塑料的主要成分是什么？

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：塑料是以合成树脂为主要成分，并根据不同需要添加不同添加剂所组成的。塑料按其成分不同，可分为简单组分和多组分的塑料。填充剂的用量通常为塑料组成的40％以下。塑料的老化现象，就是由增塑剂中的某些挥发物质逐渐从塑料制品中逸出而产生的，因此，在塑料中应尽量减少增塑剂含量。因此，在大多数塑料中都要添加稳定剂，用以减缓和阻止塑料在加工和使用过程中的分解变质。

塑料是以合成树脂为主要成分，并根据不同需要添加不同添加剂所组成的。

塑料按其成分不同，可分为简单组分和多组分的塑料。简单组分的塑料基本上以树脂为主，有的加入少量助剂（着色剂、润滑剂），例如有机玻璃、聚苯乙烯等；多组分的塑料除树脂外，还加入填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂，润滑剂等，例如酚醛压塑粉、聚氯乙烯等。因此，简单地说塑料就是由树脂和添加剂组成的。

1.合成树脂

树脂是塑料中主要的、必不可少的重要组成成分，它决定了塑料的基本性质，各种塑料都是以树脂的名字命名的。塑料之所以具有可塑性和流动性，就是树脂所赋予的。

塑料中的树脂主要是合成树脂，树脂的主要作用之一是将塑料的其他成分粘结在一起，并决定塑料的类型（热塑性或热固性）和主要性能，如物理、力学性能等。树脂的种类很多，性能不一。

2.添加剂（助剂）

添加剂是为了改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质，又称助剂。它不影响树脂的化学结构，只是以物理形式分散于树脂中，形成多相与微多相结构。

添加剂的种类在实际生产中应用相当多，主要有：填充剂、增塑剂、稳定剂、色剂、润滑剂、增强剂、防静电剂、阻燃剂、芳香剂、发泡剂、发光剂等。其作用各不相同。

（1）填充剂填充剂又称填料，它是塑料中十分重要但非必要的成分。在许多情况下填充剂所起的作用并不比树脂小。因此，正确地选择填充剂可以改善塑料的性能和扩大它的使用范围。

填充剂在塑料中既有增量作用又有改性效果。塑料中加入填充剂后，不仅使塑料成本大大降低，同时还能使塑料的性能得到显著改善，对塑料的推广和应用起到了促进作用，取得了经济与技术的双赢效果。

例如，酚醛树脂中加入木粉后，克服了它的脆性，又降低了成本。尼龙、聚甲醛等树脂中加入二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯后，使塑料的耐磨性、抗水性、耐热性、硬度及力学性能等得到全面的改进。用玻璃纤维作为塑料的填充剂，能使塑料的力学性能大幅度提高。有的填充剂还可以使塑料具有树脂所没有的性能，如导电性、导磁性、导热性等。

填充剂按其化学性能可分为无机填料和有机填料；按其形状可分为粉状填料、纤维状填料和片状（层状）填料。粉状填料有木粉、纸浆、硅藻土、滑石粉、大理石粉、云母粉、石棉粉、石墨、高岭土、金属粉等；纤维状填料有棉花、亚麻、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属须等；片状（层状）填料有纸张、棉布、麻布、石棉布、玻璃布、木片等。

填充剂的用量通常为塑料组成的40％以下。

（2）增塑剂有些树脂（如聚氯乙烯、硝酸纤维、醋酸纤维等）的可塑性很小，柔软性也很差，为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度，改善其成型加工性能，改进塑件的柔韧性、弹性等性能，通常加入能与树脂相溶但不易挥发的高沸点有机化合物，这类物质称为增塑剂。

树脂中加入增塑剂后，加大了其分子间的距离，因而削弱了大分子间的作用力，这样便使树脂分子容易滑移，从而使塑料能在较低的温度下具有良好的可塑性和柔软性。

加入增塑剂后的最大特点是可使塑料的工艺性能和使用性能均得到改善，但也会降低塑料的稳定性、介电性能和力学强度等。塑料的老化现象，就是由增塑剂中的某些挥发物质逐渐从塑料制品中逸出而产生的，因此，在塑料中应尽量减少增塑剂含量。大多数塑料一般不添加增塑剂，只有软质聚氯乙烯含有大量（可高达100％）的增塑剂。

对增塑剂除要求具有良好的相溶性、不易挥发、化学稳定性好和耐光、耐热性能外，还要求无色、无臭、无毒、不燃、吸水性小、在水和肥皂水中的溶解度小、电性能好、存在于塑件外观和手感好以及价廉等。

增塑剂通常是一种高沸点液体或低熔点固体的酯类化合物，如樟脑、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸酯等。树脂的类型不同，所用的增塑剂也不同。例如聚氯乙烯中使用的增塑剂为数很多，其中又以邻苯二甲酸酯类用得最多，如邻苯二甲酸二辛酯。

