内容发布更新时间 : 2024/12/24 20:32:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一、 塑料工业发展史及现状

19世纪，美国盛行台球。那时的台球是用象牙做的，但当时非洲的大象不断减少，美国差不多完全得不到象牙来制作台球，台球制造厂的老板。于是宣布：谁能发明一种代替象牙做台球的材料，谁就能得到1万美元的奖金。

1868年，美国一位叫约翰?海阿特的人，决定发明出一种代替象牙制作台球的材料，许多努力都失败后，一次偶然发现硝化纤维在酒精中溶解后（火棉胶），将其涂在物体上，干燥后能形成透明而结实的膜。他就想把这种膜凝结起来做成球，经历一次次失败后，终于在1869年发现，在火棉胶中加进樟脑时，硝化纤维成了一种柔韧、硬而不脆的材料。在热压下制成各种形状，当然可以用来做台球。他将它命名为“赛璐珞”。

据此，他已成了一个大发明家，1872年，他在美国纽瓦克建立了一个生产赛璐珞的工厂，除用来生产台球外，还用来做马车和汽车的风挡及电影胶片，从此开创了塑料工业的先河。

1877年，英国也开始用赛璐珞生产假象牙和台球等塑料制品。后来海阿特又用赛璐珞制造箱子、钮扣、直尺、乒乓球和眼镜架等。

赛璐璐虽是最早的人造塑料，而不是合成塑料，由于“赛璐珞”中含硝酸根，极易着火引起火灾。第一种合成塑料是将酚醛树脂加热模压制得，是在20世纪初，由美籍比利时化学家贝克兰制成。

1905年,美国化学家贝克兰有一次将苯酚和甲醛放在烧瓶里,以酸做催化剂,然后进行加热反应，发现里面生成了一种粘稠的东西，这东西就是现在的酚醛树脂，它不渗水，受热不变形，有一定的机械强度，易于加工，而且有很好的绝缘性，这对于刚兴起的电器工业来说，是非常及时的材料。

人们在酚醛树脂里加进锯木屑、石棉或陶土等混合后，在高温下用模子压出成品。广泛用来生产电灯开关、灯头、灯座、电话机等电器用品，因此称为“电木”。现在电木仍是普遍使用一种塑料。但其衍生的建材粘合剂含甲醛，造成污染。

1931年，美国罗姆-哈斯公司以本体法生产聚甲基丙烯酸甲酯，制造出有机玻璃。 1926年，美国W.L.西蒙把尚未找到用途的聚氯乙烯粉料在加热下溶于高沸点溶剂中，在冷却后，意外地得到柔软、易于加工、且富于弹性的增塑聚氯乙烯。这一偶然发现打开了聚氯乙烯得以工业生产的大门。

1868 硝酸纤维素(赛璐珞celluloid) 1909 酚醛树脂（电木） 1931 聚丙烯酸甲酯 1933 聚乙烯 PE 1936 聚氯乙烯PVC

1936 聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃) 1936 聚乙烯醇缩醛 1938 聚酰胺

1940 聚酯、有机硅树脂、氟树脂、环氧树脂、聚氨酯 1955 聚丙烯 1956 聚苯乙烯

1970 聚甲醛、聚碳酸酯、ABS树酯

二、塑料基础知识 2.1、塑料的基本性能

(1) 塑料质轻，比强度高(比强度是指强度与密度的比值) 。一般塑料密度在0.9-2.3g/cm3之间，聚乙烯、聚丙烯的密度最小，约为0.9 g/cm3，最重的聚四氟乙烯的密度不超过2.3g/cm3。平均密度约为铝的1/2、钢的1/5。

