我們通常所用的塑料并不是一種單一成分,它是由許多材料配制而成的。為了改進(jìn)塑料的性能,要在高分子化合物中添加各種輔助材料,如填料、增塑劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、抗靜電劑等,才能成為性能良好的塑料。
例如,為了降低聚氯乙烯樹脂的成型溫度,使制品柔軟而添加的增塑劑;為了制備質(zhì)量輕、抗振、隔熱、隔音的泡沫塑料而要添加發(fā)泡劑;有些塑料的熱分解溫度與成型加工溫度非常接近,不加入熱穩(wěn)定劑就無法成型。因而,塑料助劑在塑料成型加工中占有特別重要的地位。
一、塑料的主要成分
⒈ 合成樹脂
合成樹脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由于含量大,而且樹脂的性質(zhì)常常決定了塑料的性質(zhì),所以人們常把樹脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹脂與酚醛塑料混為一談。其實(shí)樹脂與塑料是兩個(gè)不同的概念。樹脂是一種未加工的原始高分子化合物,它不僅用于制造塑料,而且還是涂料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑料除了極少一部分含100%的樹脂外,絕大多數(shù)的塑料,除了主要組分樹脂外,還需要加入其他物質(zhì)。
⒉ 填料
填料又叫填充劑,它可以提高塑料的強(qiáng)度和耐熱性能,并降低成本。例如酚醛樹脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成為最廉價(jià)的塑料之一,同時(shí)還能顯著提高機(jī)械強(qiáng)度。填料可分為有機(jī)填料和無機(jī)填料兩類,前者如木粉、碎布、紙張和各種織物纖維等,后者如玻璃纖維、硅藻土、石棉、炭黑等。填充劑在塑料中的含量一般控制在40%以下。
⒊ 增塑劑
增塑劑,或稱塑化劑可增加塑料的可塑性和柔軟性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑劑(塑化劑) 一般是能與樹脂混溶,無毒、無臭,對(duì)光、熱穩(wěn)定的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物,最常用的是鄰苯二甲酸酯類。例如生產(chǎn)聚氯乙烯塑料時(shí),若加入較多的增塑劑,可以降低其成型加工溫度,使聚合物制品具有柔軟性、彈性及耐低溫性能,得到軟質(zhì)聚氯乙烯塑料。
⒋ 穩(wěn)定劑
穩(wěn)定劑主要是指保持高聚物塑料穩(wěn)定,防止其分解、老化的試劑。為了防止合成樹脂在加工和使用過程中受光和熱的作用分解和破壞,延長(zhǎng)使用壽命,要在塑料中加入穩(wěn)定劑。常用的有硬脂酸鹽、環(huán)氧樹脂等。穩(wěn)定劑的用量一般為塑料的0.3~0.5%。
⒌ 著色劑
著色劑可使塑料具有各種鮮艷、美觀的顏色。常用有機(jī)染料和無機(jī)顏料作為著色劑。合成樹脂的本色大都是白色半透明或無色透明的。在工業(yè)生產(chǎn)中常利用著色劑來增加塑料制品的色彩。
⒍ 潤(rùn)滑劑
潤(rùn)滑劑的作用是防止塑料在成型時(shí)粘在金屬模具上,同時(shí)可使塑料的表面光滑美觀。常用的潤(rùn)滑劑有硬脂酸及其鈣鎂鹽等。
⒎ 抗氧劑
防止塑料在加熱成型或在高溫使用過程中受熱氧化,而使塑料變黃,發(fā)裂等。
⒏ 抗靜電劑
塑料是電的不良導(dǎo)體,所以很容易帶靜電,而抗靜電劑可以賦予塑料以輕度至中等的電導(dǎo)性,從而可防止制品上靜電荷的積聚。
除了上述助劑外,塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、導(dǎo)電劑、導(dǎo)磁劑、相容劑等。以滿足不同的使用要求。
