.容易被塑制成不同形狀。

5.是良好的絕緣體。

6.塑料可以用于制備燃料油和燃料氣,這樣可以降低原油消耗。

缺點

1.回收利用廢棄塑料時,分類十分困難,而且經濟上不合算。

2.塑料容易燃燒,燃燒時產生有毒氣體。例如聚苯乙烯燃燒時產生甲苯,這種物質少量會導致失明,吸入有嘔吐等癥狀,PVC燃燒也會產生氯化氫有毒氣體,除了燃燒,就是高溫環境,會導致塑料分解出有毒成分,例如苯等。

3.塑料是由石油煉制的產品制成的,石油資源是有限的。

4.塑料埋在地底下幾百年、幾千年甚至幾萬年也不會腐爛。

5.塑料的耐熱性能等較差,易于老化。

6.由于塑料的無法自然降解性,它已成為人類的第一號敵人,也已經導致許多動物死亡的悲劇。比如動物園的猴子,鵜鶘,海豚等動物,都會誤吞游客隨手丟的1號塑料瓶,最后由于不消化而痛苦地死去;望去美麗純凈的海面上,走近了看,其實飄滿了各種各樣的無法為海洋所容納的塑料垃圾,在多只死去海鳥樣本的腸子里,發現了各種各樣的無法被消化的塑料。

塑料的加工工藝

成型定義

塑料的成型加工是指由合成樹脂制造廠制造的聚合物制成最終塑料制品的過程。加工方法(通常稱為塑料的一次加工)包括壓塑(模壓成型)、擠塑(擠出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、壓延等。

吸塑

用吸塑機將片材加熱到一定溫度后,通過真空泵產生負壓將塑料片材吸附到模型表面上,經冷卻定型而轉變成不同形狀的泡罩或泡殼。

壓塑

壓塑也稱模壓成型或壓制成型,壓塑主要用于酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱固性塑料的成型。

擠塑

擠塑又稱擠出成型,是使用擠塑機(擠出機)將加熱的樹脂連續通過模具,擠出所需形狀的制品的方法。擠塑有時也有于熱固性塑料的成型,并可用于泡沫塑料的成型。擠塑的優點是可擠出各種形狀的制品,生產效率高,可自動化、連續化生產;缺點是熱固性塑料不能廣泛采用此法加工,制品尺寸容易產生偏差。

注塑

注塑又稱注射成型。注塑是使用注塑機(或稱注射機)將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內經冷卻、固化獲得產品的方法。注塑也能用于熱固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的優點是生產速度快、效率高,操作可自動化,能成型形狀復雜的零件,特別適合大量生產。缺點是設備及模具成本高,注塑機清理較困難等。

吹塑

吹塑又稱中空吹塑或中空成型。吹塑是借助壓縮空氣的壓力使閉合在模具中的熱的樹脂型坯吹脹為空心制品的一種方法,吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品兩種方法。用吹塑法可生產薄膜制品、各種瓶、桶、壺類容器及兒童玩具等。

壓延

壓延是將樹脂和各種添加劑經預期處理(捏合、過濾等)后通過壓延機的兩個或多個轉向相反的壓延輥的間隙加工成薄膜或片材,隨后從壓延機輥筒上剝離下來, 再經冷卻定型的一種成型方法。壓延是主要用于聚氯乙烯樹脂的成型方法,能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板磚等制品。

發泡成型

發泡材料(PVC,PE和PS等)中加入適當的發泡劑,使塑料產生微孔結構的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔結構分為開孔泡沫塑料(覺大多數氣孔互相連通)和閉孔泡沫塑料(絕大多數氣孔是互相分隔的),這主要是由制造方法(分為化學發泡,物理發泡和機械發泡)決定的。

燈具塑料外殼材料

傳統的燈具,由于傳統光源發熱量大,燈具外殼一般都采用耐熱性較高的金屬和玻璃材料。隨著光源科技的發展,低發熱、高光效、長壽命光源(如冷陰極光源、 LED 光源、等離子體冷光源等)的日趨成熟,燈具外殼所適用的材料品種越來越多。由于聚合物材料具有透光性好、耐水性強、不易破碎、易成型、易著色、耐老化、重量輕、價格低廉等優點,被廣泛應用于燈具外殼。

