第1章 塑料概述
1.1 塑料的组成及分类
塑料一般由树脂和添加剂组成，树脂在塑料中起决定性作用。添加剂对塑料也有非常重要的影响。有些塑料（如聚四氟乙烯）在树脂中不加任何添加剂，树脂就是塑料。但大多数塑料若不加添加剂，就没有实用价值。例如，酚醛塑料必须加填充剂，聚氯乙烯必须加稳定剂，硝化纤维素必须加增塑剂等。所以，我们可以根据塑料的不同用途和不同的性能要求，适当地在树脂中加入一定量的添加剂，来获取某种性能的塑料。
1.1.1 塑料的主要成分
1.树脂
树脂属于高分子化合物，称为高聚物，是塑料中主要的、必不可少的成分。它决定塑料的类型，影响塑料的基本性能。简单组分的塑料中树脂含量高达90%～100%，复杂组分的塑料中树脂含量也在40%～60%。
树脂可分为天然树脂和合成树脂两种。天然树脂有的是从树木中分泌出来的，如松香；有的是昆虫的分泌物，如虫胶。合成树脂是用人工合成的方法按天然树脂的分子结构制成的树脂，例如，环氧树脂、聚乙烯、酚醛树脂、氨基树脂等。天然树脂产量有限，性能较差，远远不能满足工业生产的需要，因此在生产中，一般采用合成树脂。
2.添加剂
（1）填充剂。填充剂又称填料，是塑料中重要的组成成分，但并非在每一种塑料中都是必不可少的。填充剂可分为有机填充剂和无机填充剂。填充剂在塑料中的作用有两种：一种是为了减少树脂的含量，降低塑料成本，起增量的作用，在塑料中加入一些廉价的填充剂；另一种是既起增量的作用——降低塑料成本，又能改善塑料性能——扩大塑料的应用范围。例如，在聚乙烯、聚氯乙烯中加入碳酸钙填充剂，使其成型为具有足够的刚性和耐热性的钙塑料。再如，加入玻璃纤维，能使塑料的力学性能大幅度提高；加入石棉可以提高耐热性等。
填充剂的形状有粉状、纤维状和层（片）状。粉状填充剂有木粉、纸浆、大理石粉、滑石粉、云母粉、石棉粉、石墨等；纤维状填充剂有棉花、亚麻玻璃纤维、金属丝等；层（片）状填充剂有纸张、棉布、麻布、玻璃布等。
（2）增塑剂。对于一些可塑性小、柔软性差的树脂，加入增塑剂可以使塑料的塑性、流动性和柔韧性得到改善，并可降低刚性和脆性。增塑剂一般为高沸点液态和低熔点固态的有机化合物，要求与树脂相容性好、不易挥发、化学稳定性好、耐热、无色、无臭、无毒、价廉。常用的增塑剂有樟脑、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。
（3）着色剂。着色剂主要是使塑料具有不同的颜色，起装饰美观作用，有的着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。着色剂包括颜料和染料。颜料又分为无机颜料和有机颜料。无机颜料是不溶性的固态有色物质，它在塑料中分散成微粒而着色，例如，钛白粉、铬粉、镉红、群青等。其着色彩能力、透明性和鲜艳性较差，但耐光性、耐热性和化学稳定性较好。染料可溶于树脂中，有强烈的着色能力，且色泽鲜艳，但耐光性、耐热性和化学稳定性较差，如分散红、土林黄、土林蓝等。有机颜料的特性介于染料与无机颜料之间，如联苯胺黄、酞青蓝等。
提示
在塑料中加入珠光色料、磷光色料和荧光色料，还可使塑料具有特殊的光学性能。
（4）润滑剂。润滑剂的作用是防止塑料在成型过程中粘在模具上（简称粘模），同时还能改善塑料的流动性并提高塑件表面光泽度。常用的热塑性塑料中一般都要加入润滑剂，常用润滑剂有硬脂酸、石蜡和金属皂类（硬脂酸钙、硬脂酸锌）等。
（5）稳定剂。高分子化合物，在热、力、氧、水、光、射线等作用下，大分子链或化学结构发生分解变化的反应，称为降解。为了防止或抑制降解，需在树脂中加入稳定剂。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。
① 热稳定剂：抑制和防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。例如，聚氯乙烯，其成型温度高于降解温度或当加工温度大于100℃时，高分子开始产生分解，放出氯化氢，颜色开始变成黄色、棕色至黑色，性能变脆，产品没有使用价值。加入热稳定剂后，可防止上述现象的发生，保证塑料顺利成型并延长其使用寿命。常用的热稳定剂是三盐基性硫酸铝、硬脂酸钡等。
