塑料的应用与发展.docx

塑料的应用及发展现状武晓博才商要：本文综述了塑料的性质及分类，对不同类型的塑料分别进行了举例，结合其各自的性能介绍了各类塑料的相关应用与发展。关键词：塑料；性质；分类；应用；发展1引言自比利时人列奥亨德里克贝克兰于1907年7月14日注册酚醛塑料的专利以来，塑料制品便以惊人的速度迅速发展着，并且与纤维、橡胶统称为三大高分子材料。从桌椅板凳等日常用品，到电子设备、汽车零部件、航模材料等，塑料制品可谓无处不在，可以说，塑料制品不仅与我们的生活息息相关，更与国家的经济建设与发展密切相连。我国塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放，已形成门类较齐全的工业体系，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业，作为一种新型材料，其使用领域已远远超越上述三种材料。进入21世纪以来，我国塑料工业取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业，近几年增长速度向来保持在10%以上，在保持较快发展速度的同时，经济效益也有新的提高。塑料制品格业规模以上企业产值总额在轻工19个主要行业中位居第三，实现产品销售率97.8%,高于轻工行业平均水平。从合成树脂、塑料机械和塑料制品生产来看，都显示了我国塑料工业强劲的发展势头。2塑料的特性塑料的主要成份是合成树脂。树脂这一位词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总分量的40%100%.塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或者少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因经过化学手段进行人工合成，而被称之为塑料。2.1塑料的优点(1)质量轻且坚固。普通塑料的密度在0.91.5gml之间，是除木材外较轻质的材料。基于这一性质，在汽车创造中，相比于密度为7.6gml的钢，8.4gml的黄铜，2.7gml的铝等，每100kg塑料可代替金属材料200-300kg,可大大减轻汽车自身的质量。(2)加工性能好，容易成型，可使形状复杂的部件加工简单化。复杂制品可一次成型，能采用各种成型法大批量生产，生产效率高、成本低、经济效益显著。(3)耐化学腐蚀。塑料对酸、碱、盐等化学物质的腐蚀性均有反抗力，避免了因化学腐蚀造成的材料性能降低。此外，塑料还具有光泽，部份透明或者半透明，且大多为良好的绝缘体，效用多，容易着色，部份塑料耐高温等优点，于是应用广泛。2.2塑料的缺点(1)回收利用废弃塑料时，分类十分艰难，而且经济上不合算。(2)塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，这种物质少量会导致失明，吸入有呕吐等症状，PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体；不仅仅是燃烧，即使在高温环境里，也会导致塑料分解出有毒成份，例如苯等。(3)塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。(4)塑料埋在地底下几百年、几千年甚至几万年也不会腐烂。(5)绝大多数塑料的耐热性能等较差，易于老化。随着塑料和塑料制品的消费量不断增加，塑料废物也在不断增多，伴生的“白色污染，等严重的城市污染现象也日益加剧，于是对塑料制品的回收处理将成为我们今后所必须面对的严峻挑战。3塑料的分类及应用-M我们通常所用的塑料并非一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高份子聚合物(或者称合成树脂)是塑料的主要成份，此外，为了改进塑料的性能,还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才干成为性能良好的塑料。3.1 按使用特性分类根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。(1)通用塑料。普通是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种，即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯懵一丁二烯一苯乙烯共聚合物(ABS)。这五大类塑料占领了塑料原料使用的绝大多数，其余的基本可以归入特殊塑料品种，如：PPS、PPO.PA、PC、POM等，它们在日用生活产品中的用量很少，主要应用在工程产业、国防科技等高端的领域，如汽车、航天、建造、通讯等领域。聚乙烯：常用聚乙烯可分为低密度聚乙烯(LDPE)高密度聚乙烯(HDPE)和线性高压聚乙烯(LLDPE)。三者之中，HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能，而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等，而HDPE的用途比较广泛，薄膜、管材、注射日用品等多个领域。聚丙烯：相对来说，聚丙烯的品种更多，用途也比较复杂，领域繁多，品种主要有均聚聚丙烯(HOMOPP),嵌段共聚聚丙烯(COPP)和无规共聚聚丙烯(RAPP),根据用途的不同，均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域，共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件，改性原料，口用注射产品、管材等，无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。