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【材质工艺】塑料的介绍

塑料的介绍 塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),俗称塑料(plastics)或树脂(resin),可以自由改变成分及形体样式,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。 塑料的主要成分是树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等,树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的40%...

塑料的介绍

塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),俗称塑料(plastics)或树脂(resin),可以自由改变成分及形体样式,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。

塑料的主要成分是树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等,树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯等。

所谓塑料,其实它是合成树脂中的一种,形状跟天然树脂中的松树脂相似,经过化学手段进行人工合成,而被称之为塑料。

塑料的主要特性

大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀;

耐冲击性好;

具有较好的透明性和耐磨耗性;

绝缘性好,导热性低;

一般成型性、着色性好,加工成本低;

大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;

尺寸稳定性差,容易变形;

多数塑料耐低温性差,低温下变脆,容易老化;

某些塑料易溶于溶剂。

塑料可区分为热固性与热塑性二类,前者无法重新塑造使用,后者可以再重复生产。热可塑性其物理延伸率较大,一般在50%~500%。在不同延伸率下力不完全成线性变化。对于塑料研发机构或企业都有欧标仪器的塑料拉伸实验机。

塑料不同性能决定了其在生活在工业中的用途,随着技术的进步,对塑料改性一直没有停止过研究。希望不远的将来,塑料通过改性后的可以有更广泛的应用,甚至可代替钢铁等材料并对环境不再污染。

分子结构

基本有两种类型:第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物;第二种是体型结构,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链,称为支链高分子,属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联,但交联较少,称为网状结构,属于体型结构。

两种不同的结构,表现出两种相反的性能。线型结构,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有,由线型高分子制成的是热塑性塑料,由体型高分子制成的是热固性塑料。

材料特性

〈1〉 耐化学侵蚀

〈2〉 具光泽,部份透明或半透明

〈3〉 大部分为良好绝缘体

〈4〉 质量轻且坚固

〈5〉 加工容易可大量生产,价格便宜

〈6〉 用途广泛、效用多、容易着色、部分耐高温

优点

1.大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。

2.塑料制造成本低。

3.耐用、防水、质轻。

4.容易被塑制成不同形状。

5.是良好的绝缘体。

6.塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。

缺点

1.回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算。

2.塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯,这种物质少量会导致失明,吸入有呕吐等症状,PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体,除了燃烧,就是高温环境,会导致塑料分解出有毒成分,例如苯等。

3.塑料是由石油炼制的产品制成的,石油资源是有限的。

4.塑料埋在地底下几百年、几千年甚至几万年也不会腐烂。

5.塑料的耐热性能等较差,易于老化。

6.由于塑料的无法自然降解性,它已成为人类的第一号敌人,也已经导致许多动物死亡的悲剧。比如动物园的猴子,鹈鹕,海豚等动物,都会误吞游客随手丢的1号塑料瓶,最后由于不消化而痛苦地死去;望去美丽纯净的海面上,走近了看,其实飘满了各种各样的无法为海洋所容纳的塑料垃圾,在多只死去海鸟样本的肠子里,发现了各种各样的无法被消化的塑料。

塑料的加工工艺

成型定义

塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法(通常称为塑料的一次加工)包括压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、压延等。

吸塑

用吸塑机将片材加热到一定温度后,通过真空泵产生负压将塑料片材吸附到模型表面上,经冷却定型而转变成不同形状的泡罩或泡壳。

压塑

压塑也称模压成型或压制成型,压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。

挤塑

挤塑又称挤出成型,是使用挤塑机(挤出机)将加热的树脂连续通过模具,挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也有于热固性塑料的成型,并可用于泡沫塑料的成型。挤塑的优点是可挤出各种形状的制品,生产效率高,可自动化、连续化生产;缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工,制品尺寸容易产生偏差。

注塑

注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机(或称注射机)将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高,操作可自动化,能成型形状复杂的零件,特别适合大量生产。缺点是设备及模具成本高,注塑机清理较困难等。

吹塑

吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法,吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。

压延

压延是将树脂和各种添加剂经预期处理(捏合、过滤等)后通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材,随后从压延机辊筒上剥离下来, 再经冷却定型的一种成型方法。压延是主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法,能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。

发泡成型

发泡材料(PVC,PE和PS等)中加入适当的发泡剂,使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料(觉大多数气孔互相连通)和闭孔泡沫塑料(绝大多数气孔是互相分隔的),这主要是由制造方法(分为化学发泡,物理发泡和机械发泡)决定的。

