2.1 塑料的組成與工藝特性
一、塑料的組成
塑料的基本組成：
塑料是以合成樹脂為主要成分，加入適量的新增劑組成的。
(1)合成樹脂合成樹脂是由低分子化合物經聚合反應所獲得的高分子化合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等。樹脂受熱軟化後，可將塑料的其他組分加以粘合，並決定塑料的主要效能，如物理效能、化學效能、力學效能及電效能等。塑料中樹脂含量為40％-100％。
(2)新增劑新增劑包括填充劑、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑和固化劑等。
塑料助劑又叫塑料新增劑，是聚合物（合成樹脂）進行成型加工時為改善其加工效能或為改善樹脂本身效能所不足而必須新增的一些化合物。
助劑類別繁多，約有上百種。品種成千上萬。
助劑的選擇與應用，必須兼顧應用物件種類、加工方式、製品特徵及配合組分等多種因素。選擇助劑時應考慮以下幾個問題：
1）助劑與製品的配伍性
助劑應與聚合物匹配，這是選用助劑時首先要考慮的問題。
助劑與聚合物的配伍性包括它們之間的相容性以及對穩定性方面的影響。一般地說，助劑必須長期，穩定、均勻地存在於製品中才能發揮其應用的效能。所以通常要求所選擇的助劑與聚合物要有良好的相容性。
如果相容性不好，助劑就容易析出。固體助劑的析出俗稱為「噴霜」，液體助劑的析出則稱作「滲出」或「出汗」。
助劑析出後不僅失去作用，而且影響製品的外觀和手感。助劑與聚合物的相容性主要取決於它們結構的相似性。
並非要求所有的助劑都必須與聚合物有良好的相容性。
如無機填充劑和無機顏料，它們不溶於聚合物，無相容性而言，它們在聚合物中的分散是非均相的，不全析出。對這類助劑則要求它們細度小、分散性好。也不是所有的助劑與聚合物的相容性愈大愈好。
如潤滑劑的相容性如果過大，就會起到增塑劑的作用，造成聚合物的軟化。
助劑與聚合物配伍性的另乙個重要問題是它們在穩定性方面的影響。有些聚合物（如聚氯乙烯）的分解產物是酸性的（放出hcl），會使一些助劑失效，如與鹼性助劑成鹽。也有些助劑會加速聚合物的降解。
2）助劑的耐久性
聚合物材料在使用條件下，仍可保持原來效能的能力叫耐久性。保持耐久性就是防止助劑的損失。
助劑的損失主要通過三條途徑：揮發、抽出和遷移。
揮發性大小取決於助劑本身的結構。一般來講，分子量愈小，揮發性愈大。
抽出性與助劑在不同介質中的溶解度直接相關。要根據製品的使用環境來選擇適當的助劑品種。
遷移性是指聚合物中某些助劑組分可以轉移到與其接觸的材料上的性質。遷移性大小與助劑在不同聚合物中的溶解度有關，同時要求助劑應具有耐水、耐油、耐溶劑的能力。
3、助劑對加工條件的適應性
加工條件對助劑的要求，最主要是耐熱性，即要求助劑在加工溫度下不分解、不易揮發和昇華。對加工裝置和模具不產生腐蝕作用。同一種聚合物，由於加工成型的方法不同，所需要的助劑可能有所不同。
4、助劑對製品用途的適應性
製品用途往往對助劑的選擇有一定的制約。不同用途的製品對所欲採用的助劑的外觀、氣味、汙染性、耐久性、電效能、熱效能、耐候性、毒性等都有一定要求。
5、助劑配合中的協同作用與對抗作用
一種聚合物往往同時使用多種助劑，這些助劑同時處在乙個聚合物體系中，彼此之間有所影響。如產生協同效應、加和效應、對抗效應等。
加和效應是指兩種或兩種以上助劑並用時，它們的總效應等於它們各自單獨使用效能的加和。
協同效應是指兩種或兩種以上助劑並用時，它們的總效應超過它們各自單獨使用效能的加和。
對抗效應則相反，是指兩種或兩種以上助劑並用時，它們的總效應小於它們各自單獨使用的效能或加和。因此選擇助劑配合時一定要考慮選擇具有協同作用的不同助劑，而防止對抗效應產生。
（1)填充劑(填料)
填充劑的作用：是調整塑料的物理化學效能，提高材料強度，擴大使用範圍，以及減少合成樹脂的用量，降低塑料的成本。
常用的填充劑：粉狀填料、纖維狀填料、層狀填料。
1）碳酸鈣、矽石、矽藻土、雲母、石棉、石墨、木粉、金屬粉；
2）棉花、亞麻、石棉纖維、玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、金屬短須。
3）紙張及棉布屑、玻璃布。
塑料中的填充劑含量一般為20％～50％，這是塑料製件品種多、效能各異的主要原因之一。
附表常用部分塑料填料及其作用
加入不同的填充劑，可以製成不同效能的塑料。如：
如酚醛樹脂中加人木粉後，可獲得機械強度高的膠木；
加入雲母、石英和石棉可提高塑料的耐熱性和絕緣性；
聚醯胺、聚甲醛等樹脂中加入二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯後，明顯地改善了塑料的耐磨性、抗水性、耐熱性、機械強度和硬度等效能；
用玻璃纖維作為塑料的填充劑，能大幅度提高塑料的機械強度。
有的新增劑還可使塑料具有樹脂所沒有的效能，如加入銀、銅等金屬粉末，可製成導電塑料，加入磁鐵粉，可製成磁性塑料。
