第三章 塑料制品 学习要点： 1、初步了解什么是塑料及塑料与其他材料相比有什么特点；塑料的分类方法。 2、掌握塑料组成的成分，塑料中加入各成分的目的；几种主要塑料如：聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯等的结构、特征、燃烧现象及性能。 3、学会用简单的方法区别各种塑料制品；理解几种易混塑料的鉴别依据。 第一节 塑料制品的组成与分类 一、概述 （一）塑料的概念 概括的讲塑料是一类具有可塑性的合成高分子材料。它与合成橡胶、合成纤维形成了当 今日常生活不可缺少的三大合成材料。具体地说，塑料是以合成树脂为主要成分，在一定温 度和压力等条件下可以塑制成一定形状，在常温下保持形状不变的材料。 （二）塑料的主要性能特点 塑料与其他材料相比较，有以下几方面的性能特点。 1．重量轻 塑料是较轻的材料，相对密度分布在 0.90—2.2 之间。很显然，塑料能不能浮到水面上？ 特别是发泡塑料，因内有微孔，质地更轻，相对密度仅为 0.01。这种特性使得塑料可用于要 求减轻自重的产品生产中。 2．优良的化学稳定性 绝大多数的塑料对酸、碱等化学物质都具有良好的抗腐蚀能力。特别是俗称为塑料王的 聚四氟乙烯（F4），它的化学稳定性甚至胜过黄金，放在“王水”中煮十几个小时也不会变 质。由于 F4 具有优异的化学稳定性，是理想的耐腐蚀材料。如 F4 可以作为输送腐蚀性和 粘性液体管道的材料。 3．优异的电绝缘性能
第三章 塑料制品 学习要点： 1、初步了解什么是塑料及塑料与其他材料相比有什么特点；塑料的分类方法。 2、掌握塑料组成的成分，塑料中加入各成分的目的；几种主要塑料如：聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯等的结构、特征、燃烧现象及性能。 3、学会用简单的方法区别各种塑料制品；理解几种易混塑料的鉴别依据。 第一节 塑料制品的组成与分类 一、概述 （一）塑料的概念 概括的讲塑料是一类具有可塑性的合成高分子材料。它与合成橡胶、合成纤维形成了当 今日常生活不可缺少的三大合成材料。具体地说，塑料是以合成树脂为主要成分，在一定温 度和压力等条件下可以塑制成一定形状，在常温下保持形状不变的材料。 （二）塑料的主要性能特点 塑料与其他材料相比较，有以下几方面的性能特点。 1．重量轻 塑料是较轻的材料，相对密度分布在 0.90—2.2 之间。很显然，塑料能不能浮到水面上？ 特别是发泡塑料，因内有微孔，质地更轻，相对密度仅为 0.01。这种特性使得塑料可用于要 求减轻自重的产品生产中。 2．优良的化学稳定性 绝大多数的塑料对酸、碱等化学物质都具有良好的抗腐蚀能力。特别是俗称为塑料王的 聚四氟乙烯（F4），它的化学稳定性甚至胜过黄金，放在“王水”中煮十几个小时也不会变 质。由于 F4 具有优异的化学稳定性，是理想的耐腐蚀材料。如 F4 可以作为输送腐蚀性和 粘性液体管道的材料。 3．优异的电绝缘性能
普通塑料都是电的不良导体，其表面电阻、体积电阻很大，用数字表示可达 109一 1018 欧姆。击穿电压大，介质损耗角正切值很小。因此，塑料在电子工业和机械工业上有着广泛 的应用。如塑料绝缘控制电缆。 4．热的不良导体具有消声、减震作用 一般来讲，塑料的导热性是比较低的，相当于钢的 1／75—1／225，泡沫塑料的微孔 中含有气体，其隔热、隔音、防震性更好。如聚氯乙烯(PVC)的导热系数仅为钢材的 1/357, 铝材的 1/1250。在隔热能力上，单玻塑窗比单玻铝窗高 40%，双玻高 50%。将塑料窗体与 中空玻璃结合起来后,在住宅、写字楼、病房、宾馆中使用,冬天节省暖气、夏季节约空调开 支,好处十分明显。 5．机械强度分布广和较高的比强度 有的塑料坚硬如石头、钢材，有的柔软如纸张、皮革；从塑料的硬度、抗张强度、延伸 率和抗冲击强度等力学性能看，分布范围广，有很大的使用选择余地。