（3）着色剂着色剂又称色料，是一种可以改变塑料固有颜色的物质。它主要起美观和装饰作用，丰富制品的色彩。在塑料中加入色料不仅能使塑料鲜艳、美观，同时还能改善塑件的耐候性，即能提高抗紫外线能力。例如本色聚甲醛塑料在中等程度紫外线照射下，会导致表面粉化、龟裂和机械强度下降，而用炭黑着色后，就能在一定程度上防止光老化。又如二盐基性亚磷酸铅等颜料，主要对树脂起屏蔽作用，避免紫外线的射入，因此，它同时又是聚氯乙烯的稳定剂。

着色剂包括染料和颜料两大部分，也可以分为无机颜料、有机颜料和染料三大类。

无机颜料是不溶解的固体有色物质，它是不透明的，和被着色物以机械拼合方式着色，而不起化学作用。它具有良好的耐光性、耐热性和化学稳定性，但着色力差，色泽不好。常用无机颜料有钛白粉、立德粉、铬黄、镉红、氧化铁红等。染料可溶于水或有机溶剂，它以溶解的方式分散在塑料中，在着色过程中能以分子形式扩散到高分子中去，甚至可以产生一定的化学反应，因而染色力极强，透明性极好，并有鲜艳的光泽，但其耐光性、耐热性与化学稳定性较差，常用染料有分散红、士林黄、士林兰等。有机颜料的特性介于无机颜料与染料之间，常用有机颜料有联苯胺黄、立索尔宝红、酞菁蓝等。

应用时，可用单色着色剂，也可以用混色着色剂，颜料和染料也可以同时并用。

（4）稳定剂凡能阻缓塑料变质的物质称为稳定剂。塑料在受热及光、氧气等外界因素作用下会逐渐老化而引起破坏。因此，在大多数塑料中都要添加稳定剂，用以减缓和阻止塑料在加工和使用过程中的分解变质。根据稳定剂的作用不同，它可分为热稳定剂、抗氧化剂和光稳定剂等。稳定剂的用量一般为塑料的0.3％～0.5％。

1）热稳定剂。热稳定剂的作用不但能抑制树脂在加工过程中受热降解，使成型加工顺利进行，同时还能防止或延缓塑件在使用过程中受光、热、氧作用而引起分解，提高其使用寿命。例如聚氯乙烯在加热时，产生分解现象，放出氯化氢气体，这种气体对聚氯乙烯的继续分解起到了催化作用，促使聚氯乙烯进一步分解。最后造成树脂结构破坏。为防止这种破坏，需要加入稳定剂。

常用的热稳定剂有三盐基性硫酸铅、硬脂酸钡等。

2）光稳定剂。光稳定剂是一种能抑制或减弱光对塑料的降解作用，提高塑料耐光性的物质。光稳定剂按其作用机理来分，有紫外线吸收剂、光屏蔽剂等。

①紫外线吸收剂。这是目前最普遍使用的光稳定剂，因为它能吸收紫外光，故称为紫外线吸收剂。太阳光中的紫外线是高分子材料产生老化作用的主要原因。紫外线虽然仅占太阳光的5％左右，但是能量却很大，其能量足以破坏聚合物的化学键，使其分子链断裂、交联，致使其力学性能发生恶变，同时，塑件颜色也发生变化。常用的紫外线吸收剂有水杨酸酯类、二苯甲酮类，后者产量最大，应用最广。

②光屏蔽剂。光屏蔽剂又称遮光剂。它是一类能够反射和吸收紫外线的物质，可使塑料制品与紫外线中间加以屏蔽、隔断，减少紫外线的透射作用，从而使制品内部不受紫外线的危害，并有效地起到抑制光老化作用。常用的光屏蔽剂有炭黑、氧化锌、氧化钛等。其中炭黑的光屏蔽效能最高。

3）抗氧化剂许多树脂在制造、贮存、加工和使用过程中都会因氧化而加速降解，从而使塑料的性能恶化。加入抗氧化剂的目的就是为了延缓或抑制氧化速度。故抗氧化剂是一种能够延缓或抑制氧化降解的物质，它也是稳定剂中的一种，且应用广泛。

抗氧化剂按其作用和机理分为主抗氧化剂（游离基抑制剂）和辅助抗氧化剂（氢过氧化物分解剂）。易于氧化而采用抗氧化剂的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲醛、ABS等。

（5）润滑剂润滑剂是一种能够改善聚合物成型加工时的流动性的物质。它对塑料表面起润滑作用，防止熔融的塑料在成型过程中粘附在成型设备或模具上。添加润滑剂还可以改进塑料熔体的流动性，同时也可以提高制品的表面光亮度。

常用热塑性塑料中需要加入润滑剂的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚氯乙烯、ABS、醋酸纤维素等。常用的润滑剂有硬脂酸、石腊等。润滑剂的用量通常小于1％。

