塑料(Plastics):具有塑性行為的資料,所謂塑性是指受

2024年2月29日發(作者：生日蛋糕祝福語八個字)

塑料（Plastics）：具有塑性行為的材料，所謂塑性是指受外力作用時，發生形變，外力取消后，仍能保持受力時的狀態。塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間，受力能發生一定形變。軟塑料接近橡膠，硬塑料接近纖維。

塑料是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分，在加工過程中能流動成型的材料。

塑料為合成的高分子化合物，可以自由改變形體樣式。塑料是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。

塑料主要有以下特性：

①大多數塑料質輕，化學性穩定,不會銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩定性差，容易變形；⑧多數塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。

塑料可區分為熱固性與熱可塑性二類，前者無法重新塑造使用，后者可一再重復生產。

塑料高分子的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（包括支鏈結構）高聚物由于有獨立的分子存在，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立的大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，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。

【塑料與其它材料比較有如下的特性】

〈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〉 重量輕且堅固

〈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

塑料也區分為泛用性塑料及工程塑料，主要是用途的廣泛性來界定，如PE、PP價格便宜，可用在多種不同型態的機器上生產。工程塑料則價格較昂貴，但原料穩性及物理物性均好很多，一般而言，其同時具有剛性與韌性兩種特性。

塑料的優點

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。

塑料的缺點

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。

3、塑料是由石油煉制的產品制成的，石油資源是有限的。

【塑料的成分】

我們通常所用的塑料并不是一種純物質，它是由許多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是塑料的主要成分，此外，為了改進塑料的性能，還要在聚合物中添加各種輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑等，才能成為性能良好的塑料。

1、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，而且樹脂的性質常常決定了塑料的性質，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。其實樹脂與塑料是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物，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，絕大多數的塑料，除了主要組分樹脂外，還需要加入其他物質。

2、填料

填料又叫填充劑，它可以提高塑料的強度和耐熱性能，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的塑料之一，同時還能顯著提高機械強度。填料可分為有機填料和無機填料兩類，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。

3、增塑劑

增塑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。增塑劑一般是能與樹脂混溶，無毒、無臭，對光、熱穩定的高沸點有機化合物，最常用的是鄰苯二甲酸酯

類。例如生產聚氯乙烯塑料時，若加入較多的增塑劑便可得到軟質聚氯乙烯塑料，若不加或少加增塑劑(用量<10％)，則得硬質聚氯乙烯塑料。

4、穩定劑

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，延長使用壽命，要在塑料中加入穩定劑。常用的有硬脂酸鹽、環氧樹脂等。

5、著色劑

著色劑可使塑料具有各種鮮艷、美觀的顏色。常用有機染料和無機顏料作為著色劑。

6、潤滑劑

潤滑劑的作用是防止塑料在成型時不粘在金屬模具上，同時可使塑料的表面光滑美觀。常用的潤滑劑有硬脂酸及其鈣鎂鹽等。

除了上述助劑外，塑料中還可加入阻燃劑、發泡劑、抗靜電劑等，以滿足不同的使用要求。

【塑料的分類】

一、按使用特性分類

根據名種塑料不同的使用特性，通常將塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三種類型。

①通用塑料

一般是指產量大、用途廣、成型性好、價格便宜的塑料。通用塑料有五大品種，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及ABS。它們都是熱塑性塑料。

②工程塑料

一般指能承受一定外力作用，具有良好的機械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩定性較好，可以用作工程結構的塑料，如聚酰胺、聚砜等。

在工程塑料中又將其分為通用工程塑料和特種工程塑料兩大類。

通用工程塑料包括：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。

特種工程塑料又有交聯型的非交聯型之分。交聯型的有：聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯聚酰亞胺、耐熱環氧樹指等。非交聯型的有：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮（PEEK）等

③特種塑料

一般是指具有特種功能，可用于航空、航天等特殊應用領域的塑料。如氟塑料和有機硅具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用，增強塑料和泡沫塑料具有高強度、高緩沖性等特殊性能，這些塑料都屬于特種塑料的范疇。

a.強塑料:增強塑料原料在外形上可分為粒狀（如鈣塑增強塑料）、纖維狀（如玻璃纖維或玻璃布增強塑料）、片狀（如云母增強塑料）三種。按材質可分為布基增強塑料（如碎布增強或石棉增強塑料）、無機礦物填充塑料（如石英或云母填充塑料）、纖維增強塑料（如碳纖維增強塑料）三種。

b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分為硬質、半硬質和軟質泡沫塑料三種。硬質泡沫塑料沒有柔韌性，壓縮硬度很大，只有達到一定應力值才產生變形，應力解除后不能恢復原狀；軟質泡沫塑料富有柔韌性，壓縮硬度很小，很容易變形，應力解除后能恢復原狀，殘余變形較小；半硬質泡沫塑料的柔韌性和其他性能介于硬質他軟質泡沫塑料之間。