② 光稳定剂：阻止树脂由于受到光的作用而引起的降解，从而使塑料变色，力学性能下降。光稳定剂种类很多，有紫外线吸收剂、光屏蔽剂等，常用的有2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮紫外线吸收剂。
③ 抗氧化剂：防止树脂在加工、储存和使用过程中发生氧化，导致树脂降解而失去使用价值。常用的抗氧化剂是2·6-二叔丁基。
塑料添加剂除了上述几种，还有阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。
1.1.2 塑料的几种物料形式
根据塑料成型需要，工业上常用于成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体四种。无论哪一种物料，一般都或多或少地加入了各种添加剂，不是单纯的树脂。
1.粉料和粒料
粉料的配制是将一定配比的树脂和添加剂粉碎，并在混合设备中按一定的工艺混合即可。粒料是将已混合好的粉料置于塑炼设备中，借助于加热和剪切应力作用使之熔融，驱出挥发物与杂质，进一步分散粉料中的不均匀成分，再通过粒化设备使之成为粒料。粉料和粒料由于充分混合，有利于成型后得到性能一致的产品，同时有利于装卸、计量和成型操作，其中，粒料更有利于成型性能一致的产品，所以一般的成型工艺均采用粒料。
2.溶液
溶液是将树脂溶于脂类、醚类和醇类溶剂中，再加入一些增塑剂、稳定型、色料和稀释剂等。溶液的形成分为两种，一种是在合成树脂时特意制成，另一种是在使用时通过配制设备用一定的方法临时配制。用溶液制成的产品，其中并不含溶剂，溶剂在生产过程中已挥发掉了，构成塑料制品的主要成分是树脂和添加剂。溶剂只是为了加工需要而加入的一种助剂。溶液状的塑料主要是用于流涎法生产薄膜、胶片及浇铸制品时使用。
3.分散体
分散体是树脂与非水液体形成的悬浮体，统称为溶胶塑料或“糊”塑料。非水液体又称分散剂，包括增塑剂和挥发性溶剂两类。配制溶胶料的方法是将树脂、分散剂和其他添加剂一起加入球磨机中进行混合。分散体主要用于搪塑、滚塑及涂层制品（如人造革）等方面。
1.1.3 塑料分类
塑料品种很多，有上千种，其分类方法也很多，但主要有两种分类方法。
1.按树脂的分子结构及热性能分类
（1）热塑性塑料：此类塑料的分子呈线型或支链型结构。加热时软化并熔融，成为可流动的黏稠物体（熔体），成型为一定形状冷却后成为固体，并保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化并熔融，可再次成型，并可反复多次使用。在熔化、成型过程中只有物理变化而无化学变化。所以，热塑性塑料的边角料（水口料）及废品可以回收并掺入原料中再次使用。
（2）热固性塑料：此类塑料的分子最终呈体型结构。它在受热之初，分子呈线型结构，故具有可塑性和可熔性，可成型为一定形状，当继续加热时，线型分子间形成化学键结合（交联），分子间呈网状结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步加快，形成体型结构，此时树脂既不熔融，也不溶解，形状固定后不再变化，又称固化。如果再加热，不再软化，也不再具有可塑性，在上述过程中既有物理变化，又有化学变化。此类塑料制品的边角料（水口料）和废品不能再回收利用。
2.按塑料的性能和用途分类
（1）通用塑料：此类塑料具有产量大、用途广、价格低的特点，主要有酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品种。
（2）工程塑料：指在工程技术中作为结构件的塑料。这类塑料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高，具有一定的金属特性，所以常代替金属制造一些零部件。此类塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS 等。
（3）增强塑料：在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料进一步改善塑料的力学、电气性能，形成复合材料，通常称为增强塑料。增强塑料具有优良的力学性能，比强度和比刚度高。热固性的增强塑料俗称玻璃钢。