聚氯乙烯：由于其成本低廉，产品具有自阻燃的特性，故在建造领域里用途广泛，特别是下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革等用途最为广泛。聚苯乙烯：作为一种透明的原材料，在有透明需求的情况下，用途广泛，如汽车灯罩、口用透明件、透明杯、罐等。ABS：是一种用途广泛的工程塑料，具有杰出的物理机械和热性能，广泛应用于家用电器、面板、面罩、组合件、配件等，特别是家用电器，如洗衣机、空调、冰箱、电扇等，用量十分庞大，此外在塑料改性方面，用途也很广。(2)工程塑料。普通指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚飒等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。通用工程塑料包括聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醛、热塑性聚酯、超高份子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有：聚飒、聚酿碉、聚苯硫酸、聚酰亚胺、聚醛醛酮等。聚酰胺(PA,俗名：尼龙)：由于它独特的低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能而赢得人们的重视，加之其加工简便、效率高、比重轻(惟独金属的1/7)、可以加工成各种制品来代替金属，广泛用于汽车及交通运输业。典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件，大约每辆汽车消耗尼龙制品达3.64千克。聚酰胺在汽车工业的消费比例最大，其次是电子电气。聚碳酸酯(PC)：既具有类似有色金属的强度，同时又兼备延展性及强韧性，它的冲击强度极高，用铁锤敲击不能被破坏，能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又极好，并可施以任何着色。由于聚碳酸酯的上述优良性能，己被广泛用于各种安全灯罩、信号灯，体育馆、体育场的透明防护板，采光玻璃，高层建造玻璃，汽车反射镜、挡风玻璃板，飞机座舱玻璃，摩托车驾驶安全帽。用量最大的市场是计算机、办公设备、汽车、替代玻璃和片材，CD和DVD光盘是最有潜力的市场之一。聚甲醛(PoM)：是一种性能优良的工程塑料，在国外有“夺钢”、“超钢”之称。PoM具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性，此外它还有较好的耐化学品性。POM以低于其他许多工程塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，POM已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在不少新领域的应用，如医疗技术、运动器械等方面，PoM也表现出较好的增长态势。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)：是一种热塑性聚酯，非增强型的PBT与其它热塑性工程塑料相比，加工性能和电性能较好。PBT玻璃化温度低，模具温度在50时即可迅速结晶，加工周期短。聚对苯二甲酸丁二醵酯(PBT)被广泛应用于电子、电气和汽车工业中。由于PBT的高绝缘性及耐温性可用作电视机的回扫变压器、汽车分电盘和点火线圈、办公设备壳体和底座、各种汽车外装部件、空调机风扇、电子炉灶底座、办公设备壳件。聚苯酸(PP0)：由2,6-二取代基苯酚经氧化偶联聚合而成的热塑性树脂，普通呈土黄色粉末状。常用的是由2,6-二甲基苯酚合成的聚苯醛，具有优良的综合性能，最大的特点是在长期负荷下，具有优良的尺寸稳定性和突出的电绝缘性，使用温度范围广，可在-127121°C范围内长期使用。具有优良的耐水、耐蒸汽性能，制品具较高的拉伸强度和抗冲强度，抗蠕变性也好。此外，有较好的耐磨性和电性能。主要用于代替不锈钢创造外科医疗器械。在机电工业中可制作齿轮、鼓风机叶片、管道、阀门、螺钉及其他紧固件和连接件等，还用于制作电子、电气工业中的零部件，如线圈骨架及印刷电路板等。1964年，美国通用电气公司首先用2,6-二甲基苯酚为原料实现聚苯醛工业化生产。1966年，通用电气公司又生产了改性聚苯醛(MPP0)。1984年，世界聚苯酸的消费量高达163kt.此外，还包括耐磨改性工程塑料、导电改性工程塑料、抗辐射类改性工程塑料、预染色改性工程塑料等。我国的工程塑料业起步晚，发展快。中国工程塑料工业协会数据表明，在过去的10年里，我国工程塑料产值年均增长20%以上，企业规模不断发展壮大，科技水平日益提高。尽管我国的工程塑料在合成和加工方面取得了长足发展，但总体看来仍存在产能过度集中在一些技术含量相对较低产品上的缺点，这促使我们努力提升科技水平，加快产品结构升级，促进中国工程塑料行业更快、更健康的发展。(3)特种塑料。普通是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用，增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。氟塑料：氟塑料是部份或者全部氢被氟取代的链烷烛聚合物，它们有聚四氟乙烯（PTFE）、全氟（乙烯丙烯）（FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）树脂、聚三氟氯乙烯（PCTFF）、乙烯一三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）。