二、按理化特性分類

根據各種塑料不同的理化特性，可以把塑料分為熱固性塑料和熱塑料性塑料兩種類型。

⑴熱固性塑料

熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、環氧塑料等。熱固性塑料又分甲醛交聯型和其他交聯型兩種類型。受熱時變軟，冷卻時變硬，能反復軟化和硬化并保持一定的形狀。可溶于一定的溶劑，具有可熔可溶的性質。熱塑性塑料具有優良的電絕緣性，特別是聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有極低的介電常數和介質損耗，宜于作高頻和高電壓絕緣材料。熱塑性塑料易于成型加工,但耐熱性較低,易于蠕變,其蠕變程度隨承受負荷、環境溫度、溶劑、濕度而變化。為了克服熱塑性塑料的這些弱點,滿足在空間技術、新能源開發等領域應用的需要，各國都在開發可熔融成型的耐熱性樹脂，如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它們作為基體樹脂的復合材料具有較高的力學性能和耐化學腐蝕性，能熱成型和焊接，層間剪切強度比環氧樹脂好。如用聚醚醚酮作為基體樹脂與碳纖維制成復合材料，耐疲勞性超過環氧／碳纖維。它的耐沖擊性好，在室溫下具有良好的耐蠕變性，加工性好，可在240～270℃連續使用，是一種非常理想的耐高溫絕緣材料。用聚醚砜作為基體樹脂與碳纖維制成的復合材料在 200℃具有較高的強度和硬度,在-100℃尚能保持良好的耐沖擊性;無毒，不燃，發煙最少，耐輻射性好，預期可用它作航天飛船的關鍵部件，還可模塑加工成雷達天線罩等。

甲醛交聯型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料（如脲－甲醛－三聚氰胺－甲醛等）。

其他交聯型塑料包括不飽和聚酯、環氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。

⑵熱塑料性塑料

熱塑料性塑料是指在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等。熱塑料性塑料又分烴類、含極性基因的乙烯基類、工程類、纖維素類等多種類型。熱加工成型后形成具有不熔不溶的固化物，其樹脂分子由線型結構交聯成網狀結構。再加強熱則會分解破壞。典型的熱固性塑料有酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料，還有較新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它們具有耐熱性高、受熱不易變形等優點。缺點是機械強度一般不高，但可以通過添加填料，制成層壓材料或模壓材料來提高其機械強度。

以酚醛樹脂為主要原料制成的熱固性塑料，如酚醛模壓塑料（俗稱電木），具有堅固耐用、尺寸穩定、耐除強堿外的其他化學物質作用等特點。可根據不同用途和要求，加入各種填料和添加劑。如要求高絕緣性能的品種，可采用云母或玻璃纖維為填料；如要耐熱的品種，可采用石棉或其他耐熱填料；如要求抗震的品種，可采用各種適當的纖維或橡膠為填料及一些增韌劑以制成高韌性材料。此外還可以采用苯胺、環氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇縮醛等改性的酚醛樹脂以滿足不同用途的要求。用酚醛樹脂還可以制成酚醛層壓板，其特點是機械強度高，電性能良好，耐腐蝕，易于加工，廣泛應用于低壓電工設備。

氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它們具有質地堅硬、耐刮痕、無色、半透明等優點，加入色料可制成彩色鮮艷的制品，俗稱電玉。由于它耐油,不受弱堿和有機溶劑的影響（但不耐酸）,可在70℃下長期使用，短期可耐110～120℃，可用于電工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高，有更好的耐水、耐熱、耐電弧性，可作耐電弧絕緣材料。

以環氧樹脂為主要原料制成的熱固性塑料品種很多，其中以雙酚A型環氧樹脂為基材的約占90％。它具有優良的粘接性、電絕緣性、耐熱性和化學穩定性，收縮率和吸水率小，機械強度好等特點。