（2）增塑劑
增塑劑的作用：提高塑料的可塑性和柔軟性，降低熔融溫度，改善熔體的流動性。
加入它可加大分子間的距離，削弱大分子間的作用力。
常用的增塑劑是一些不易揮發的高沸點的液體有機化合物或低熔點的固體有機化合物。
理想的增塑劑必須在一定範圍內能與合成樹脂很好地相溶，並具有良好的耐熱、耐光、不燃及無毒的效能。
缺點：增塑劑的加入會降低塑料的穩定性、介電效能和機械強度，因此在塑料中應盡可能地減少增塑劑的含量。
大多數塑料一般不新增增塑劑，唯有軟質聚氯乙烯含有大量的增塑劑(鄰苯二甲酸二丁酯)。
（3)穩定劑
作用：抑制和防止塑料在加工和使用過程中因受熱、光及氧等作用而分解變質，使加工順利進行，保證塑件具有一定的使用壽命。（提高熱分解溫度）
熱穩定劑、光穩定劑、抗氧劑、紫外線抗禦劑等。
光穩定劑是抑制或減緩由於光氧化作用而使高分子材料發生降解的助劑。按其作用機理可分為：紫外線吸收劑（uva）、猝滅劑（又稱能量轉移劑）、自由基捕獲劑、光遮蔽劑。
如在聚氯乙烯中加入硬脂酸鹽，可防止熱成型時的分解；在塑料中加入炭黑作紫外線吸收劑，可提高其耐光輻射的能力。對穩定劑的要求是，除對聚合物的穩定效果好外，還應能耐水、耐油、耐化學藥品，並能與樹脂相溶，在成型過程中不分解、揮發小、無色。常用的穩定劑有硬脂酸鹽、鉛的化合物及環氧化合物等。
穩定劑用量一般為塑料的0.3％～0.5％。
（4)潤滑劑
作用：潤滑劑對塑料表面起潤滑作用，防止塑料在成型加工過程中粘附在模具上。同時，新增潤滑劑還可以提高塑料的流動性，便於成型加工，並使塑料表面更加光滑。
常用的潤滑劑為硬脂酸及其鹽類，其加入量通常小於1％。
需加入潤滑劑的常用塑料：聚烯烴、ps、醋酸纖維素、pa、abs、pvc,硬質pvc更突出。
常用的潤滑劑有：脂肪酸皂類、合成蠟及某些有機矽化合物。
（5)著色劑
作用：為滿足塑件使用上的美觀要求，給予塑料以色彩及特殊的光學效能，有時還能改善塑料製品的耐候性，常加入著色劑。
種類：1. 給予塑料色彩的色料：有機顏料、無機顏料和染料作著色劑。
2. 給予塑料特殊的光學效能的有光學絮片：（鋁、銅、銅合金等）
①珠光色料：使塑料呈珠光；
②磷光色料：經光線照射後，能在黑暗中發光；
③螢光色料：能放出與吸收不同波長的光線，因而形成閃爍的輝光，但不能在黑暗中發光。
著色劑應具有的效能：應具有著色力強、色澤鮮豔、分散性好的特點，不易與其他組分起化學變化，且具有耐熱、耐光等效能。著色劑的用量一般為塑料的0.01％—0.02％。
塑料中加入色料的方法：
1.用擠出造粒機，混色後擠出——切斷造粒，得到已混色好的樹脂原料，用於大批量生產同色的產品。
2.用色母加入到原色的樹脂中，混合均勻，假如注射機塑化；用於小批量、多品種生產。缺點是：混色不夠均勻，不同批次的產品存在色差。
3.將粉狀染料加入到原色的樹脂中，混合均勻，假如注射機塑化；用於小批量、多品種生產。缺點是：混色不夠均勻，不同批次的產品存在色差。
目前注射塑料的著色已廣泛使用色母粒著色的方法，只要在注射成型之前，在本色塑料粒子中，拌入一定比例的濃縮色母粒（簡稱色母粒）即可。色母粒是由著色劑、分散劑、載體等組分經特定的預分散造粒工藝而製得的。著色劑的含量較高的顆粒狀物質和待著色的塑料粒子之間容易拌和均勻，拌和時不產生粉塵，勞動條件良好，而且由於色母粒中含有分散劑等助劑，著色劑容易分散到待著色的塑料中，注射成型以前不必再經過擠出機熔混造粒處理，著色效果好，著色成本亦較低，是一種值得推廣應用的著色方法。
（6）固化劑
固化劑又稱硬化劑、交聯反應劑。
它的作用：促使合成樹脂進行交聯反應而形成體型網狀結構，或加快交聯反應速度。固化劑一般多用在熱固性塑料中。
如在酚醛樹脂中加入六次甲基四胺、在環氧樹脂中加入乙二胺或順丁烯二酸酐等，此外在注射熱固性塑料時加入氧化鎂可促使塑件快速硬化。
常用塑料材料
1.abs 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 典型應用範圍 汽車 儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等 電冰箱，大強度工具 頭髮烘乾機，攪拌器，食品加工機，割草機等 機殼體，打字機鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。注塑模工藝條件 乾燥處理 abs材料具有吸濕性，要求在加工之前進行乾燥處...
第2章常用塑料材料
2.1 塑料的組成與工藝特性 一 塑料的組成 塑料的基本組成 塑料是以合成樹脂為主要成分，加入適量的新增劑組成的。1 合成樹脂合成樹脂是由低分子化合物經聚合反應所獲得的高分子化合物，如聚乙烯 聚氯乙烯 酚醛樹脂等。樹脂受熱軟化後，可將塑料的其他組分加以粘合，並決定塑料的主要效能，如物理效能 化學效能...
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