樹(shù)脂與塑料的概念

    塑料的主要成分是樹(shù)脂，最早，樹(shù)脂是指從樹(shù)木中分泌出的脂物，如松香就是從松樹(shù)分泌出的乳液狀松脂中分離出來(lái)的。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)，從熱帶昆蟲的分泌物中也可提取樹(shù)脂，如蟲膠。有些樹(shù)脂還可以從石油中得到，如瀝青。這些都屬于天然存在，其特點(diǎn)是無(wú)明顯的熔點(diǎn)，受熱后逐漸軟化，可溶解于有機(jī)溶劑，而不溶解于水。出于天然的樹(shù)脂無(wú)論數(shù)量還是質(zhì)量都不能滿足現(xiàn)實(shí)需要，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中所用的樹(shù)脂都是合成樹(shù)脂。合成樹(shù)脂是人們按照天然樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，用人工方法合成制造的。由于其是由相對(duì)分子質(zhì)量小的物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)而制得的相對(duì)分子質(zhì)量大的物質(zhì)，因此稱之為高分子聚合物，簡(jiǎn)稱高聚物。一般在常溫常壓下為固體，也有為黏稠液體。

    有些合成樹(shù)脂可以直接作為塑料使用（如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龍等），但有些合成樹(shù)脂必須在其中加入一些助劑，才能作為塑料使用（如酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、聚氯乙烯等）。

1.2  塑料的組成

    塑料的成分是相當(dāng)復(fù)雜的，按其成分的不同，可分為簡(jiǎn)單組分和多組分塑料。簡(jiǎn)單組分的塑料，基本上以樹(shù)脂為主要成分，不加或加入少量助劑；多組的塑料除樹(shù)脂以外，還需加入其它一些助劑。樹(shù)脂和助劑按不同比例配制，可以獲得各種性能的塑件，同一種樹(shù)脂，不同配方，就可以獲得迥然不同的塑料材料及塑件。

    1．樹(shù)脂

    塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，約占塑料總質(zhì)量的40 %～100%其作用是使塑料具有可塑性和流動(dòng)性，將各種助劑粘結(jié)在一起，并決定塑料的類型（熱塑性或熱固性）和主要性能（物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等）。

    2．填充劑

    填充劑又稱填料，一般是對(duì)聚合物呈惰性的粉末物質(zhì)。它的加入可以改善塑料性能，擴(kuò)大它的使用范圍，減少樹(shù)脂用量，降低成本（填料含量可達(dá)近40 %）。在許多情況下填充劑所起的作用并不比樹(shù)脂小，是塑料中重要但并非必要的成分。對(duì)填料的要求是：易被樹(shù)脂浸潤(rùn)，與樹(shù)脂有很好的黏附性，性質(zhì)穩(wěn)定。填料的顆粒大小和表面狀況對(duì)塑料性能也有一定影響，顆粒越小對(duì)制件穩(wěn)定性和外觀等方面的改善作用就越大。此外還要求填料分散性良好，不吸油和水，對(duì)設(shè)備磨損不嚴(yán)重。填料的加入改變了分子間構(gòu)造，降低了結(jié)晶傾向，提高玻璃化溫度和硬度，但常會(huì)使塑料的強(qiáng)度和耐濕性降低。填料過(guò)大時(shí)會(huì)使加工性能和表面光澤變差，因此需對(duì)填料品種和加入量嚴(yán)加控制。

充劑按其形狀可分粉狀的、纖維狀的和層狀（片狀）的。常用的部分填料及其作用，

如表1-1所列。

表I-I  部分塑料填料及其作用

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┃    填科名稱            ┃    作  用                                                                ┃

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┃碳酸鈣（C8C03）         ┃用于聚氯乙烯、聚烯烴等；提高制件耐熱性、硬度；塑件穩(wěn)定性好、降低收縮率、  ┃

┃                        ┃降低成本；遇酸易分解，不宜用于耐酸部件                                    ┃

┃                        ┃    ．    ‘，                                                            ┃

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┃粘土( Al203)            ┃                                                                          ┃

┃高嶺土(～、S102)        ┃用于聚氯乙烯、聚烯烴等；改善加工性能，降低收縮事，提高制件的耐熱、耐燃、  ┃

┃滑石粉(Mg、S102)        ┃耐水性及降低成本；提高制件的剛性、尺寸穩(wěn)定性以及使制件具有某些特性（如    ┃

┃石allcCa、Mg、S102）    ┃滑石粉可降低摩擦系數(shù)，云母可提高介電性能）                                ┃

┃云母（硅酸鹽）          ┃                                                                          ┃

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┃碳黑(C)                 ┃用于聚氯乙烯、聚烯烴等；提高制件導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能；也作著色，光屏蔽荊等      ┃

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┃白碳黑(Siol)            ┃用于聚氯乙烯、聚烯烴、不飽和酸脂、環(huán)氧樹(shù)脂等；提高制件介電性、沖擊性；可  ┃

┃                        ┃調(diào)節(jié)樹(shù)脂的流動(dòng)性                                                          ┃

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┃石膏(C8S04)亞硫酸鈣     ┃用于聚氯乙烯、丙烯酸類樹(shù)脂；降低成本提高制件尺寸穩(wěn)定性、耐磨性            ┃