因塑料的比重小、强 度大，因而具有较高的比强度。与其它材料相比，塑料也存在着明显的缺点，如易燃烧，刚 度不如金属高、耐老化性差、不耐热等。 （三）塑料的发展趋势 塑料的发展方向可概括为两方面。一是提高性能，即以各种方法对现有品种进行改性， 使其综合性能得到提高；二是发展功能，即发展具有光、电、磁等物理功能的高分子材料， 使塑料能够具有光电效应、热电效应、压电效应等。 从当前世界塑料业发展速度来看，德国和瑞典居首位，日本和欧洲一些国家次之， 美国较慢。目前，国外塑料包装呈现以下发展趋势： （1）共聚复合包装膜：当前欧美一些国家大量投资开发非极性、极性乙烯共聚物 等，这将大大提高塑膜的拉伸和共挤性能，并提高透明度、密封强度、抗应力、抗龟裂， 以及增强稳定性能、改善分子量布与挤塑流变性能。 国外专家们认为：当前世界塑料行业的发展重点在于对塑料改性、塑料制品的涂布 技术、废塑的快速生物降解，以及塑料的回收再利用综合技术。如欧美一些厂商采取以 线性乙烯-α烯共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物混料／PA 袋，适于包装冰激凌、乳脂类等 食品。 （2）多功能性复合薄膜：国外大量开发多功能性复合薄膜使其作用进一步细化。 例如：耐寒薄膜可耐-18℃、-20℃、-35℃低温环境；对 PP 作防潮处理制成的防潮薄膜， 其系列产品可分为防潮、防结露、防蒸冷、可调节水分等几种类型；防腐膜可包装易腐
普通塑料都是电的不良导体，其表面电阻、体积电阻很大，用数字表示可达 109一 1018 欧姆。击穿电压大，介质损耗角正切值很小。因此，塑料在电子工业和机械工业上有着广泛 的应用。如塑料绝缘控制电缆。 4．热的不良导体具有消声、减震作用 一般来讲，塑料的导热性是比较低的，相当于钢的 1／75—1／225，泡沫塑料的微孔 中含有气体，其隔热、隔音、防震性更好。如聚氯乙烯(PVC)的导热系数仅为钢材的 1/357, 铝材的 1/1250。在隔热能力上，单玻塑窗比单玻铝窗高 40%，双玻高 50%。将塑料窗体与 中空玻璃结合起来后,在住宅、写字楼、病房、宾馆中使用,冬天节省暖气、夏季节约空调开 支,好处十分明显。 5．机械强度分布广和较高的比强度 有的塑料坚硬如石头、钢材，有的柔软如纸张、皮革；从塑料的硬度、抗张强度、延伸 率和抗冲击强度等力学性能看，分布范围广，有很大的使用选择余地。因塑料的比重小、强 度大，因而具有较高的比强度。与其它材料相比，塑料也存在着明显的缺点，如易燃烧，刚 度不如金属高、耐老化性差、不耐热等。 （三）塑料的发展趋势 塑料的发展方向可概括为两方面。一是提高性能，即以各种方法对现有品种进行改性， 使其综合性能得到提高；二是发展功能，即发展具有光、电、磁等物理功能的高分子材料， 使塑料能够具有光电效应、热电效应、压电效应等。 从当前世界塑料业发展速度来看，德国和瑞典居首位，日本和欧洲一些国家次之， 美国较慢。目前，国外塑料包装呈现以下发展趋势： （1）共聚复合包装膜：当前欧美一些国家大量投资开发非极性、极性乙烯共聚物 等，这将大大提高塑膜的拉伸和共挤性能，并提高透明度、密封强度、抗应力、抗龟裂， 以及增强稳定性能、改善分子量布与挤塑流变性能。 国外专家们认为：当前世界塑料行业的发展重点在于对塑料改性、塑料制品的涂布 技术、废塑的快速生物降解，以及塑料的回收再利用综合技术。如欧美一些厂商采取以 线性乙烯-α烯共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物混料／PA 袋，适于包装冰激凌、乳脂类等 食品。 （2）多功能性复合薄膜：国外大量开发多功能性复合薄膜使其作用进一步细化。 例如：耐寒薄膜可耐-18℃、-20℃、-35℃低温环境；对 PP 作防潮处理制成的防潮薄膜， 其系列产品可分为防潮、防结露、防蒸冷、可调节水分等几种类型；防腐膜可包装易腐