灯具塑料外壳材料

传统的灯具,由于传统光源发热量大,灯具外壳一般都采用耐热性较高的金属和玻璃材料。随着光源科技的发展,低发热、高光效、长寿命光源(如冷阴极光源、 LED 光源、等离子体冷光源等)的日趋成熟,灯具外壳所适用的材料品种越来越多。由于聚合物材料具有透光性好、耐水性强、不易破碎、易成型、易着色、耐老化、重量轻、价格低廉等优点,被广泛应用于灯具外壳。

目前市场上常用的灯具塑料外壳所选用的聚合物材料主要为增强改性聚氯乙烯合金( PVC 合金)、聚碳酸脂( PC )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA- 压克力)、聚氯乙烯( PVC )、聚苯乙烯( PS )、聚乙烯( PE )。不同聚合物材料在灯具外壳上使用的优缺点:

一、增强改性聚氯乙烯合金( PVC合金)

优点: 1 、化学稳定性好:耐酸碱和化学腐蚀,是以上所有聚合物材料中化学稳定性最好的塑料。2 、阻燃极佳:由于聚氯乙烯塑料中还有卤素——氯元素,是一种极佳的阻燃元素,通常氧指数 >32% 、燃烧等级 FV-0 级,是以上所有聚合物材料中阻燃性能最好的塑料。3 、寿命长:由于 PVC 有很好的化学稳定性,所以即使在户外使用也不会老化,户外使用寿命长达 20 年以上,是上述所有聚合物材料中寿命最长的塑料。4 、耐低温性能好:改性聚氯乙烯合金是采用 PVC 树脂和具有较好耐低温的合成材料进行共混改性使 PVC 合金的耐低温性得到很大改善,其正常使用温度可达 -30 ℃ 以下。5 、抗冲击强度高:改性 PVC 合金采用 PVC 树脂添加耐低温的合成材料和抗冲剂共混改性使其抗冲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,同时添加了透明的改性材料,可生产出透明的 PVC 塑料。7 、塑料无应力开裂和室温蠕变性:不会产生应力开裂和自变形现象。8 、防水处理时与胶水结合性能好:由于 PVC 的极性较强,通常的胶粘剂也都有很强的极性,因此两者相融性好,在做防水处理时,水密性和气密性特别好。它与有机硅类胶粘剂、环氧树脂、聚胺脂等都有极佳的相融性。

缺点:1 、透明度不及 PMMA 、 PC 、 PS ,但优于 PE 、 PVC 。2 、耐磨性不及 PMMA 、 PC ,但优于 PS 、 PVC 、 PE 。 3 、加工成型性不及 PE 、 PS 、 PMMA ,与 PC 、 PVC 相当。4 、耐高温性不理想,它只能在 70 ℃ 以下长期使用。

二、聚碳酸脂( PC)

优点: 1 、耐高低温性良好:它可以在 -60 ℃ — 120 ℃ 之间长期使用,是以上所有聚合物材料中耐高低温最佳的塑料。 2 、抗冲、拉伸、弯曲、压缩强度高:是以上所有聚合物材料中耐高低温最佳的塑料。 3 、阻燃性能较好:它是一种缓燃性塑料,阻燃性比 PVC 合金和 PVC 差外,都好于其他几种塑料,适用于灯具的阻燃要求。 4 、透明度较好:可以与 PMMA 和 PS 相当。

缺点: 1 、耐紫外线、强碱、氧化性酸、有机溶剂较差:在户外使用较易老化,使用寿命短。 2 、长期与水接触,容易水解,造成开裂,特别不适用于户外和潮湿的环境使用。 3 、抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,在使用时不宜对它有长期压力、张力等力的作用,否则容易开裂。4 、加工性能较差,加工成本高。 5 、聚合物的价格较贵,成本较高。

三、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA-压克力)

优点: 1 、透明性极好,有利于灯具透光,灯具外观美观。 2 、耐磨性极佳,是所有以上聚合物材料中耐磨性最好的。 3 、有一定的耐高低温性能,耐高温性能仅次于 PC ,好于其他几种塑料。 4 、具有较好的抗冲击性能。 5 、加工性能较好、加工成本较低。

缺点: 1 、有室温蠕变性:在正常使用情况下会使灯具外壳变形。 2 、阻燃性极差:是一种极易燃烧的塑料,用于灯具可能会造成严重的火灾事故。 3 、有应力开裂现象:当在长时间的压力或张力下,会产生开裂现象。 4 、硬度较差:在加工成灯具外壳后,不利于运输和堆放,容易变形、破裂。 5 、耐氧化、耐紫外线性能较差:在户外长期使用,会产生老化、开裂现象。