二、常見的加工方法
⒈ 塑料的成型方法
根據(jù)各種塑料不同的成型方法,可以分為膜壓、層壓、注射、擠出、吹塑、澆鑄塑料和反應(yīng)注射塑料等多種類型。
膜壓塑料多為物性的加工性能與一般固性塑料相類似的塑料;
層壓塑料是指浸有樹脂的纖維織物,經(jīng)疊合、熱壓而結(jié)合成為整體的材料;
注射、擠出和吹塑多為物性和加工性能與一般熱塑性塑料相類似的塑料;
澆鑄塑料是指能在無壓或稍加壓力的情況下,傾注于模具中能硬化成一定形狀制品的液態(tài)樹脂混合料,如MC尼龍等;
反應(yīng)注射塑料是用液態(tài)原材料,加壓注入膜腔內(nèi),使其反應(yīng)固化成一定形狀制品的塑料,如聚氨酯等。
⒉塑料的成型加工
塑料的成型加工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。
⑴ 吸塑
用吸塑機(jī)將片材加熱到一定溫度后,通過真空泵產(chǎn)生負(fù)壓將塑料片材吸附到模型表面上,經(jīng)冷卻定型而轉(zhuǎn)變成不同形狀的泡罩或泡殼。
⑵ 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。
⑶ 擠塑
擠塑又稱擠出成型,是使用擠塑機(jī)(擠出機(jī))將加熱的樹脂連續(xù)通過模具,擠出所需形狀的制品的方法。擠塑有時(shí)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(yōu)點(diǎn)是可擠出各種形狀的制品,生產(chǎn)效率高,可自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。
缺點(diǎn)是熱固性塑料不能廣泛采用此法加工,制品尺寸容易產(chǎn)生偏差。
⑷ 注塑
注塑又稱注射成型。注塑是使用注塑機(jī)(或稱注射機(jī))將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內(nèi)經(jīng)冷卻、固化獲得產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快、效率高,操作可自動(dòng)化,能成型形狀復(fù)雜的零件,特別適合大量生產(chǎn)。
缺點(diǎn)是設(shè)備及模具成本高,注塑機(jī)清理較困難等。
⑸ 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(chǎn)薄膜制品、各種瓶、桶、壺類容器及兒童玩具等。
⑹ 壓延
壓延是將樹脂和各種添加劑經(jīng)預(yù)期處理(捏合、過濾等)后通過壓延機(jī)的兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向相反的壓延輥的間隙加工成薄膜或片材,隨后從壓延機(jī)輥筒上剝離下來, 再經(jīng)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。
⑺ 發(fā)泡成型
發(fā)泡材料(PVC,PE和PS等)中加入適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑,使塑料產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分為開孔泡沫塑料(絕大多數(shù)氣孔互相連通)和閉孔泡沫塑料(絕大多數(shù)氣孔是互相分隔的),這主要是由制造方法(分為化學(xué)發(fā)泡,物理發(fā)泡和機(jī)械發(fā)泡)決定的。
三、塑料制品的鑒別鑒定
⒈ 外觀鑒別
通過觀察塑料的外觀,可初步鑒別出塑料制品所屬大類:熱塑性塑料,熱固性塑料或彈性體。
一般熱塑性塑料有結(jié)晶和無定形兩類。