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┃金屬粉（鋼、鋁、鋅等）  ┃用于各種熱塑性工程塑料、環(huán)氯樹(shù)脂等；提高塑料導(dǎo)電、傳熱、耐熱等性能        ┃

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┃二硫化鉬                ┃用于尼龍澆注制件等；提高表面硬度、降低摩擦系數(shù)、熱膨脹系數(shù)，提高耐磨性    ┃

┃石墨(C)                 ┃                                                                          ┃

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┃聚四氯乙烯粉或纖維      ┃用于聚氯乙烯、聚烯烴及各種熱塑性工程塑料；提高制件的耐磨性、潤(rùn)滑性        ┃

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┃                        ┃    1    、                                                               ┃

┃玻璃纖維                ┃提高制件機(jī)械強(qiáng)度                                                          ┃

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┃木粉                    ┃用于酚醛樹(shù)脂及聚氯乙烯等塑料；提高制件的電性能、抗沖擊性能；耐水性及耐    ┃

┃                        ┃熱性稍差                                                                  ┃

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    3．增塑劑

    有些樹(shù)脂（如硝酸纖維、醋酸纖維、聚氯乙烯等）可塑性小，柔順性差，為了降低樹(shù)脂的熔融黏度和熔融溫度，改善其成型加工性能，通常加入能與樹(shù)脂相溶的不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物，這類物質(zhì)稱為增塑劑。樹(shù)脂中加入增塑劑后，加大了聚合物分子之間的距離，削弱了大分子之間的作用力，使樹(shù)脂分子變得容易滑移，從而使塑料能在較低溫度下具有良好的可塑性和柔順性。如圖1-1所示。

 對(duì)增塑劑的要求是：能與樹(shù)脂很好地混溶而不起化學(xué)反應(yīng)；不易從制件中析出及揮發(fā)；不降低制件的主要性能；無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)色、不燃及成本低等。一般需多種增塑劑混用才能滿足多種性能要求。增塑劑是一種低分子化合物或聚合物，通常為高沸點(diǎn)的難揮發(fā)性液體或低熔點(diǎn)的固體酯類化合物。如鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類及磷酸酯類等。目前，埋料工業(yè)中使用增塑劑最多的是聚氯乙烯塑料，用的增塑劑占總產(chǎn)量80%以上。

    4．著色劑

    著色劑又稱色料，它能賦予塑料以色彩，起美觀和裝飾作用，有些著色劑還又有改善塑件耐候性（提高抗紫外線能力）、耐老化性及延長(zhǎng)塑件使用壽命，使塑料具有特殊的光學(xué)性能的作用。如聚甲醛塑料用炭黑著色后能在一定程度上有助于防止光老化；聚氯乙烯用二鹽基性亞磷酸鉛等顏料著色后，可避免紫外線的射人，對(duì)樹(shù)脂起屏蔽作用。一般對(duì)色料的要求是：性能穩(wěn)定、不分解、易擴(kuò)散、耐光和耐候性優(yōu)良不發(fā)生從制件內(nèi)部向表層析出或移向與其接觸的其它物質(zhì)的遷移現(xiàn)象。要使塑料具有特殊的光學(xué)性能，可在塑料中

加入金屬絮片、珠光、磷光及熒光色料等。

    5．穩(wěn)定劑

    穩(wěn)定劑是一類可以提高樹(shù)脂在光、熱、氧及霉菌等外界因素作用時(shí)的穩(wěn)定性，阻緩塑料變質(zhì)的一類物質(zhì)。許多樹(shù)脂在成型加工和使用過(guò)程中由于受上述因素的作用，性能會(huì)變壞；加入少量（千分之幾）穩(wěn)定劑就可以減緩這種情況的發(fā)生。穩(wěn)定劑的種類主要有三類：光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑。對(duì)穩(wěn)定劑的要求是除對(duì)聚合物的穩(wěn)定效果好外，還要耐水、耐油、耐化學(xué)藥品，并與樹(shù)脂相溶，在成型過(guò)程中不分解、揮發(fā)小、無(wú)色。常用的穩(wěn)定劑有硬酯酸鹽、鉛的化合物及環(huán)氧化合物等。

    6．潤(rùn)滑劑

    為改善塑料熔體的流動(dòng)性，減少或避免對(duì)模具或設(shè)備的磨損和黏附，以及改進(jìn)塑件表面質(zhì)量而加入的一類助劑，稱為潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑的主要作用是降低塑料材料內(nèi)部分子之間的相互摩擦，因此潤(rùn)滑劑分內(nèi)外兩類。內(nèi)潤(rùn)滑劑在高溫下與聚合物有一定相溶性，削弱聚合物分子間力和分子鏈間的相互引力、起到塑化或軟化作用；外潤(rùn)滑劑與聚合物的相溶性很低，能附著在熔融樹(shù)脂表面，或附著在成型機(jī)械及模具的表面，降低它們之間的摩擦。常用的潤(rùn)滑劑有石蠟、硬醋酸、金屬皂類、酯類及醇類等。當(dāng)然，塑料的成分遠(yuǎn)不止上述幾種，還有防靜電劑、阻燃劑、增強(qiáng)劑、驅(qū)避劑、交聯(lián)劑及固化劑等。