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氟塑爱好者

塑料由于其原料广、性能优良（质轻、具有电绝缘性、耐腐蚀、绝热性等），加工成型方便，具有装饰性和现代质感，而且塑料品种繁多，价格比较低廉，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、交通运输、轻工、包装各部门。
4.1常用工程塑料及其性质
一、高分子化合物的基本知识
1．高分子化合物的组成：
高分子化合物指分子量特别大的化合物。高分子化合物的每个分子可能含有成千上万个原子，甚至几万、几十万上百万个。高分子化合物又称高聚物或聚合物。高分子化合物具有天然高分子化合物和人工合成高分子化合物两类。天然橡胶、纤维、淀粉、蛋白质等是天然高分子化合物，而塑料、合成纤维、合成橡胶则是人工合成高分子化合物。
高分子化合物的分子量虽然很大，但其化学组成和结构单元的组成一般都比较简单。通常由C、H、O、Si、N等少数几种元素构成，且都是有一种或几种简单的低分子化合物（结构单元）重复连接形成的。能形成高分子化合物的低分子化合物称为单体，组成高分子（大分子链）的重复结构单元叫做链节。
如聚乙烯（CH2-CH2）n是由乙烯单体（CH2-CH2）聚合而成，是有许多结构单元重复连接形成的。
高聚物的合成是把低分子化合物聚合起来形成高分子化合物的过程。高分子化合物的合成方法主要有加聚反应和缩聚反应。
2．高分子链的形态（结构）
高分子链的结构一般有线型、支链型和网型。
线型结构的高分子在拉长或低温下易呈直线形状，而在较低温度下或稀溶液中，则易成卷曲形状。
支链型结构的高分子是在线型大分子的主链上又接出一些短的支链。
具有线型和支链型结构的高分子化合物可以溶解在适当的溶液中，加热时能熔融流动。通常称为热塑性高分子化合物。基于这一点，具有这两种结构的高分子材料易于加工，可以反复使用。
网型结构的高分子是在长链大分子之间有若干支链把他们交联起来，形成三维网状结构，属于体型结构。这种高分子化合物不溶于溶剂，受热时也不能熔融流动，称为热固性高分子化合物。
3．高分子化合物的聚集态结构
根据分子的排列状态分为晶态和非晶态。
分子作有规则的紧密排列，但高聚物不可能完全结晶，只形成一些晶区。
二、塑料的分类和特性
（一）塑料的组成
塑料一般以合成树脂（高聚物）为主要组分，在加入各种添加剂，经一定温度和压力塑制成型，且成型后在常温或一定温度范围内能保持其形状不变的材料。其主要组成如下：
1．合成树脂  合成树脂及人工合成线性高聚物，是塑料的基本原料，对塑料的性能起着决定作用，股绝大多数塑料以树脂的名称命名。合成树脂受热时呈软化或熔融状态，可起粘接作用，使塑料具有良好的成形能力。
2．填充剂（填料）  主要用来提高塑料的力学性能、耐热性能、电学性能；同时降低成本。  常用的填料有无机填料如滑石粉、石墨粉、云母、玻璃纤维、玻璃布等；有机材料如棉布、棉花、木粉、木片、纸等。
3．增塑剂  改进塑料的可塑性、柔软性，并使塑料易于加工成型。
4．着色剂  使塑料具有一定的色彩，以满足使用要求。
5．固化剂  与树脂起化学作用，形成不溶不熔的交联网状结构。为得到热固性塑料，须加入固化剂。
6．稳定剂  防止塑料在使用过程中，因受热、氧气、光线等的作用而老化，以延长塑料的使用寿命。稳定剂应具有耐水、耐油、耐化学药品、与树脂相溶、成形过程中不分解等特性。包装食品的塑料制品还应选择无毒且无味的稳定剂。
7．润滑剂  使塑料在加工成型时易于脱模何时表面光亮美观。
8．抗静电剂  提高塑料表面的电导率，防止静电积聚，防止在加工和使用过程中由于摩擦产生静电而妨碍正常生产和安全。
9．其他添加剂  为了改善塑料的使用性能和加工性能，往往加入一些其他组分，如防老化剂、发泡剂、阻燃剂等。
（二）塑料的分类
塑料种类繁多，常用的分类方法有按热行为分类和按应用分类。
按树脂的热性能可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料：
1．热塑性塑料  其分子具有线型和支链型结构，加热时能软化、熔融，冷却时会凝固、变硬，而且这一过程可以反复进行。热塑性塑料在加热软化时，具有可塑性，可以采用多种方法加工成型。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜等。这类塑料可反复成型和再生使用，但耐热性与刚性较差。
