生活在當下年代的我們,塑料制品成了我們日常生活中不可缺少的存在。衣物織品、餐具茶杯包裝紙、電子儀器設備、車電航空、橋梁建筑等等全都被塑料制品滲透。那么,讓我們一刻也離不開的塑料究竟是什么?又有哪些加工方式呢?
塑料的英文名稱“plastic”來自希臘語“plastikos”,意思是“可成型”,“具有可塑性”,作為形容詞經常被使用,就產生了“塑料”一詞。塑料其實是人們通常對它的俗稱,就像我們的乳名。它的學名叫做聚合物(polymer)。顧名思義“聚合物”就是由許多較小結構簡單的小分子聚集在一起的物品。塑料是以石油為原料,進行石油的裂化加工,制取出乙烯、丙烯等原料氣,再經聚合反應而得的高分子樹脂。又由于每一個品種的分子鏈與性格脾氣都不盡相同,種類極其繁多,就已經投入生產的都有三百多種。最有趣的是通過人為的把不同類型的塑料進行調合,又可以形成另外一種截然不同的塑料,這種產物稱為改性塑料。因此為了方便歸類,人們以它是否可重復加工區分開了兩大類:熱固性塑料&熱塑性塑料,就像人類分為男人和女人一樣。
熱固性VS熱塑性塑料本質區別:
| 分類 | 熱塑性塑料 | 熱固性塑料 |
| 區別 | 加熱分子結合成線狀排列,冷卻成型后再加熱仍然可再成型 | 加熱后分子結合成網狀成型 再加熱不軟化不可重復加工 |
| 具體型號 | PE/PP/PS/PVC/ABS/PMMA/PA/POM/POT/PET/PMP/PC/PPO/PPS/LCP/PTFE/PEEK/PAR/POT/PSF/PES/PEI/PAI等 | PF/UF/MF/UP/PU等 |
| 優點 | 可回收加工、應用最廣、加工性能好、易塑型、生產效率高、比重輕手感好 | 隔熱、絕緣、耐高壓電等惡劣環境、剛強耐磨。價格相對便宜 |
| 缺點 | 耐熱性與剛性相對差、價格高 | 不可回收加工造成污染、生產效率低 |
| 應用領域 | 生活日用品、汽車工業、電子電器、交通器材、建筑建材等 | 齒輪軸承、風扇葉、高低壓電氣裝備、鍋灶用具等 |
塑料的成型工藝分類:
成型方式 | 操作方法 | 應用領域 |
注塑 | 使材料先在加熱料筒中均勻塑化,而后由柱塞或移動螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型 | 幾乎適用于所有的熱塑性塑料,近年也成功地用于某些熱固性塑料。成型周期短,能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的模塑品 |
擠塑 | 在擠出機中通過加熱、加壓使物料以流動狀態連續通過口模成型 | 主要用于熱塑性塑料,也可用于某些熱固性塑料。制品都是連續的型材,如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜包覆層等。也可用于塑料的混合、塑化造粒、著色、摻合等 |
擠拉 | 將浸漬樹脂膠液的連續纖維經加熱模拉出,再通過加熱室使樹脂進一步固化造型 | 熱固性纖維增強塑料的成型方法之一 用于生產斷面形狀固定不變,長度不受限制的型材 |
壓注 | 先將材料在加熱室加熱軟化,然后壓入加熱的模腔內固化成型 | 適用于熱固性塑料。如酚醛塑料、氨基塑料、不飽和聚酯塑料等 |
模壓 | 將粉末狀料放入加熱好的模具中,合模加壓使其成型 | 主要用于熱固性塑料。制作面積大、收縮變形率低,耐磨堅固的產品 |
發泡 | 使塑料產生微孔結構的過程 氣孔間互通的是開孔泡沫塑料 反之則是閉孔泡沫塑料 | 幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料。常用的樹脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等 |
吹塑 | 借氣體壓力使閉合在模具中的熱型坯吹脹成為中空制品,或管型坯無模吹脹成管膜 | 用于各種包裝容器和管式膜的制造 |