（6）固化剂固化剂又称交联剂、硬化剂，是一种能使树脂完成交联反应而固化的物质。常在热固性塑料成型时加入，例如，在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺，在环氧树脂中加入乙二胺或顺丁烯二酸酯等。这类添加剂称为固化剂或交联剂。

塑料经过交联固化后，力学性能、耐热性、耐溶剂性、化学稳定性和塑件的形状稳定性等性能均有所提高。

（7）防雾剂防雾剂是防止透明塑料薄膜、片材或板材在潮湿环境中因湿气或细微水滴使其表面产生模糊雾化现象的一类添加剂。

塑料薄膜、板材等透明料，当其表面结雾时，会阻碍光线的透过，如塑料大棚，它会因结雾而大大削弱光照强度，影响植物的生长。为了防止结雾现象发生，需要在塑料中加入防雾剂。它是一些带有亲水基的表面活性剂，可在塑料表面取向，亲水基向外，使水易于湿润塑料表面，凝结的细水滴能迅速扩散成极薄水层或大水滴顺膜流下，这样可避免小水珠的光散射而形成的雾化。

（8）阻燃剂阻燃剂是提高可燃性聚合物难燃性的一种添加剂。一切塑料都是可燃的，由塑料燃烧造成的事故，已日益成为重大的社会问题。塑料中添加阻燃剂，就是为了降低塑料的燃烧性，提高使用塑料的安全性。

根据塑料阻燃剂的使用方法不同，一般把阻燃剂分为添加型和反应型两大类。

添加型阻燃剂是向塑料中添加阻燃性元素或含有阻燃性元素的化合物。其特点是使用方便，适用面广，现在塑料中使用的阻燃剂绝大多数是添加型阻燃剂。常用的阻燃剂有：磷酸酯、磷酸三甲苯酯、氢氧化铝、氯化石蜡等。

反应型阻燃剂是将阻燃性物质或含有阻燃物质的原子团，在塑料的制备过程中作为原料之一，通过化学反应使它们成为塑料分子链的一部分，从而使塑料得到难燃性。其特点是阻燃性持久，对塑料的使用性能影响较小，但一般价格较高，使用不太普遍。主要用于环氧树脂、聚氨酯等热固性树脂中。常用的反应型阻燃剂有卤代酸酐，如四氯邻苯二甲酸酐（TCPA）、四溴邻苯二甲酸酐（TBPA）等。

（9）增强剂增强剂是一种用来提高塑料的力学性能，即提高材料的强度、刚度和硬度的添加剂。从某种意义上讲，增强剂也属于填料，但增强剂的含义特指“增强”两字，可视为专用于改善塑料力学性能的特殊填料。当然，增强剂在增大塑料的承载能力的同时，也改善塑料的其他物理性能，如提高耐热性，降低收缩率，改善尺寸稳定性、导热性和热膨胀性等。

常用的增强剂绝大多数是高强度纤维状的物质，如玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维和石棉等。

1）玻璃纤维。这是由熔融玻璃经快速拉伸并冷却形成的一种纤维状物质。其最大优点是比强度大，耐热，耐腐蚀，化学性能稳定，电绝缘性优良；缺点是脆性较大，耐磨和耐揉性差，表面光滑较难与树脂粘合，对皮肤有刺痛感等。尽管如此，玻璃纤维仍是目前使用最多的一类增强剂。

2）碳纤维。这是由元素碳构成的一类纤维材料，多数是由有机纤维经高温炭化而成的。碳纤维早先应用于航天工业，现在已扩大到航空、汽车、医疗器械、工业零件等领域。它的优异性能使其在增强剂中独树一帜。其主要优点是质量小，强度高，刚性好，耐蠕变，耐摩擦，耐疲劳，易导电和导热，尺寸精度稳定性高，热膨胀性小，消振性好，耐热，耐腐蚀，为非磁性体等；缺点是价格偏高，冲击强度稍低于玻璃纤维增强塑料等。

3）陶瓷纤维。这是一种以三氧化二铝和二氧化硅为主要成分的无机纤维。其突出的优点是耐高温，耐腐蚀，化学稳定性高，热导率和热膨胀系数小，不受水、水蒸气的影响；缺点是不耐浓碱。

4）石棉。这是一种天然无机矿物纤维。其主要优点是耐热，耐火，耐水，耐酸和耐化学腐蚀；主要缺点在于有致癌性。用作增强剂的石棉主要是温石棉，它可以以多种形式用于增强塑料中，如短纤维、纱、粗纱等。石棉可与玻璃纤维一起合用于塑料中，取长补短，既有良好的强度，又可以降低成本。

（10）发泡剂制作泡沫塑件时，需预先将某种物质放入塑料中，使成型时能放出气体，形成具有一定孔形的泡沫塑料制品，该物质称为发泡剂。

常用的发泡剂有氯二乙丁腈、石油醚、碳酸胺等。利用发泡剂制作的泡沫塑料，因质量小、阻隔保温等特点，在建筑、农业、渔业、包装等方面应用越来越广泛。

塑料的主要成分是什么？

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