2．热固性塑料  这类塑料固化后，形成体型结构，因此制品定型后再加热，则不再发生软化或熔融，温度太高时发生焦化分解，所以不能回收进行重复再加工。这类塑料有酚醛塑料（电木）、氨基塑料、环氧树脂、有机硅塑料等。
按塑料的应用范围可分为：
1．通用塑料  主要指产量大、用途广、价格低廉的六大品种：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、氨基塑料和酚醛塑料。约占塑料总产量的75%，广泛用于工业、农业和日常生活各个方面，但其强度较低。
2．工程塑料  主要指用作工程结构、机械零件、工业容器和设备的塑料。主要品种有ABS、聚甲醛、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯，还有聚砜、聚氯醚、聚苯醚等。这类塑料有较高的强度、刚度和韧性，耐磨、耐热和耐蚀性也较好。
3．功能塑料  指具有特殊功能，能满足特殊使用要求的一类塑料，如耐热塑料、医用塑料、导电塑料等。
（三）塑料的一般特性
塑料的品种规格繁多，性能各异。但与其它材料相比较，具有以下基本特性：
1．塑料质轻，比强度高（比强度之强度与密度的比值）
塑料的密度小，一般在820～2200kg/m3，只有钢铁的1/8到1/4，使其比强度高，高于一般金属。利用塑料质轻的特性，对那些要求减轻自重的车辆、船舶、飞机和机械设备以及军工装备等具有重大意义。
2．优良的耐蚀性 多数塑料对酸、碱、盐等化学药品具有良好的耐腐蚀性能。其中最突出的是聚四氟乙烯，在“王水”中煮沸，也不会受到腐蚀，是一种优良的防腐蚀材料。
3．耐磨，自润滑性好  塑料的摩擦系数小，多数塑料具有优良的减磨、耐磨和自润滑的特性，可以在无润滑的条件下有效工作。
4．优异的电绝缘性，大多数塑料在低频低压下具有良好的绝缘性能，有些塑料即使在高频高压下仍可作为绝缘材料。
5．导热性差，塑料的导热率只有金属的1/600～1/200，可用作绝热保温材料或建筑节能材料等。
6．多数塑料制品有透明性，并富有光泽，能着鲜艳色彩，多数塑料可制成透明或半透明制品，可以任意着色，且着色坚固，不易变色。
7．塑料成型加工方便，能大批量生产，塑料通过加热、加压可塑制成各种形状的制品，还能较容易得进行切削、焊接、表面处理等二次加工。
塑料与其它材料相比有以下缺点：
1．塑料不耐高温，低温容易发脆。
2．塑料制品易变形。温度变化时尺寸稳定性差，成型收缩较大。
3．塑料有老化现象。塑料在长时间使用和贮藏过程中，由于受周围环境（如氧气、光、热、雨雪、腐蚀气体、溶剂等）的作用，塑料的色泽改变，力学性能降低，变得硬脆或软粘而无法使用，称为塑料的老化，是塑料制品性能中的一个严重缺陷。
（四）常用工程塑料简介
1．聚乙烯（Polyethylene PE）——热塑性塑料
高压聚乙烯：较低的密度，质地柔韧，适于制造薄膜。可用于制作厨房用品、日用制品、农用薄膜、电缆包皮等。
低压聚乙烯：较高的分子量、密度，质地坚硬，力学性能高，耐低温（-70℃），耐腐蚀，优异的绝缘性。但抗冲击性、弹性和透明性较差，广泛用于机械工业制造结构件，如机器罩、手柄、小载荷的齿轮、轴承等，还可制作化工设备、耐腐蚀管道等装置。
2．聚丙烯（Polypropylene PP）——热塑性塑料
密度小（非泡沫塑料密度最小），强度、硬度、刚度耐热性均高于低压聚乙烯，优良的耐腐蚀和绝缘性，成型容易；但低温呈脆性，收缩率大（厚壁制品易凹陷），不耐磨，易老化。
聚丙烯价格便宜，用途广泛。主要用于制作薄膜、纤维、化工容器、管道、医疗器械、食品用具、电缆、电线包皮等。
3．聚苯乙烯（Polystyrene PS）——热塑性塑料
外观为无色透明（透光性仅次于有机玻璃），有光泽，易着色；无毒、无味、相对密度小、耐水、耐光、耐化学腐蚀，优良的绝缘性和低吸湿性；加工性能好，可用多种方法成型。但质脆易裂，抗冲击性差、耐热性较差。
聚苯乙烯主要用来制作餐具、包装容器、日用器皿、玩具、家用电器外壳、汽车灯罩、各种模型材料、光学材料等。
4．聚氯乙烯（Polyvinylchloride PVC）——热塑性塑料
该塑料的生产量大，仅次于聚乙烯；具有良好的电绝缘性和耐化学腐蚀性。根据加入增塑剂的多少分为硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。
