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塑料的成分相当复杂,几乎所有的注塑加工塑料都是以各种各样的树脂为基础,再加入用来改变其性能的各种添加剂制成的。
(一)树脂:树脂是塑料的主要成分,它联系或胶黏着塑料中的其他一切组成部分,决定注塑加工塑料的类型和性能(如热塑性或热固性、物理、化学及力学性能等)。塑料之所以具有可塑性或流动性,就是树脂所赋予的。
(二)填充剂:填充剂又称填料,它是塑料中的另一重要的但并非必要的成分。在许多情况下填充剂所起的作用并不比树脂小。因而,正确地选择填充剂可以改变塑料的性能和扩大它的使用范围。填充剂既有增量作用又有改性效果。塑料中加入填充剂后,不仅能使塑料的成本大大降低,而且还能使塑料的性能得到 改变,对注塑加工塑料的推广和应用起了作用。例如,酚醛树脂中加入木粉后,既克服了它的脆性,又降低了成本。聚乙烯、聚氯乙烯等树脂中加入钙质填料后,便成为十分价廉的具有足够刚性和耐热性的钙塑料。
聚酰胺、聚甲醛等树脂中加入二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯后,使塑料的耐磨性、抗水性、耐热性、硬度及力学强度等得到的改进。用玻璃纤维作为塑料的填充剂,能使注塑加工塑料的力学强度大幅度地提高。有的填充剂还可以使塑料具有树脂所没有的性能,如导电性、导磁性、导热性等。填充剂按其化学性能可分为无机填料和有机填料;按其形状可分为粉状的、纤维状的和层状的。粉状填料有木粉、纸浆、硅藻土、大理石粉、滑石粉、云母粉、石棉粉、高岭土、石墨、金属粉等;纤维状填料有棉花、亚麻、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属须等;层状填料有纸张、棉布、石棉布、玻璃布、木片等。
(三)增塑剂:有些树脂的可塑性很低,柔软性也很差,为了降低树脂的熔融黏度和熔融温度,改变其成型注塑加工性能,改进塑料的柔软性以及其他各种必要的性能,通常加入能与树脂相溶的不易挥发的高沸点有机化合物,这类物质称为增塑剂。树脂中加入增塑剂后,加大了其分子间的距离,因而削弱了大分子间的作用力。这样便使树脂分子容易滑移,从而使塑料能在较低的温度下具有良好的可塑性和柔软性。如聚氯乙烯树脂中加入邻苯二甲酸二丁酯,可变为像橡胶一样的软塑料。加入增塑剂固然可以使塑料的注塑加工工艺性能和使用性能均得到 改变,但也降低了树脂的某些性能,如硬度、抗拉强度等。因此,添加增塑剂要适量。对增塑剂的要求是:与树脂有良好的相溶性;挥发性小,不易从塑件中析出;无臭味、无色;对光和热比较稳定;不吸湿。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机化合物。其中主要有甲酸酯类、磷酸酯类和氯化石蜡等。
(四)稳定剂:稳定剂可以提高树脂在热、光、氧和霉菌等外界因素作用时的稳定性,阻缓塑料变质。许多树脂在成型注塑加工和使用过程中由于受上述因素的作用,性能会变坏。加入少量稳定剂可以减缓这种情况的发生。对稳定剂的要求是除对聚合物的稳定效果好外,还应能耐水、耐油、耐化学药品,并与树脂相溶,在注塑加工成型过程中不分解、挥发小、无色。常用的稳定剂有硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物等。稳定剂可分热稳定剂、光稳定剂等。
(五)润滑剂:为改进注塑加工塑料熔体的流动性,减少或避免对设备或模具的摩擦和黏附,以及降低塑件表面粗糙度等而加入的添加剂称为润滑剂。常用的润滑剂有硬脂酸及其盐类。
(六)着色剂:在注塑加工塑料中有时可以用有机颜料、无机颜料和染料使塑料制件具有各种色彩,以满足使用上的美观要求。有些着色剂兼有其他作用,如本色聚甲醛塑料用炭黑着色后能在一定程度上有助于防止光老化;聚氯乙烯用二盐基性亚磷酸铅等颜料着色后,可避免紫外线的射入,对树脂起屏蔽作用,因此,它们还可以提高注塑加工塑料的稳定性。对着色剂的一般要求是:性质稳定,不易变色,不与其他成分(增塑剂、稳定剂等)起化学反应,着色力强,与树脂有很好的相溶性。
(七)固化剂:固化剂又称硬化剂,它的作用在于通过交联使树脂具有体型网状结构,成为较坚硬和稳定的注塑加工塑料制件。例如,在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺,在环氧树脂中加入乙二胺、顺丁烯二酸酐等。塑料的添加剂除上述几种外,还有发泡剂、阻燃剂、防静电剂、导电剂和导磁剂等。并非每一种塑料都要加入全部添加剂,而是根据塑料注塑加工品种和使用要求加入所需的某些添加剂。另外,塑料可以制成“合金”,即把不同种性能的塑料合起来,或者将不同单体通过化学共聚或接枝等方法结合起来,组成改性品种。例如,ABS塑料就是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈组成,经共聚和混合而制成的三元“合金”或复合物,苯乙烯-氯化聚乙烯-丙烯腈(ACS)、丁腈-酚醛和聚苯撑氧-苯乙烯等三元或二元复合物都属于这类塑料。
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