(2) 多数塑料制品有透明性，并富有光泽，能着鲜艳色彩，且着色坚固，不易变色。

(3) 优异的电绝缘性。大多数塑料在低频低压下具有良好的电绝缘性能，有的即使在高频高压下也可以作电器绝缘材料或电容介质材料。

(4) 塑料的导热率极小，只有金属的1/600～1/200，泡沫塑料的导热率与静态空气相当，被广泛用作绝热保温材料或建筑节能、冷藏等绝热装置材料。

(5) 耐磨、自润滑性能好。大多数塑料具有优良的减磨、耐磨和自润滑特性，可以在无润滑条件下有效工作。

(6) 塑料有耐化学药品性，多数塑料对一般浓度的酸、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。

(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，易进行切削、焊接、表面处理等二次加工，精加工成本低，用塑料制品代替金属制品，可以节约大量金属材料。 缺点：（1）塑料不耐高温，低温容易发脆。 （2）燃烧时放出有毒气体。 （3）塑料制品易变形。 （4）塑料有“老化”现象。

（5）降解困难，对环境不友好。

2. 2 塑料的分类

1.按热性能分：热塑性塑料和热固性塑料。 A.热塑性塑料

在特定温度范围内受热软化(或熔化)，冷却后硬化，能反复加热软化和反复冷却硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑成型。塑性较好，但耐热性差。 主要有：ABS、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛。 B.热固性塑料

初加热时软化，可塑造成形，但固化后（如加入固化剂，用紫外线辐射）再加热将不再软化,也不溶于溶剂。即不再具有可塑性。它有较高的耐热性，不易变形，刚度大，硬度高。 主要有；环氧塑料、酚醛塑料、氨基树脂、不饱和聚酯。 2.按用途分：工程塑料、通用塑料、增强塑料和特种塑料。 (1)工程塑料

主要特点：绝缘性好、弹性高、能承受较大的力，不易变形、不易老化等。即力学性能好和使用温度高的塑料。主要用于各种家用电器、手动工具、机械、交通类产品中的塑料件。

主要有：聚酰胺（尼龙）、聚甲醛、聚碳酸酯和ABS等。其强度较高、刚性较大，韧性也较好，但价格较高。常用于制造机械零件和工程构件等。 （2）通用塑料

即力学性能和使用温度较低的塑料，产量大，用途多，价格低廉。

主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯、ABS，其产量约占塑料总产量的四分之三以上。

用作日常生活品、包装材料。 （3）增强塑料

是一种高分子复合材料，它以合成树脂为基础与增强材料如玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等结合而成的一种增强材料。

特点：质地非常轻盈（为钢的1/4，铝的1/2）、坚硬，耐腐蚀等。 成形方法：手糊、模压、缠绕成形法。

应用：制作交通工具的车门与窗框，仪表盘、内部装饰板、医疗设备的外壳、电机机壳等。

(4)特种塑料

又称功能塑料，是指具有特殊功能，能在较高温度（100 ℃～200 ℃以上）下工作的塑料，能满足特殊使用要求，如医用塑料、导电塑料等。

主要有：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有机硅树脂、环氧树脂等。

2、3高分子聚合物的力学状态

由于温度和聚合物形变的关系能比较全面的反映高分子运动的状态，因此通过形变—温度曲线和特征温度的讨论，可了解热性能与结构的关系。

在线型聚合物中，由于链段热运动程度不同，一般可出现三种不同的力学状态：玻璃态、高弹态和粘流态

1)玻璃态 玻璃态相当于小分子物质的固态。在玻璃态时由于温度较低，大分子链和链段都不能产生运动。在外力的作用下，只能使大分子中的原子作轻微的振动，从而产生较小的可逆形变，

2)高弹态 随着温度继续增加，到达玻璃化温度时，聚合物进入高弹态。分子链段获得足够的能量而发生运动产生较大的形变—高弹形变，这种形变具有可逆性，在常温下处于高弹态的聚合物，可作为弹性材料使用。

3) 粘流态 当温度继续增加达到软化温度时，聚合物进入粘流态，整个大分子链开始运动，产生相对滑移，形成很大的形变，这种形变具有不可逆性，如下图所示。聚合物的粘流态不同于玻璃态和高弹态，它不是一种使用状态，而是工艺状态。 聚合物在各状态的力学行为特征和分子机理如下表所示。 聚合物力学三态的分子机理和力学行为特征