目前市場上常用的燈具塑料外殼所選用的聚合物材料主要為增強改性聚氯乙烯合金( PVC 合金)、聚碳酸脂( PC )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA- 壓克力)、聚氯乙烯( PVC )、聚苯乙烯( PS )、聚乙烯( PE )。不同聚合物材料在燈具外殼上使用的優缺點:

一、增強改性聚氯乙烯合金( PVC合金)

優點: 1 、化學穩定性好:耐酸堿和化學腐蝕,是以上所有聚合物材料中化學穩定性最好的塑料。2 、阻燃極佳:由于聚氯乙烯塑料中還有鹵素——氯元素,是一種極佳的阻燃元素,通常氧指數 >32% 、燃燒等級 FV-0 級,是以上所有聚合物材料中阻燃性能最好的塑料。3 、壽命長:由于 PVC 有很好的化學穩定性,所以即使在戶外使用也不會老化,戶外使用壽命長達 20 年以上,是上述所有聚合物材料中壽命最長的塑料。4 、耐低溫性能好:改性聚氯乙烯合金是采用 PVC 樹脂和具有較好耐低溫的合成材料進行共混改性使 PVC 合金的耐低溫性得到很大改善,其正常使用溫度可達 -30 ℃ 以下。5 、抗沖擊強度高:改性 PVC 合金采用 PVC 樹脂添加耐低溫的合成材料和抗沖劑共混改性使其抗沖性能得到很大的提高。 6 、透光性好:由于 PVC 本身具有很高的透明度,同時添加了透明的改性材料,可生產出透明的 PVC 塑料。7 、塑料無應力開裂和室溫蠕變性:不會產生應力開裂和自變形現象。8 、防水處理時與膠水結合性能好:由于 PVC 的極性較強,通常的膠粘劑也都有很強的極性,因此兩者相融性好,在做防水處理時,水密性和氣密性特別好。它與有機硅類膠粘劑、環氧樹脂、聚胺脂等都有極佳的相融性。

缺點:1 、透明度不及 PMMA 、 PC 、 PS ,但優于 PE 、 PVC 。2 、耐磨性不及 PMMA 、 PC ,但優于 PS 、 PVC 、 PE 。 3 、加工成型性不及 PE 、 PS 、 PMMA ,與 PC 、 PVC 相當。4 、耐高溫性不理想,它只能在 70 ℃ 以下長期使用。

二、聚碳酸脂( PC)

優點: 1 、耐高低溫性良好:它可以在 -60 ℃ — 120 ℃ 之間長期使用,是以上所有聚合物材料中耐高低溫最佳的塑料。 2 、抗沖、拉伸、彎曲、壓縮強度高:是以上所有聚合物材料中耐高低溫最佳的塑料。 3 、阻燃性能較好:它是一種緩燃性塑料,阻燃性比 PVC 合金和 PVC 差外,都好于其他幾種塑料,適用于燈具的阻燃要求。 4 、透明度較好:可以與 PMMA 和 PS 相當。

缺點: 1 、耐紫外線、強堿、氧化性酸、有機溶劑較差:在戶外使用較易老化,使用壽命短。 2 、長期與水接觸,容易水解,造成開裂,特別不適用于戶外和潮濕的環境使用。 3 、抗疲勞強度差,容易產生應力開裂,在使用時不宜對它有長期壓力、張力等力的作用,否則容易開裂。4 、加工性能較差,加工成本高。 5 、聚合物的價格較貴,成本較高。

三、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA-壓克力)

優點: 1 、透明性極好,有利于燈具透光,燈具外觀美觀。 2 、耐磨性極佳,是所有以上聚合物材料中耐磨性最好的。 3 、有一定的耐高低溫性能,耐高溫性能僅次于 PC ,好于其他幾種塑料。 4 、具有較好的抗沖擊性能。 5 、加工性能較好、加工成本較低。

缺點: 1 、有室溫蠕變性:在正常使用情況下會使燈具外殼變形。 2 、阻燃性極差:是一種極易燃燒的塑料,用于燈具可能會造成嚴重的火災事故。 3 、有應力開裂現象:當在長時間的壓力或張力下,會產生開裂現象。 4 、硬度較差:在加工成燈具外殼后,不利于運輸和堆放,容易變形、破裂。 5 、耐氧化、耐紫外線性能較差:在戶外長期使用,會產生老化、開裂現象。