酸度大、甜度大的食品；摩擦薄膜堆垛稳定；特种 PE 薄膜耐化学、耐腐蚀；防蛀薄膜 中添加了无异味防虫剂；以双向拉伸尼龙 66 的耐热薄膜取代双向拉伸尼龙 6 包装食品， 其耐高温达 140℃；新型专用食品包装膜可提高食品包装的保香性；非结晶尼龙薄膜透 明度类似玻璃；高屏蔽薄膜可保色、香、味，营养指标及口感质量的稳定性；金属保护 膜采用 LDPE 改性薄膜包装液态产品，在低温环境下可热封；以 PP 合成纸提高该包装 的耐光性、耐寒性、耐热性、耐水性、耐潮性、抗油脂性、抗酸性、抗碱性以及抗冲击 性能等。 当前国外流行塑料杯、复合杯(外层 PSP、内层 PP、盖 PS)包装冷、热饮料、酒、 方便食品。法国用 PE 瓶包装果糖、酸奶，德国用 PC 瓶包装牛奶。我国用 PE 瓶包装药 品等。 二、塑料的组成 有些塑料本身就是单纯的树脂，如聚乙烯、聚苯乙烯等，称为单一组分塑料。有些塑料 除了合成树脂之外，还含有其他辅助材料，如增塑剂、稳定剂、着色剂、各种填料等，称为 多组分塑料。 （一）合成树脂 合成树脂是指以煤、电石、石油、天然气以及一些农副产品为主要原料，先制得具有一 定合成条件的低分子化合物(单体)，进而通过化学、物理等方法合成的高分子化合物。这类 化合物的特性类似天然树脂(如松香、琥珀、虫胶等)，但性能又比天然树脂更加优越。比如 说：合成树脂的假牙。 合成树脂的含量在塑料的全部组分中占 40％一 l00％，起着粘结的作用，它决定了塑料 的主要性能，如机械强度、硬度、耐老化性、弹性、化学稳定性、光电性等。 （二）塑料助剂 在塑料中加入助剂的目的主要是为了改善加工性能，提高使用效能和降低成本。助剂在 塑料用料中所占比例较少，但对塑料制品的质量却有很大影响。不同种类的塑料，因成型加 工方法以及使用条件不同，所需助剂的种类和用量也不同。主要的助剂有以下几类： 1．增塑剂 增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性，降低塑料流动温度和硬度，有利于塑料 制品的成型。常用的有苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡及樟脑等。我们最常见的是樟
酸度大、甜度大的食品；摩擦薄膜堆垛稳定；特种 PE 薄膜耐化学、耐腐蚀；防蛀薄膜 中添加了无异味防虫剂；以双向拉伸尼龙 66 的耐热薄膜取代双向拉伸尼龙 6 包装食品， 其耐高温达 140℃；新型专用食品包装膜可提高食品包装的保香性；非结晶尼龙薄膜透 明度类似玻璃；高屏蔽薄膜可保色、香、味，营养指标及口感质量的稳定性；金属保护 膜采用 LDPE 改性薄膜包装液态产品，在低温环境下可热封；以 PP 合成纸提高该包装 的耐光性、耐寒性、耐热性、耐水性、耐潮性、抗油脂性、抗酸性、抗碱性以及抗冲击 性能等。 当前国外流行塑料杯、复合杯(外层 PSP、内层 PP、盖 PS)包装冷、热饮料、酒、 方便食品。法国用 PE 瓶包装果糖、酸奶，德国用 PC 瓶包装牛奶。我国用 PE 瓶包装药 品等。 二、塑料的组成 有些塑料本身就是单纯的树脂，如聚乙烯、聚苯乙烯等，称为单一组分塑料。有些塑料 除了合成树脂之外，还含有其他辅助材料，如增塑剂、稳定剂、着色剂、各种填料等，称为 多组分塑料。 （一）合成树脂 合成树脂是指以煤、电石、石油、天然气以及一些农副产品为主要原料，先制得具有一 定合成条件的低分子化合物(单体)，进而通过化学、物理等方法合成的高分子化合物。这类 化合物的特性类似天然树脂(如松香、琥珀、虫胶等)，但性能又比天然树脂更加优越。比如 说：合成树脂的假牙。 合成树脂的含量在塑料的全部组分中占 40％一 l00％，起着粘结的作用，它决定了塑料 的主要性能，如机械强度、硬度、耐老化性、弹性、化学稳定性、光电性等。 （二）塑料助剂 在塑料中加入助剂的目的主要是为了改善加工性能，提高使用效能和降低成本。助剂在 塑料用料中所占比例较少，但对塑料制品的质量却有很大影响。不同种类的塑料，因成型加 工方法以及使用条件不同，所需助剂的种类和用量也不同。主要的助剂有以下几类： 1．增塑剂 增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性，降低塑料流动温度和硬度，有利于塑料 制品的成型。常用的有苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡及樟脑等。我们最常见的是樟
脑。 2．稳定剂 我们都知道塑料制品在加工、贮存和使用过程中，在光、热、氧的作用下，会发生褪色、 脆化、裂开的老化现象。为延缓和阻止老化现象的发生，必须加入稳定剂。主要用来防止热 老化的，叫热稳定剂；主要用来防止氧化老化的，叫做抗氧剂；主要用来防止光老化的，叫 做光稳定剂，它们统称为稳定剂。当今性能最优秀的塑料稳定剂是甲基锡热稳定剂（简称 181），对硬质聚乙烯（PVC）的压延，挤塑，注塑和吹塑成型都非常有效。又由于它安全性 高，所以特别用于食品包装和高清晰度的硬质聚乙烯制品，同时，它也被普遍应用于塑料门 窗，上水管道，装饰材料中，以取代其他高毒性的塑料热稳定剂。它在美国，欧洲，日本得 到了广泛的应用。近几年，181 甲基锡热稳定剂在我国开始大量应用。 3．阻燃剂 能够提高塑料耐燃性的助剂叫做阻燃剂。含有阻燃剂的塑料大多数具有自熄性，或燃烧 速率减缓等。常用的阻燃剂有氧化锑及铝、硼的化合物，卤化物和磷酸酯、四氯苯二甲酸酐、 四澳苯二甲酸酐等。 4．抗静电剂 抗静电剂起着消除或减少塑料制品表面产生静电的作用。抗静电剂大多数是电解质，它 们与合成树脂的相溶性有限，这样可以迁移至塑料表面，达到吸潮和消除静电的作用。 5．发泡剂 塑料发泡剂是一种在一定温度下可以气化的低分子有机物，如二氯二氟甲烷；或者受热 时会分解出气体的有机化合物。这些气体留在塑料基体中便形成有许多细微泡沫结构的泡沫 塑料。常用的有偶氮化合物、亚硝基化合物等。 6．着色剂 着色剂用于塑料的着色。主要起美化、修饰作用。塑料制品中约有 80％是经过着色后 制成最终制品的。 7．润滑剂 润滑剂是为了改善塑料加热成型时的脱模性和提高制品的表面光洁度而加入的物质。常 用的润滑剂有：硬脂酸及其盐类、石蜡、合成蜡等。 8．增强材料和填料 在许多塑料中，增强材料和填料占有相当的比重，尤其是增强塑料和钙塑材料。主要目 的是：为了提高塑料制品的强度和刚性，一般加入各种纤维材料或无机物。最常用的增强材
脑。 2．稳定剂 我们都知道塑料制品在加工、贮存和使用过程中，在光、热、氧的作用下，会发生褪色、 脆化、裂开的老化现象。为延缓和阻止老化现象的发生，必须加入稳定剂。主要用来防止热 老化的，叫热稳定剂；主要用来防止氧化老化的，叫做抗氧剂；主要用来防止光老化的，叫 做光稳定剂，它们统称为稳定剂。当今性能最优秀的塑料稳定剂是甲基锡热稳定剂（简称 181），对硬质聚乙烯（PVC）的压延，挤塑，注塑和吹塑成型都非常有效。又由于它安全性 高，所以特别用于食品包装和高清晰度的硬质聚乙烯制品，同时，它也被普遍应用于塑料门 窗，上水管道，装饰材料中，以取代其他高毒性的塑料热稳定剂。它在美国，欧洲，日本得 到了广泛的应用。近几年，181 甲基锡热稳定剂在我国开始大量应用。 3．阻燃剂 能够提高塑料耐燃性的助剂叫做阻燃剂。含有阻燃剂的塑料大多数具有自熄性，或燃烧 速率减缓等。常用的阻燃剂有氧化锑及铝、硼的化合物，卤化物和磷酸酯、四氯苯二甲酸酐、 四澳苯二甲酸酐等。 4．抗静电剂 抗静电剂起着消除或减少塑料制品表面产生静电的作用。抗静电剂大多数是电解质，它 们与合成树脂的相溶性有限，这样可以迁移至塑料表面，达到吸潮和消除静电的作用。 5．发泡剂 塑料发泡剂是一种在一定温度下可以气化的低分子有机物，如二氯二氟甲烷；或者受热 时会分解出气体的有机化合物。