第1章 塑料概述
1.1 塑料的组成与分类
塑料是以树脂为主要成分，在一定的温度和压力下可塑制成一定形状，并在常温下能保持既定形状的材料。
1.1.1 塑料的组成
塑料是以分子量高的合成树脂为主要成分，并加入其他助剂，可在一定温度和压力下塑化成型的高分子化合物，简称聚合物。由于其聚合度非常高，故也称之为高聚物。
塑料均以合成树脂为基本原料，并视需要加入适当的助剂，其组成成分如下：
（1）合成树脂
合成树脂是塑料的主要成分，塑料用树脂含量为40%～100%。它是塑料中最基本、最重要的组成成分，它决定了塑料的基本性质。树脂的作用是使塑料具有可塑性和流动性，将各种助剂粘接在一起，并决定了塑料的类型（热塑性或热固性）及使塑料具有一定的物理性能、力学性能和化学性能等。
（2）助剂（添加剂）
根据需要，树脂中可以加入称为助剂的成分，用于作为塑料配料，以改善或调节树脂性能。常用的助剂有：
①填充剂 填充剂是塑料中的一种重要但并非必要的成分，在塑料中的用量为10%～50%。填充剂在塑料中主要起增强作用，有时还可使塑料具有树脂所没有的新性能。正确使用填充剂，可以改善塑料的性能，扩大其使用范围，也可减少树脂含量。
对填充剂的一般要求：易被树脂浸润，与树脂有很好的粘附性，本身性质稳定，价格低廉，来源丰富。
填充剂按其化学性能可分为无机填充剂和有机填充剂，其形状有粉状、纤维状和片状。常用的粉状填料有木粉、滑石粉、铁粉、石墨粉等；纤维状填料有玻璃纤维、石棉纤维等；片状填料有麻布、棉布、玻璃布等。
②增塑剂 增塑剂是为改善塑料的性能和提高柔软性而加入塑料中的一种低挥发性物质。
对增塑剂的基本要求是：能与树脂良好地混溶而不起化学变化；不易从制品中析出及挥发；不降低制品的主要性能；无毒、无害、无色、无味、不吸潮、成本低等。
常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、石油酯、环氧大豆油等。
③稳定剂 稳定剂是能阻缓材料变质的物质。塑料在成型、储存和使用过程中，因受热、光、氧等外界因素的作用而性能发生变化，需在树脂中添加一些稳定其化学性能的物质，这种物质称为稳定剂。
对稳定剂的要求：除对树脂的稳定效果好之外，还应能耐水、耐油、耐化学药品腐蚀，并与树脂有很好的相容性，在成型过程中不分解、挥发少、无色。
常用的稳定剂有二碱式亚磷酸铅、三碱式硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡等。
④着色剂 为了增加制品的美观性常在塑料中添加着色剂，有时着色剂也用于区分不同的制品对象。
工业上常用的着色剂有两类：
a.无机颜料。如钛白粉、铬黄、镉红、群青等。它们耐光、耐热、化学稳定性较好，吸油量小、游离现象小、遮盖力强、价格低，但其着色能力、透明性、鲜艳性较差。
b.有机颜料。如联苯胺黄、酞菁蓝、酞菁绿等，在塑料制品生产中应用广泛。这些着色剂一般色彩鲜艳、着色能力强。
还有固化剂、抗氧剂、阻燃剂、发光剂、润滑剂、导电剂、导磁剂等。另外泡沫塑料中还需加入发泡剂。并非所有塑料配料中都必须加入上述各种助剂，而是根据塑料的预定用途和树脂的基本性能有选择地加入某些助剂。
不同的塑料品种，不仅由于树脂主链化学组成和结构的差异、所取代基本化学组成和排列规律（构型）的不同而有颇大差别，而且以同一树脂为基础的塑料，因所含的助剂品种、数量不同，塑料性能也会有很大区别，这就使得塑料的品种、品级出现了多样性，性能和应用具有广泛性。
1.1.2 塑料的分类
塑料的品种很多，分类的方法也是多种多样，但常用的塑料分类方法主要有以下两种。
（1）按受热时的行为分类
根据树脂的分子结构及热性能，塑料可以分为热塑性塑料和热固性塑料两类。热塑性塑料大多数是由聚合树脂制成的；热固性塑料大多数是以缩聚树脂为主，分别再加入各种助剂构成的。
①热塑性塑料 热塑性塑料是在特定的温度范围内能多次反复加热软化和冷却硬化的塑料。它在加热时软化并熔融，只发生物理变化，不产生化学交联反应，成为可流动的黏稠液体，在此状态下可塑制成一定形状的塑件，冷却后保持已成型的形状，这种过程是可逆的。这类塑料中树脂的分子结构是线型或支链型结构（树枝状），称为线型聚合物。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等都是热塑性塑料。
②热固性塑料 热固性塑料是由加热硬化的合成树脂制得的塑料。这类塑料中的合成树脂分子固化后呈体型网状结构。加热之初分子呈线型结构，故具有可塑性和可溶性，可成型为一定形状。当继续加热温度达到一定程度后，线型分子间交联形成网状结构，树脂变成不溶解也不熔融的体型结构。塑件固化成型后，如再热不再软化，也不再具有可塑性，如果加热温度过高，只能炭化。在这一过程中，既有物理变化又有化学变化，其变化过程是不可逆的。如三聚氰胺、酚醛、脲醛、不饱和塑料、环氧塑料、有机硅等都属热固性塑料。
（2）按塑料的用途分类
塑料根据用途可分为通用塑料、工程塑料和特殊塑料。
①通用塑料 通用塑料是指生产量大、货源广、价格低、适用于大量应用的塑料。通用塑料一般都具有良好的成型工艺性，可采用多种成型工艺加工出不同用途的制品。一般情况下通用塑料不具有突出的综合力学性能和耐热性，不宜用于承载要求较高的结构件和在较高温度下工作的耐热件。但通用塑料的各品种，都有各自的某些优异性能，使得它们具有广泛的用途，主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料6大类。它们的产量约占世界塑料总产量的80%，构成了塑料工业的主体。
②工程塑料 工程塑料是指可用作工程结构材料的塑料。它们的力学性能、耐摩擦性、耐腐蚀性及尺寸稳定性均较高，尤其具有某些金属特性，可以代替金属作某些机械构件。常见的有聚碳酸酯、ABS、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚四氟乙烯及各种增强塑料。
③特殊塑料 具有某种特殊功能（如耐高温、耐磨性、耐腐蚀、耐辐射或高电绝缘性），适用于某种特殊用途的塑料。有些特殊塑料是专门合成的特种树脂，也有一些是采用通用塑料或工程塑料用树脂经特殊处理或改性后获得特殊性能。氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅塑料、环氧塑料等均属特殊塑料。另外还包括为某些专门用途而改性制得的塑料，如导磁塑料、导电塑料、导热塑料等。