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高分子材料的成型加工
刘靖
化工与材料学院材料化学系
塑料的成型加工
塑料成型加工的目的在于根据各种塑料固有的性能,利用一切可以施行的方法,使其成为满足不同领域应用要求,具有需要尺寸和形状的制品。
工业上用作成型的塑料其主要成分是合成树脂,但一般都不是单纯的树脂,或多或少含有各种助剂(添加剂)。助剂加入的目的是为了改善成型工艺性能,改善制品的使用性能、降低成本等。当然,合成树脂本身是决定制品特性最重要的因素。
塑料的成型加工
合成树脂主要有聚乙烯、聚***乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、酚醛树脂等。
塑料助剂是塑料在成型加工过程中所需要添加的各种辅助化学物质,因此也常称为添加剂。加入助剂的目的是改善塑料加工成型性能和制品的使用性能,或降低成本
塑料的成型加工

能降低塑料的熔融温度或熔体粘度,从而改善其成型加工性能,并能增加产品柔韧性、耐寒性的一类物质称为增塑剂。
增塑剂通常是对热和化学试剂都很稳定的一类有机化合物或聚合物,它们一般是在一定范围内能与聚合物相容而又不易挥发的液体;少数是熔点较低的固体。增塑过程可看作是聚合物和低分子物相互“溶解”的过程,但增塑剂与一般溶剂不同,溶剂是要在加工过程中挥发出去,而增塑剂则要求长期保留在聚合物中。
塑料的成型加工
增塑剂也可分为非极性增塑剂和极性增塑剂。
非极性增塑剂主要作用是通过聚合物-增塑剂间的溶剂化作用,增大分子间距离,从而削弱它们之间的作用力。
极性增塑剂对极性聚合物的增塑作用在于增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用,代替了聚合物极性分子间的作用(减少了联结点),从而削弱了大分子间的作用力。
塑料的成型加工
以上所述的增塑作用称为外增塑。
如果用化学方法,在分子链上引入其它取代基,或在分子链上或分子链中引入短的链段,从而降低了大分子间的吸引力,也可达到使刚性分子链变柔和易于活动的目的,这种增塑称为内增塑。
塑料的成型加工
理想的增塑剂,必须在一定范围内能与聚合物很好的相容(所谓相容性,即聚合物能够容纳尽可能多的增塑剂并形成均一、稳定体系的性能),且挥发性、迁移性、溶浸性等要小,并有良好的耐热、耐光、不燃及无毒等性能,而且保证在混合和使用的温度范围内与聚合物形成“真溶液”
塑料的成型加工

塑料在成型加工过程成长期使用和储存过程中,会因各种外界因素(如光、热、氧、射线、细菌和霉菌等)作用而引起降解或交联,也就是所谓的老化,并使塑料性能变坏而不能正常使用。为了防止和抑制这种破坏作用而加入的物质统称为稳定剂。根据所发生的作用不同稳定剂又可分为热稳定剂、光稳定剂及抗氧剂。
塑料的成型加工

为改进塑料熔体的流动性能,减少或避免对设备的粘附摩擦作用,使制品表面光洁,而加入塑料中的一类助剂称为润滑剂。
通常把润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂。
内润滑剂与聚合物有一定的相容性,其作用在于减少聚合物分子间的内摩擦。常用的内润滑剂有硬脂酸及其盐类,硬脂酸丁酯、硬脂酰***、油酰***等。
外润滑剂与聚合物的相容性很小,在成型过程中,易从内部析出而粘附于与设备接触的表面,形成一润滑层,防止塑料熔体对设备的粘附。
塑料的成型加工
实际上“内润滑剂”和“外润滑剂”也只是相对而言,有不少润滑剂兼有内、外两种作用,仅少数只有单一性质。例如,硬脂酸钙作为聚***乙烯润滑剂,既有外润滑性质,又有内润滑性质。另外,很多润滑剂不仅有润滑作用,而且像其它金属皂类一样,还有稳定作用。
润滑剂的用量一般小于1%,使用过多,超过其相容限度时,容易由表面析出,即平常所说“起霜”,影响制品的外观。