不飽和聚酯和環氧樹脂都可以制成玻璃鋼，具有優異的機械強度。如不飽和聚酯的玻璃鋼，其機械性能良好,密度小（只有鋼的1/5至1/4，鋁的1/2），易于加工成各種電器零件。以苯二甲酸二丙烯酯樹脂制成的塑料的電性能和機械性能均優于酚醛和氨基熱固性塑料。它吸濕性小，制品尺寸穩定，成型性能好，耐酸堿及沸水和一些有機溶劑。模塑料適于制造結構復雜的、既耐溫又有高絕緣性的零件。一般可在-60～180℃的溫度范圍長期使用，耐熱等級可達F級到H級，比酚醛和氨基塑料的耐熱性都高。

聚硅醚結構形式的有機硅塑料在電子、電工技術中的應用較多。有機硅層壓塑料多以玻璃布為補強材料；有機硅模壓塑料多以玻璃纖維和石棉為填料，用以制造耐高溫、高頻或潛水電機、電器、電子設備的零部件等。這類塑料的特點是介電常數和tgδ值較小，受頻率影響小，用于電工和電子工業中耐電暈和電弧，即使放電引起分解，產物是二氧化硅而不是能導電的碳黑。這類材料有突出的耐熱性,可以在250℃連續使用。聚硅醚的主要缺點是機械強度低，膠粘性小，耐油性差。已開發出許多改性有機硅聚合物，例如聚酯改性有機硅塑料等在電工技術上得到應用。有的塑料既是熱塑性又是熱固性的塑料。例如聚氯乙烯,一般為熱

塑性塑料,日本已研制出一種新型液態聚氯乙烯是熱固性的，模塑溫度為60～140℃；美國一種叫倫德克斯的塑料,既有熱塑性加工的特征，又有熱固性塑料的物理性能。

①烴類塑料。屬非極性塑料，具有結晶性和非結晶性之分，結晶性烴類塑料包括聚乙烯、聚丙烯等，非結晶性烴類塑料包括聚苯乙等。

②含極性基因的乙烯基類塑料。除氟塑料外，大多數是非結晶型的透明體，包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基類單體大多數可以采用游離基型催化劑進行聚合。

③熱塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在這個范圍內。

④熱塑性纖維素類塑料。主要包括醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、塞璐珞、玻璃紙等。

三、按加工方法分類

根據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，經疊合、熱壓而結合成為整體的材料；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樹脂混合料，如MC尼龍等；反應注射塑料是用液態原材料，加壓注入膜腔內，使其反應固化成一定形狀制品的塑料，如聚氨酯等。

【塑料的成型加工】

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。

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

壓延是將樹脂合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。

【塑料引起的危害】

早在60年代中期，人們就發現聚氯乙烯塑料中殘存的氯乙烯單體，能引起使前指骨溶化稱為“肢端骨溶解癥”的怪病。從事聚氯乙烯樹脂制造的工人又常會出現手指麻木、刺痛等所謂白蠟癥（雷諾氏綜合癥）。當人們接觸氯乙烯單體后就會發生手指、手腕、顏面浮腫、皮膚變厚、變僵、失去彈性和不能用力握物的皮膚硬化癥，同時還有人口現脾腫大、胃及食道靜脈瘤、肝損傷，門靜脈壓亢進等癥。70年代后又在一些聚氯乙烯生產廠中，發現有人患有一種極少見的肝癌—肝臟血管肉瘤。此后業昔雖然盡量控制聚氯乙烯樹脂中單體含量，但并未徹底解決，故在1975年美國首先提出禁止用聚氯乙烯塑料包裝食品和飲料。

由于塑料制品在動物體內無法被消化和分解，以致誤食后即能引起胃部不適、行動異常、生育繁殖能力下降，甚至死亡。如我國的某些動物園就發生過動物誤食游人丟棄的塑料食品袋致死的不幸事件。

1970年到1987年間，人們調查了太平洋海域的543頭白額鹱等大型海鳥，由于它們分不清塑料與海草，竟在其中458頭胃中找到了塑料類物品，海龜的胃中也有。

農田里的廢農膜、塑料袋等同樣會引起牲口誤食因厭食而死亡。此外，當它們長期殘留在農田中后，既會影響土壤透氣性，阻礙水分流動和作物根系發育，還會纏繞農機，影響田間作業，長此下去又能影響深層土壤，使土壤環境惡化，進而威脅人類生存。

廢棄塑料對海洋的污染已經成為國際性問題。海洋漂浮物中泡沫聚苯乙烯占22％，其它塑料占23％。這些廢棄塑料不但會纏住船只的螺旋槳，損壞船身和機器引起事故和停駛，給航運造成重大損失，而每清除1噸海上垃圾要用去清除陸地垃圾10倍的花費。1995年香港為打撈4765.6噸海上垃圾，耗資1200萬港元。