这些气体留在塑料基体中便形成有许多细微泡沫结构的泡沫 塑料。常用的有偶氮化合物、亚硝基化合物等。 6．着色剂 着色剂用于塑料的着色。主要起美化、修饰作用。塑料制品中约有 80％是经过着色后 制成最终制品的。 7．润滑剂 润滑剂是为了改善塑料加热成型时的脱模性和提高制品的表面光洁度而加入的物质。常 用的润滑剂有：硬脂酸及其盐类、石蜡、合成蜡等。 8．增强材料和填料 在许多塑料中，增强材料和填料占有相当的比重，尤其是增强塑料和钙塑材料。主要目 的是：为了提高塑料制品的强度和刚性，一般加入各种纤维材料或无机物。最常用的增强材
料有：玻璃纤维、石棉、石英、炭黑、硅酸盐、碳酸钙、金属氧化物等。 三、塑料的分类 目前工业生产的塑料已有几百种，其中常用的也有 60 多种，常见的分类方法如下： （一）按塑料受热后的性能表现划分 1．热固性塑料 该类塑料的特点是在一定的温度下，经过一定时间的加热或加入固化剂后即固化成型。 固化后的塑料，质地坚硬，而且不溶于任何溶剂，也不能用加热的方法使其再次软化。加热 温度过高就会分解。常见的热固性塑料有：胶木、电玉、装饰板及不饱和聚酯塑料等。图 2．热塑性塑料 该类塑料的特点是受热软化，冷却变硬，加工过程中一般只有物理变化而保持其化学本 性。该类塑料的树脂多为加聚而成。常见的热塑性塑料有：硝酸纤维塑料、醋酸纤维塑料、 聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料等。如，我们常见的矿泉水瓶、塑 料袋等。 （二）按塑料的应用范围划分 1．通用塑料 该类塑料主要是指产量大、用途广、价格低的一类塑料。它们占塑料总产量的 80％左 右。主要品种有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛和氨基塑料等。 2．工程塑料 一般是指能在工程技术中作为结构材料的塑料。该类塑料显著的特征是机械强度高，耐 化学腐蚀和耐高温性能强，可代替金属或做其它特殊的用途。主要品种有：聚酰胺、聚碳酸 酯、聚甲醛、聚砜、ABS、聚苯醚、氟塑料等。 （三）按可燃程度划分 热固性塑料 热塑性塑料 通用塑料 工程塑料 难燃性塑料 可燃性塑料 易燃性塑料
料有：玻璃纤维、石棉、石英、炭黑、硅酸盐、碳酸钙、金属氧化物等。 三、塑料的分类 目前工业生产的塑料已有几百种，其中常用的也有 60 多种，常见的分类方法如下： （一）按塑料受热后的性能表现划分 1．热固性塑料 该类塑料的特点是在一定的温度下，经过一定时间的加热或加入固化剂后即固化成型。 固化后的塑料，质地坚硬，而且不溶于任何溶剂，也不能用加热的方法使其再次软化。加热 温度过高就会分解。常见的热固性塑料有：胶木、电玉、装饰板及不饱和聚酯塑料等。图 2．热塑性塑料 该类塑料的特点是受热软化，冷却变硬，加工过程中一般只有物理变化而保持其化学本 性。该类塑料的树脂多为加聚而成。常见的热塑性塑料有：硝酸纤维塑料、醋酸纤维塑料、 聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料等。如，我们常见的矿泉水瓶、塑 料袋等。 （二）按塑料的应用范围划分 1．通用塑料 该类塑料主要是指产量大、用途广、价格低的一类塑料。它们占塑料总产量的 80％左 右。主要品种有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛和氨基塑料等。 2．工程塑料 一般是指能在工程技术中作为结构材料的塑料。该类塑料显著的特征是机械强度高，耐 化学腐蚀和耐高温性能强，可代替金属或做其它特殊的用途。主要品种有：聚酰胺、聚碳酸 酯、聚甲醛、聚砜、ABS、聚苯醚、氟塑料等。 （三）按可燃程度划分 热固性塑料 热塑性塑料 通用塑料 工程塑料 难燃性塑料 可燃性塑料 易燃性塑料