FEP多用于制作管和化学设备的内村、滚筒的面层及各种电线和电缆，如飞机挂钩线、增压电缆、报警电缆、扁形电缆和油井测井电缆；PFA的产品形式实用于模塑和挤塑的粒状产品，用于旋转模塑和涂料的粉状产品；其半成品有膜、板、棒和管材；PCTFE树脂可制成用于模塑和挤塑的粒料，膜厚度为0.0010.010英寸，亦可制成棒和管；ECTFE可制成用于模塑和挤塑的粒料及用于旋转模塑、流化床涂饰、静电涂饰的粉状产品；ETFE可制成用于挤塑和模塑的粒料，及用于旋转模塑、流化床和静电涂饰的粉末；PVDF可制成粉状、粒料和分散体系，可用于挤塑、注射模塑、传递模塑，也可通过干粉或者分散体喷涂技术用作涂料，半成品有膜、板、棒和单纤维。有机硅：即有机硅化合物，是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当做有机硅化合物。其中，以硅氧键GSi-O-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。有机硅的应用范围非常广泛，它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用，而且也用于国民经济各部门，其应用范围已扩到：建造、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等。增强塑料：是指含有增强材料的塑料，是一种重要的高份子复合材料。所用增强材料多为玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维，也可用石棉纤维、陶瓷纤维和棉纤维等。增强塑料不仅保留了原树脂的优良特性，而且力学性能大为提高。可用作电绝缘材料、装饰材料以及用于机械、汽车和宇航等方面。泡沫塑料：由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高份子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。几乎各种塑料均可作成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。发泡塑料以芯层发泡、皮层不发泡为特征，外硬内韧，比强度（以单位质量计的强度）高，耗料省，日益广泛地代替木材用于建造和家具工业中。聚烯妙的化学或者辐射交联发泡技术取得成功，使泡沫塑料的产量大幅度增加。经共混、填充、增强等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更优良的综合性能，能满足各种特殊用途的需要。例如用反应注射成型制得的玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料，己用作飞机、汽车、计算机等的结构部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪理制得的泡沫塑料，质轻而耐高温，已用于航天器中。3.2 按理化性质分类根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。(1)热塑性塑料。指加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料；即可运用加热及冷却，使其产生可逆变化(液态固态)，是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100以下，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。热塑料性塑料又分煌类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。受热时变软，冷却时变硬，能反复软化和硬化并保持一定的形状。可溶于一定的溶剂，具有可熔可溶的性质。热塑性塑料具有优良的电绝缘性，特殊是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗，宜于作高频和高电压绝缘材料。热塑性塑料易于成型加工，但耐热性较低，易于蠕变，其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。为了克服热塑性塑料的这些弱点，满足在空间技术、新能源开辟等领域应用的需要，各国都在开辟可熔融成型的耐热性树脂，如聚酸酸酮(PEEK)、聚酸飒(PES)、聚芳砚(PASU)、聚苯硫酸(PPS)等。以它们作为基体树脂的复合材料具有较高的力学性能和耐化学腐蚀性，能热成型和焊接，层间剪切强度比环氧树脂好。如用聚酸酸酮作为基体树脂与碳纤维制成复合材料，耐疲劳性超过环氧/碳纤维。它的耐冲击性好，在室温下具有良好的耐蠕变性，加工性好，可在24027(C连续使用，是一种非常理想的耐高温绝缘材料。用聚酸飒作为基体树脂与碳纤维制成的复合材料在200C具有较高的强度和硬度，在-IO(TC尚能保持良好的耐冲击性；无毒，不燃，发烟至少，耐辐射性好，预期可用它作航天飞船的关键部件，还可模塑加工成雷达天线罩等。(2)热固性塑料。热固性塑料是指在受热或者其他条件下能固化或者具有不溶(熔)特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物，其树脂份子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、吠喃、聚硅酸等材料，还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度普通不高，但可以通过添加填料，制成层压材料或者模压材料来提高其机械强度。以酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料，如酚醛模压塑料（俗称电木），具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求，加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种，可采用云母或者玻璃纤维为填料；如要耐热的品种，可采用石棉或者其他耐热填料；如要求抗震的品种，可采用各种适当的纤维或者橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。此外还可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板，其特点是机械强度高，电性能良好，耐腐蚀，易于加工，广泛应用于低压电工设备。氨基塑料有腺甲醛、三聚鼠胺甲醛、胭素三聚鼠胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点，加入色料可制成彩色明艳的制品，俗称电玉。由于它耐油，不受弱碱和有机溶剂的影响（但不耐酸），可在70C下长期使用，短期可耐110120C,可用于电工制品。三聚家胺甲醛塑料比服甲醛塑料硬度高，有更好的耐水、耐热、耐电弧性，可作耐电弧绝缘材料。以环氧树脂为主要原料制成的热固性塑料品种不少，其中以双酚A型环氧树脂为基材的约占90%o它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性，收缩率和吸水率小，机械强度好等特点。3.3 按加工方法分类根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。膜压塑料多为物性的加工性能与普通固性塑料相类似的塑料；层压塑料是指浸有树脂的纤维织物，经叠合、热压而结合成为整体的材料；注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与普通热塑性塑料相类似的塑料；浇铸塑料是指能在无压或者稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等；反应注射塑料是用液态原材料，加压注入膜腔内，使其反应固化成一定形状制品的塑料，如聚氨酯等。塑料的成型加工是指由合成树脂创造厂创造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法（通常称为塑料的一次加工）包括压塑（模压成型）、挤塑（挤出成型）、注塑（注射成型）、吹塑（中空成型）、压延等。吸塑：用吸塑机将片材加热到一定温度后，通过真空泵产生负压将塑料片材吸附到模型表面上，经冷却定型而转变成不同形状的泡罩或者泡壳。压塑：压塑也称模压成型或者压制成型，压塑主要用于酚醛树脂、版醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。挤塑：挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机（挤出机）将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也有于热固性塑料的成型，并可用于泡沫塑料的成型。挤塑的优点是可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化、连续化生产；缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工，制品尺寸容易产生偏差。注塑：注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机（或者称注射机）将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特殊适合大量生产。缺点是设备及模具成本高，注塑机清理较艰难等。吹塑：吹塑又称中空吹塑或者中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。压延：吹塑又称中空吹塑或者中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。发泡：发泡材料（PVC,PE和PS等）中加入适当的发泡剂，使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料（觉大多数气孔互相连通）和闭孔泡沫塑料（绝大多数气孔是互相分隔的)，这主要是由创造方法(分为化学发泡，物理发泡和机械发泡)决定的。4结语随着各行业产品更新换代步伐的加快，而塑料又具有可成型任意形状、生产率高、成本低等优点，所以塑料制品势必得到更为广泛的应用。我国正处在国民经济高速发展的时期，对塑料制品的需求日益增多，其中以农用塑料制品、包装塑料制品、建造塑料制品工程塑料制品这四类为最团。以上各类制品中的重点大类制品如管材、型材、压延制品、薄膜、工程塑料制品等生产，将逐渐向经济规模方向发展。此外，由于国内在上述四大类塑料制品的生产上(特别是民用系列产品)尚未形成较大规模，随着国家经济的发展产品应用推广，以及市场信息广为传播，此四大类塑料制品定会有广阔的市场前景。参考文献1杨俊秋.浅谈塑料制品现状与发展前景J技术与市场，2022,(3).2朱芝培.国内外汽车用塑料的现状和展望J.化工新材料，2001,29(2).3邵水源，尚文静.淀粉生物降解塑料的应用与发展J技术与创新管理，2022,32(1).4钱汉英，李国俊.改性塑料的应用与前景J.工程塑料应用，2000,28(2).5孙佳文.绿色塑料的开辟与应用J化工新型材料，2005,33(5).6王德禧，李蕴能，李兰，孟丽萍.世界塑料新材料发展概况纳米复合材J.塑料，2000,29.7张真和.我国农用塑料应用技术的发展与展望.塑料，2001,30(2).