高分子材料分析技术
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二、高分子材料用途鉴别法

高分子材料的品种繁多,鉴别的时候很难入手,根据材料的使用环境和条件,能够缩小鉴定的范围,大大提高鉴定的效率。

1. 塑料

按照在高温下的流动状态,塑料分成热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料指的是在一定温度范围内能够反复加热软化、冷却固化的塑料。热固性塑料指的是在一定温度下能够发生化学反应生成不溶不熔的塑料,该塑料再次加热后不会软化和熔融。热塑性塑料和热固性塑料因为其在高温下的特性不一样,因此使用环境也不一样,可以根据这点对其进行简单分类。

根据使用范围和材料性能特点,塑料又可以分成通用塑料和工程塑料。通用塑料产量大,价格低,力学性能一般,主要作为非结构性材料使用,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等。与此相反,力学性能优异,产量相对于通用塑料小,价格偏高,能够作为结构材料、机械零件、高强度材料使用的,称为工程塑料。常用的工程塑料有尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS等,还有一些性能更加优异,用于一些特殊的、条件更加苛刻的环境,称其为特种工程塑料,如聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(PAR)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物(PTFE、PVDF、PCTFE、PFA)等。

随着人们环保意识的增强,塑料包装的废旧回收已经成为未来节能的一项有效措施。但是不同的塑料由于性能及加工条件不一样,在塑料再加工之前必须要进行分类处理,对于大多人来说,这项工作很难完成。因此对于一些通用塑料,在出厂之前会在其表面注上标识,类似于塑料的身份证,便于分拣人员对一些常见塑料包装进行分类。该方法由美国塑料协会制定,三个顺时针箭头组成一个三角形,内部标上数字1~7,每个数字代表不同的塑料,具体见表2-3。

表2-3 塑料包装回收标识

在根据用途进行塑料鉴别时,如果上面没有明显的标识,我们首先应该分析该制品的用途,根据使用要求在所知道的塑料材料中进行筛选,然后再结合该材料的一些其他特点进行鉴别。

以可用于微波炉加热的保鲜盒为例,首先,这种保鲜盒是人们生活中不可或缺的一种制品,产量非常大,价格比较低廉,对其力学要求不是很高,所以该材料应该属于通用塑料。其次,保鲜盒用来盛放食物,所以该材料必须要安全卫生,聚氯乙烯排除,同时该材料透光性好,酚醛树脂和脲醛树脂排除。最后,这种材料能够在微波炉里加热,要具有一定的耐热性,使用最高温度至少要达到100℃以上,只有聚丙烯符合条件。鉴别其他塑料制品材料的时候,也可以参考以上方法进行。

2. 橡胶

实用橡胶目前至少20种,在进行橡胶鉴定时,通过外观法鉴定准确性不高。一般判断橡胶材质时,都从橡胶的用途和使用环境入手分析。

橡胶按其来源方式分成天然橡胶和合成橡胶。按照其性能和用途可以分成通用合成橡胶和特种工程橡胶,常见的通用橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶。通用橡胶的性能和天然橡胶接近,广泛用于轮胎及一些大品种橡胶制品,比如说运输带、胶管、垫片、密封圈、电线电缆等。特种合成橡胶有:丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶,一般用于一些条件比较苛刻的环境。由于橡胶工业的不断发展,材料性能不断提高,通用橡胶和特种合成橡胶之间的界限没有那么明显,例如氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶既可以作为通用橡胶也可以作为特种橡胶。

为制品选择合适的橡胶时,除了弹性还要根据使用环境考虑其他性能。而由于结构的不一样,不同橡胶的性能差异较大。下面介绍了几种特殊环境下,可选择的橡胶种类。

(1)耐油 用于耐油环境的橡胶一般有:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙烯-甲基丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、聚氨酯橡胶及氯磺化聚乙烯。

(2)耐热 耐热条件下,一般选择丁腈橡胶、乙丙橡胶、卤化丁基橡胶、氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶、氟橡胶及硅橡胶。

(3)耐寒 耐寒环境下,一般选择顺丁橡胶、硅橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶和氯化丁腈橡胶。

(4)耐腐蚀 耐腐蚀性最好的是氟橡胶。

(5)阻燃 阻燃橡胶内一般都含有卤素原子,如氯丁橡胶和氟橡胶。

(6)耐辐射 在辐射条件下相对稳定的橡胶有聚氨酯橡胶、丁苯橡胶和天然橡胶。

(7)低透气性和真空性 透气性低的橡胶有丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶和聚异丁烯橡胶。