1.1　塑料及其组成

1.1.1　塑料的特点

塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力条件下具有流动性，可以被模塑成形为一定尺寸的几何形状，并在成形固化后保持其既得形状不发生变化。树脂是指受热时通常有转化或熔融，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。

作为日常用品，塑料的用途已经广为人知，而由于它的一些特殊优点，塑料在工业中的应用也已经非常普遍。塑料的特点主要有以下几方面。

（1）密度小、质量轻。塑料的密度为0.9～2.3g/cm3，但大多数都为1.0～1.4g/cm3，如果采用发泡工艺生产泡沫塑料，则塑料的密度将会更小，其数值可以小到0.01～0.5g/cm3。塑料具有这样小的密度意味着在同样体积下，塑料制品要比金属制品轻得多，因此，若要减轻工业产品的重量，将金属制品改换成塑料制品是一个很重要的途径，即所谓的“以塑代钢”。

1-1　塑料的组成及性能

（2）比强度高。按单位质量计算的强度称为比强度。由于塑料的密度小，所以其比强度比较高。若按比强度大小来评价材料的使用性能，则一些特殊的塑料品种的比强度和比刚度比金属还高，可以代替钢材做工程材料用，如碳纤维和硼纤维增强塑料可用于制造人造卫星、火箭、导弹上的强度高与刚度好的结构零件。

（3）绝缘性能好、介电损耗低。塑料原子内部一般都没有自由电子和离子，所以大多数塑料都具有良好的绝缘性能以及很低的介电损耗。塑料是现代电工行业和电器行业不可缺少的原材料，许多电器用的插头、插座、开关、手柄等，都是用塑料制成的。

（4）化学稳定性高。生产实践和科学试验已经表明，绝大多数塑料的化学稳定性都很高，它们对酸、碱和许多化学药物都具有良好的耐腐蚀能力，可以用来制作各种管道、密封件和换热器等。

（5）减磨、耐磨性能好。大多数塑料都具有良好的减磨和耐磨性能，它们可以在水、油或带有腐蚀性的液体中工作，这是一般金属零件无法与其相比的。

（6）减震、隔音性能好。塑料是现代工业中减震隔音性能极好的材料，不仅可以用于高速运转机械，而且还可以用做汽车中的一些结构零部件，例如一些轿车已经开始采用碳纤维增强塑料制造板簧。

此外，许多塑料还都具有透光和绝热性能，或可以与金属一样进行电镀、着色和焊接，从而使得塑料制品能够具有丰富的色彩和各种各样的结构形式。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射以及耐瞬时烧蚀等特殊性能。

塑料虽然具有以上诸多优点，但它们还有一些比较严重的缺陷至今未能克服，如绝对强度低；对温度的敏感性较高，不耐热，容易在阳光、大气、压力和某些介质作用下老化；收缩率波动范围较大，塑料制品的精度不容易控制；长期受载荷作用会产生“蠕变”等。以上缺陷的存在严重地影响了塑料的应用范围，使得塑料制品在许多领域还不能从根本上取代金属制品。

1.1.2　塑料的组成

塑料是以聚合物为主体，添加各种助剂的多组分材料。根据不同的功能，塑料所用的助剂可分为：聚合物增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、交联剂、着色剂、发泡剂等。塑料中的主要助剂及其作用如下。

（1）聚合物。聚合物是塑料配方中的主要成分，它在塑料制品中为均匀的连续相，其作用在于将各种助剂粘合成一个整体，使制品能获得预定的使用性能。在成形物料中，聚合物应能与所添加的各种助剂共同作用，使物料具有较好的成形性能。聚合物决定了塑料的类型和基本性能，如物理、化学、机械、电、热等方面的性能。单一组分的塑料中，聚合物几乎占100%；在多组分塑料中，聚合物含量占30%～90%。

（2）增塑剂。为了改善聚合物熔体在注射成形过程中的流动性，常常需要在聚合物中添加一些能与聚合物相溶并且不易挥发的有机化合物，这些化合物统称为增塑剂。增塑剂加入聚合物后，其分子可插入到大分子链之间，削弱聚合物大分子之间的作用力，从而导致聚合物的黏流温度和玻璃化温度下降，黏度也随之减小，故流动性可以提高。增塑剂加入聚合物后，还能提高塑料的伸长率、抗冲击性能以及耐寒性能，但其硬度、强度和弹性模量却有所下降。

（3）稳定剂。为了防止或抑制不正常的降解和交联，需要在聚合物中添加一些能够稳定其化学性质的物质，这些物质称为稳定剂。根据发挥作用的不同可分为热稳定剂、抗氧化剂和光稳定剂。生产中，稳定剂的添加量一般大于2%，也有少数情况下高达5%。

（4）润滑剂。为了改善塑料在注射成形过程中的流动性能，并减少或避免塑料熔体对设备及模具的黏附和摩擦，常常需要在聚合物中添加一些必要的物质，这些物质统称为润滑剂。它们还能使塑料表面保持光洁。

（5）填充剂。填充剂又称填料，通常对聚合物呈惰性。在聚合物中添加填充剂的主要目的是为了改善塑料的成形性能，减小塑料中的聚合物用量，以及提高塑料的某些性能。

（6）交联剂。亦称硬化剂，添加在聚合物中能促使聚合物进行交联反应或加快交联反应速度，一般多用在热固性塑料中，可以促使制品加速硬化。

（7）着色剂。添加在聚合物中可使塑料着色的物质统称为着色剂。它们可以分为无机颜料、有机颜料和染料3种类型。着色剂用量一般为0.01%～0.02%，一味提高用量并不能加重色泽和鲜艳程度。

（8）发泡剂。添加在聚合物中可使塑料形成蜂窝状泡孔结构的物质叫作发泡剂。它主要用来增大塑料制品的体积和减轻重量，同时也可提高防震性能。发泡机理可分为物理发泡和化学发泡两种类型。物理发泡通过液体发泡剂蒸发膨胀实现，化学发泡通过发泡剂受热分解产生气体实现。

（9）其他助剂。其他助剂主要有阻燃剂、驱避剂、防静电剂、偶联剂和开口剂等。