澆注 | 在不加壓或稍加壓的情況下,將液態單體、樹脂或其混合物注入模內并使其成型 | 為固態制品靜態澆鑄、嵌鑄、離心澆鑄、搪塑、旋轉鑄塑、滾塑和流延鑄塑 |
塑料的輝煌歷史
1869年美國人J.W.海厄特發現并命名了塑料的老祖宗--賽璐珞。1872年在美國紐瓦克建廠生產。當時除用作象牙代用品外,還加工成馬車和汽車的風擋和電影膠片等,從此開創了塑料工業,相應地也發展了模壓成型技術。
1903年德國人A.艾興格林發明了不易燃燒的醋酸纖維素和注射成型方法。1905年德國拜耳股份公司進行工業生產。一些化學家在實驗室里合成了多種聚合物,如線型酚醛樹脂PF、聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)、聚氯乙烯等,為后來塑料工業的發展奠定了基礎。
1909年美國人L.H.貝克蘭取得第一個人工合成塑料──酚醛樹脂。( 盡管早在1872年,德國化學家拜爾就有了一些發現,但拜爾對這種東西不感興趣。更驚險的是貝克蘭只比他的同行詹早一天遞交專利申請。它的誕生標志著人類社會正式進入了塑料時代。發明者被《時代》周刊稱為“塑料之父”。)1910年在柏林呂格斯工廠建立通用酚醛樹脂公司進行生產。在40年代以前,酚醛塑料是最主要的塑料品種,約占塑料產量的2/3。主要用于電器、儀表、機械和汽車工業。
1911年,英國F.E.馬修斯制成了聚苯乙烯,但性能不佳。1930年,德國法本公司改進后在路德維希港進行工業生產,擴展了它的應用范圍。
1926年,美國W.L.西蒙偶然發現了增塑聚氯乙烯。從此,聚氯乙烯一直是重要的塑料品種,它又是主要的耗氯產品之一,在一定程度上影響著氯堿工業的生產。
第一個無色的樹脂是脲醛樹脂。1928年,由英國氰氨公司投入工業生產。
1931年,美國羅姆-哈斯公司制造出有機玻璃。
1933年英國卜內門化學工業公司發明了聚乙烯,又在1939年提煉了低密度聚乙烯。1953年聯邦德國K.齊格勒乙烯在低壓下制成為高密度聚乙烯。不久,意大利人G.納塔發明了聚丙烯,1957年意大利蒙特卡蒂尼公司首先工業生產。從40年代中期以來,還有聚酯、有機硅樹脂、氟樹脂、環氧樹脂、聚氨酯等陸續投入了工業生產。在70年代又有聚1-丁烯和聚4-甲基-1-戊烯投入生產。形成了世界上產量最大的聚烯烴塑料系列。
1939年,美國氰氨公司開始生產三聚氰胺-甲醛樹脂的模塑粉、層壓制品和涂料。促進了石油化工的發展,使原料得以多層次利用,創造了更高的經濟價值。
1973年后的10年間,能源危機影響了塑料工業的發展速度。
1982年開始復蘇。1983年起塑料工業超過歷史最高水平,產量達72Mt。以塑料為主體的合成材料的世界體積產量超過全部金屬的產量。
功能高分子的問世,使合成高分子的應用發展到更精細、更高 級的水平,如今塑料不僅對促進工農業生產和尖端技術,而且對探索生命的奧秘、攻克癌癥 和治療遺傳性疾病都起著重要推動作用。可以說沒有任何材料能有如此廣泛的用途。因此,科學家們曾豪言宣布:“人類已經進入高分子合成材料時代!”
偉大塑料的未來使命
人類的發展與進步與塑料有著千絲萬縷的聯系,甚至是不敢想像離開它人類的生活將變成怎樣。尤其是現代高新產業如人工智能、航天探索等領域塑料也有著不可替代的地位。據推算,21世紀地球上人口將超過100億,屆時環境污染、糧食、能源、 環境、資源等將成為使人類社會更感困擾的問題。對此,利用高分子調整水分的蒸發和散失以改良土壤、綠化沙漠、擴大耕地、控制生態體系,促進糧食增產;,制取高轉化率的光電池,用以分解水制氫和氧,用作燃料電池和化工原料,開發新型高分子催化劑,利用空氣中氮在常溫常壓下合成氨等同樣離不開高分子的應用。它就像是人類忠實的朋友,陪伴著我們共同成長。
但高分子易燃、易老化,不能降解,不被細 菌腐蝕,不為土壤吸收。大量使用后丟棄,已造成嚴重公害。迫切需要研制能在自然環境中降解、分解而不造成污染的新型高分子。這也將成為高分子科學今后發展的重要新課題、新方向之一。
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