結(jié)晶性塑料外觀呈半透明,乳濁狀或不透明,只有在薄膜狀態(tài)呈透明狀,硬度從柔軟到角質(zhì)。
無定形一般為無色,在不加添加劑時(shí)為全透明,硬度從硬于角質(zhì)橡膠狀(此時(shí)常加有增塑劑等添加劑)。
熱固性塑料通常含有填料且不透明,如不含填料時(shí)為透明。
彈性體具橡膠狀手感,有一定的拉伸率。
⒉ 簡(jiǎn)單鑒別
首先是看,因?yàn)樯铑伾纳弦话愣拘院艽螅砸话銇碚f顏色越深的塑料毒性越大。給塑料染色還有一個(gè)很重要的原因就是原料是廢塑料,為了掩蓋原來的顏色。
第二是聞,只要塑料有異味,不管怎么樣絕對(duì)不能裝食品,異味一般都是在制品中添加助劑,色料等其他附料或殘余單體的味道。
第三是摸,裝食物的塑料一般摸起來光滑且有光澤,如果手感不光滑,尤其是發(fā)粘的一定不能裝食物,因?yàn)檫@里面助劑太多了,多得你都無法想象,可能會(huì)占五成以上。
⒊ 鑒定方法
⑴ 密度法:通過考查各種塑料的密度,用液體做介質(zhì)看其沉浮現(xiàn)象,可粗略辨別塑料所屬大類,假設(shè)塑料放在水中可浮于水面,那么可判定原料不是聚氯乙烯。
⑵ 燃燒法:通過燃燒塑料觀其火焰顏色以及燃燒時(shí)發(fā)出的氣味和煙霧,通常聚烯烴類原料燃燒火焰多為藍(lán)色或淡藍(lán)色,氣味比較溫和及淡、煙霧呈白色,而多數(shù)帶苯或氯的原料燃燒后易冒黑煙,且氣味濃烈,工程塑料就是了。另外,如聚乙烯、聚丙烯有滴燃現(xiàn)象,而聚氯乙烯等則無滴燃,但有自熄現(xiàn)象。
⑶ 光學(xué)法:通過觀察原料透明性進(jìn)行鑒別,一般常用透明原料為:聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯─丙烯腈共聚物;半透明原料為:聚乙烯、無規(guī)共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、軟質(zhì)聚氯乙烯、透明丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物等,其它的原料基本不透明。
⑷ 色辨法:一般來講,不加助劑的原料,如果本身含有雙鍵,則顏色會(huì)顯略黃,如丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物,因有丁二烯共聚,聚合后聚合物中仍含有雙鍵,因此會(huì)顯略黃。
⒋ 常見塑料鑒別
⑴ 聚四氟乙烯(PTFE)
外觀:半透明至不透明,易彎曲,有彈性。
燃燒性:不燃。在熾熱狀況下有刺激性氣味(HF)。
⑵ 聚酰胺(PA)
外觀:半透明至不透明。
燃燒性:難燃,離開火焰后立即熄滅。當(dāng)在火焰中燃燒時(shí)有藍(lán)煙,上端呈桔紅色;有融熔、滴落、起泡現(xiàn)象;可以聞到羊毛燒焦氣味。
⑶ 聚碳酸酯(PC)
外觀:透明至不透明,質(zhì)硬。
燃燒性:難燃。在火焰中燃燒黑煙多、明亮,有炭化、起泡現(xiàn)象;可聞到酚的氣味。
⑷ 酚醛樹脂(PF)
外觀:(通常含有填充料)呈深色調(diào)。
燃燒性:難燃。在火焰中燃燒可見明亮的黃色火焰,黑煙多,有開裂和顏色加深現(xiàn)象。
⑸ 聚氯乙烯(PVC)
外觀:(同聚碳酸酯)
燃燒性:難燃。在火焰中燃燒呈黃色,火苗邊緣呈綠色,白煙;有軟化現(xiàn)象。可聞到糊焦味。
⑹ 氨基樹脂(UF脲/甲醛;MF三聚氰胺/甲醛)
外觀:(含填料)質(zhì)硬。
燃燒性:難燃。在火焰中燃燒呈鮮黃色;有炭化、膨脹、開裂現(xiàn)象。可聞到氨、甲醛、魚腥味。
⑺ 聚乙烯(PE)
外觀:半透明至不透明,質(zhì)硬;透明薄膜。
燃燒性:在火焰中可燃,離開火焰后緩緩熄滅或繼續(xù)燃燒。燃燒時(shí)火焰上端呈黃色,下端呈藍(lán)色;有融熔、滴落現(xiàn)象。可聞到石蠟味。
⑻ 聚丙烯(PP)
(外觀和燃燒性同聚乙烯)