四、聚氯乙烯( PVC)

優點: 1 、化學穩定性好:耐酸堿和化學腐蝕。 2 、阻燃極佳:由于聚氯乙烯塑料中還有鹵素——氯元素,是一種極佳的阻燃元素,通常氧指數 >32% 、燃燒等級 FV-0 級,是以上所有聚合物材料中阻燃性能最好的塑料。 3 、壽命長:由于 PVC 有很好的化學穩定性,所以即使在戶外使用也不會老化,在適合溫度范圍內,戶外使用壽命長達 20 年以上。 4 、透光性好:由于 PVC 本身具有很高的透明度,同時添加了透明的改性材料,可生產出透明的 PVC 塑料。 5 、塑料無應力開裂和室溫蠕變性:不會產生應力開裂和自變形現象。 6 、防水處理時與膠水結合性能好:由于 PVC 的極性較強,通常的膠粘劑也都有很強的極性,因此兩者相融性好,在做防水處理時,水密性和氣密性特別好。它與有機硅類膠粘劑、環氧樹脂、聚胺脂等都有極佳的相融性。

缺點: 1 、耐高低溫較差:只能在 -5 ℃— 65 ℃ 的情況下使用,限制了其使用范圍。 2 、抗沖、拉伸、彎曲、壓縮強度較差:在運輸、使用時易破損。 3 、透明度不及 PMMA 、 PC 、 PS 、 PVC 合金,但優于 PE 。 4 、耐磨性不及 PMMA 、 PC 、 PVC 合金,但優于 PS 、 PE 。 5 、加工成型性不及 PE 、 PS 、 PMMA ,與 PC 、 PVC 合金相當。

五、聚苯乙烯( PS)

優點: 1 、透明性能極佳,生產的產品外觀美觀。 2 、具有較好的剛性。 3 、加工性能好,比重小,價格低廉。

缺點: 1 、有很高的脆性,抗沖、拉伸、彎曲、壓縮強度差。 2 、耐高低溫性能較差; 3 、阻燃性極差,是一種易燃塑料; 4 、耐紫外線和氧老化性能較差,戶外使用容易變形和脆化,壽命極短。

六、聚乙烯( PE)

優點: 1 、柔韌性好,有利于燈具產品的運輸和堆放。 2 、化學穩定性較好:耐酸堿和有機溶劑的化學腐蝕。 3 、耐低溫性能好,能在 -70 ℃ 情況下正常使用,不脆化開裂。4 、比重小,加工性能好,價格低廉。

缺點: 1 、易燃燒,是上述幾種聚合物中最易燃燒的塑料。 2 、耐高溫性能差,只能在 60 ℃ 以下才能正常使用。 3 、防水處理時與膠水結合性極差:由于 PE 是完全非極性塑料,通常的膠粘劑都有很強的極性,因此兩者相融性極差,在做防水處理時,難以做到徹底防水。它與有機硅類膠粘劑、環氧樹脂、聚胺脂等幾乎不相融。 4 、耐紫外線和臭氧性能較差,不太適用于戶外使用。

綜上所述,針對燈具塑料外殼選用聚合物材料,從阻燃性、透光性、強度、壽命、成本等綜合因素考慮,綜合性能最佳的應該是增強改性聚氯乙烯合金( PVC 合金),其次是聚碳酸脂( PC )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA- 壓克力)、聚氯乙烯( PVC ),原則上聚苯乙烯( PS )和聚乙烯( PE )不能用作燈具外殼。

改性 PVC 合金在注塑加工時,料筒、螺桿最好采用不銹鋼材料,模具必須經過防銹處理,澆注口適當放大。擠出加工時,料筒、螺桿、模具必須經過防銹處理。

目前市場上的燈具塑料外殼魚龍混雜,很多企業為了降低成本選擇了劣質的聚合物材料,塑料外殼用不到一年就會產生龜裂、變形、變色等現象,更嚴重的是有些燈具廠家選擇了易燃的聚合物生產燈具外殼,造成火災事故。在選擇塑料品種和牌號地還有一個很大誤區,認為選擇了價格昂貴的塑料就能生產出高質量的燈具外殼,其實不然,不同的燈具、不同的使用場合,對塑料的選擇必須不同,作為燈具外殼的聚合物材料,它的使用性能是不一樣的,必須科學地選擇。

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