四、聚氯乙烯( PVC)

优点: 1 、化学稳定性好:耐酸碱和化学腐蚀。 2 、阻燃极佳:由于聚氯乙烯塑料中还有卤素——氯元素,是一种极佳的阻燃元素,通常氧指数 >32% 、燃烧等级 FV-0 级,是以上所有聚合物材料中阻燃性能最好的塑料。 3 、寿命长:由于 PVC 有很好的化学稳定性,所以即使在户外使用也不会老化,在适合温度范围内,户外使用寿命长达 20 年以上。 4 、透光性好:由于 PVC 本身具有很高的透明度,同时添加了透明的改性材料,可生产出透明的 PVC 塑料。 5 、塑料无应力开裂和室温蠕变性:不会产生应力开裂和自变形现象。 6 、防水处理时与胶水结合性能好:由于 PVC 的极性较强,通常的胶粘剂也都有很强的极性,因此两者相融性好,在做防水处理时,水密性和气密性特别好。它与有机硅类胶粘剂、环氧树脂、聚胺脂等都有极佳的相融性。

缺点: 1 、耐高低温较差:只能在 -5 ℃— 65 ℃ 的情况下使用,限制了其使用范围。 2 、抗冲、拉伸、弯曲、压缩强度较差:在运输、使用时易破损。 3 、透明度不及 PMMA 、 PC 、 PS 、 PVC 合金,但优于 PE 。 4 、耐磨性不及 PMMA 、 PC 、 PVC 合金,但优于 PS 、 PE 。 5 、加工成型性不及 PE 、 PS 、 PMMA ,与 PC 、 PVC 合金相当。

五、聚苯乙烯( PS)

优点: 1 、透明性能极佳,生产的产品外观美观。 2 、具有较好的刚性。 3 、加工性能好,比重小,价格低廉。

缺点: 1 、有很高的脆性,抗冲、拉伸、弯曲、压缩强度差。 2 、耐高低温性能较差; 3 、阻燃性极差,是一种易燃塑料; 4 、耐紫外线和氧老化性能较差,户外使用容易变形和脆化,寿命极短。

六、聚乙烯( PE)

优点: 1 、柔韧性好,有利于灯具产品的运输和堆放。 2 、化学稳定性较好:耐酸碱和有机溶剂的化学腐蚀。 3 、耐低温性能好,能在 -70 ℃ 情况下正常使用,不脆化开裂。4 、比重小,加工性能好,价格低廉。

缺点: 1 、易燃烧,是上述几种聚合物中最易燃烧的塑料。 2 、耐高温性能差,只能在 60 ℃ 以下才能正常使用。 3 、防水处理时与胶水结合性极差:由于 PE 是完全非极性塑料,通常的胶粘剂都有很强的极性,因此两者相融性极差,在做防水处理时,难以做到彻底防水。它与有机硅类胶粘剂、环氧树脂、聚胺脂等几乎不相融。 4 、耐紫外线和臭氧性能较差,不太适用于户外使用。

综上所述,针对灯具塑料外壳选用聚合物材料,从阻燃性、透光性、强度、寿命、成本等综合因素考虑,综合性能最佳的应该是增强改性聚氯乙烯合金( PVC 合金),其次是聚碳酸脂( PC )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA- 压克力)、聚氯乙烯( PVC ),原则上聚苯乙烯( PS )和聚乙烯( PE )不能用作灯具外壳。

改性 PVC 合金在注塑加工时,料筒、螺杆最好采用不锈钢材料,模具必须经过防锈处理,浇注口适当放大。挤出加工时,料筒、螺杆、模具必须经过防锈处理。

目前市场上的灯具塑料外壳鱼龙混杂,很多企业为了降低成本选择了劣质的聚合物材料,塑料外壳用不到一年就会产生龟裂、变形、变色等现象,更严重的是有些灯具厂家选择了易燃的聚合物生产灯具外壳,造成火灾事故。在选择塑料品种和牌号地还有一个很大误区,认为选择了价格昂贵的塑料就能生产出高质量的灯具外壳,其实不然,不同的灯具、不同的使用场合,对塑料的选择必须不同,作为灯具外壳的聚合物材料,它的使用性能是不一样的,必须科学地选择。