硬质聚氯乙烯塑料强度高、经久耐用，用于生产各种管材、板材、棒材、管件，壳体，结构件等；软质聚氯乙烯塑料质地柔软，主要用于制作薄膜（保湿性好，能透过紫外线，用于农业），人造革、防雨材料、壁纸、软管和电线套管等。
5．ABS塑料（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene）
    ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种组元的共聚物，综合了三种组分的性能，如丙烯腈的刚性、耐热性、耐化学腐蚀性，丁二烯的抗冲击性、耐低温性，苯乙烯的易着色、易加工性。改变三组元的比例，其性能也随之发生变化，以适应各种应用的要求。
ABS塑料具有优良的综合性能，强度高，表面硬度大，轻便，非常光滑，易清洁处理，尺寸稳定；加工性好，还可进行电镀等表面处理，因此应用及其广泛。工业：齿轮、轴承等；飞机：窗框、驾驶台仪表盘、机罩等；汽车：方向盘、仪表盘、汽车外壳等；以及电视机、收音机外壳，建筑材料等。
6．聚碳酸酯（PC）——热塑性塑料
具有优良的综合力学性能，抗冲击性尤为突出，透明度高，耐寒性、耐热性、耐候性极耐蚀性好，易于加工成型，电性能良好。
常用来制作载荷不大而冲击韧性要求较高的零件，如齿轮、蜗轮、蜗杆等；由于透明性好，可以制作信号灯、挡风玻璃、座舱盖、防弹玻璃、安全帽、防护面盔等。
有资料报道，波音747飞机上有2500个零件用该塑料制作。
7．聚砜（PSF）——热塑性塑料
具有良好的综合力学性能，强度、硬度、耐磨性、弹性模量、抗弯强度、冲击韧性均较高，具有突出的耐热性和热稳定性，电绝缘性良好，耐酸、碱、盐腐蚀，但成型必须在300℃～380℃高温下进行。
制成耐热、耐腐蚀、高强度的透明或不透明的电绝缘制品、结构件，以及管材、板材、型材、薄膜、厨房用具等，在电子工业、仪表工业、机械制造业等许多部门得到广泛应用。
8．聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）——热塑性塑料
也称有机玻璃，在塑料中透明性是最好的，相对密度仅为玻璃的一半强度高、耐老化，成型性好，可进行机械加工和粘接；但质脆，耐热性不高，表面硬度低，易擦伤、划伤而发毛。
用来制作飞机、舰船、和汽车等的座窗，屏幕，透明屋顶，光学镜片，仪器、仪表外壳、防护罩等。
9．聚酰胺塑料（PA）——热塑性塑料
俗称尼龙，通常为白色至浅黄色半透明固体，无毒无味，易着色，具有优良的力学性能（抗拉、抗压、坚韧、抗冲击、刚度大），电绝缘性良好；耐磨性和自润滑性良好，是一种优良的自润滑材料，摩擦系数低，耐火、耐化学药物性好；加工性好，可采用多种法成型。但吸湿性较大，会影响性能和稳定性。
聚酰胺品种很多，常用的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙11等。可制作多种机械零件（如轴承、齿轮、叶片、密封圈），电器零件（电缆接头、管缆等），还主要用于制作合成纤维、衣料、鱼网、绳带等。
10．聚四氟乙烯（PTFE,F4）——热塑性塑料
耐高温、耐低温特性好，能在-180～260℃长期使用。摩擦系数低，有自润滑性能；耐蚀性极佳（对强酸、强碱和强氧化剂非常稳定），超过金、铂等贵金属，有“塑料王”之称；良好的电绝缘特性，耐老化。缺点是强度低，热胀冷缩大。常用冷压烧结法成型。
主要用于制作耐蚀性要求高的耐腐蚀件，如管道、容器、阀门、防腐衬里等，绝缘电器元件以及减摩、密封件等；还用来制造代用血管，人工心肺装置。
11．酚醛树脂（PF）——热固性塑料
    是一种粉状塑料，即电木粉；颜色单调，黑色或棕色。通过模压或层压法压制成型。
成本低廉，变形小，强度高，耐热、耐磨、耐蚀，电绝缘性能好。缺点是质脆，冲击强度差。
可压制成各种电器制品，如开关、插头、茶座、电话机外壳等；也可制作机器零件，如齿轮、皮带轮、刹车片等，以及电绝缘件。
12．环氧塑料（EP）——热固性塑料
环氧塑料以环氧树脂为主要成分，加入固化剂在室温或加热条件下浇注或模塑而成。环氧树脂是热塑性的，具有优异的粘结性，有“万能胶”之称。耐蚀性和电绝缘性良好。
可用作粘结剂材料，主要用于电子元件和电器零件的包装和封装，以及用于机械、土木、建筑等工业部门的粘结剂、涂料、灌封材料。还可以与其他材料制成复合材料。

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