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1、塑料的发展及运用 最早的塑料 一个摄影师在暗房里的实验导致了最初的塑料的产生 亚历山大 帕克斯有许多爱好 摄影是其中之一 19世纪时 人们还不能够像今天这样购买现成的照相胶片和化学药品 必须经常自己制作需要的东西 所以每个摄影师同时也必须是一个化学家 摄影中使用的材料之一是 胶棉 它是一种 硝棉 溶液 亦即在酒精和醚中的硝酸盐纤维素溶液 当时它被用于把光敏的化学药品粘在玻璃上 来制作类似于今天照相胶片的同等物 在19世纪50年代 帕克斯查看了处理胶棉的不同方法 一天 他试着把胶棉与樟脑混合 使他惊奇的是 混合后产生了一种可弯曲的硬材料 帕克斯称该物质为 帕克辛 那便是最早的塑料 帕克斯用 帕克
2、辛 制作出了各类物品 梳子 笔 钮扣和珠宝印饰品 1 塑料发展 20世纪时 人们开始挖掘塑料的新用途 几乎家庭里的所有用品都可以和某种塑料制造出来 继续发展帕克斯的成果并从中获利就留给其他发明家去做了 约翰 韦斯利 海亚特这个来自纽约的印刷工在1868年看到了这个机会 当时一家制造台球的公司抱怨象牙短缺 海亚特改进了制造工序 并且给了 帕克辛 一个新名称 赛璐珞 假象牙 译注 他从台球制造商那里得到了一个现成的市场 并且不久后就用塑料制作出各种各样的产品 早期的塑料容易着火 这就限制了用它制造产品的范围 第一个能成功地耐高温的塑料是 贝克莱特 即酚酣塑料 译注 美籍比利时人利奥 贝克兰德在19
3、09年获得了该项专利 1909年 美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料 20世纪30年代 尼龙又问世了 被称为是 由煤炭 空气和水合成 比蜘蛛丝细 比钢铁坚硬 优于丝绸的纤维 它们的出现为此后各种塑料的发明和生产奠定了基础 由于第二次世界大战中石油化学工业的发展 塑料的原料以石油取代了煤炭 塑料制造业也得到飞速的发展 2 塑料的分类 一 按使用特性分为 通用塑料 工程塑料和特种塑料三种类型 工程塑料 特种塑料 3 二 按理化特性分为 热固性塑料和热塑性塑料 三 按加工方法分为 膜压 层压 注射 挤出 吹塑 浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型 热固性塑料 热塑性塑料 4 塑料之父 列奥 亨德里克 贝克兰
4、 十八世纪末十九世纪初 刚刚萌芽的电力工业蕴藏着绝缘材料的巨大市场 而在此之前用的最多的是一种天然的绝缘材料 虫胶 随着供求关系不平衡的加剧 其价格在十几年内飞涨 贝克兰靠其敏锐的嗅觉发现了其间蕴含着的巨大的商机 经过考察 贝克兰把寻找虫胶的替代品作为第一个商业目标 而实际上早在1872年 德国化学家阿夫 冯 拜尔就发现 苯酚和甲醛反应后 玻璃管底部有些顽固的残留物 这种强烈绝缘的东西当时并没有引起人们的关注 然而对贝克兰来说 这无疑是他苦苦找寻的光明的路标 1907年 他成功地得到一种糊状的黏性物 模压后成为半透明的硬塑料 酚醛塑料 贝克兰将它用自己的名字命名为 贝克莱特 Bakelite
5、1907年7月14日 他注册了酚醛塑料的专利 5 塑料的基本性能 塑料有热固性和热塑性二大类 热固性塑料成型固化后 不能再加热熔融成型 而热塑性塑料成型后的制品可再加热熔融成型其它制品 热塑性塑料随着温度的改变 产生玻璃态 高弹态和粘流态三态变化 随温度重复变动 三态产生重复变化 塑料玻璃态时可切削加工 高弹态时可拉伸加工 如拉丝纺织 挤管 吹塑和热成型等 粘流态时可涂复 滚塑和注塑等加工 但当温度高于粘流态时 塑料就会产生热分解 当温度低于玻璃态时塑料就会产生脆化 当塑料温度高于粘流态或低于玻璃态趋向时 均使热塑性塑料趋向严重的恶化和破坏 所以在加工或使用塑料制品时要避开这二种温度区域 6
6、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 如生活中常用的购物袋 7 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 8 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
7、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 9 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 10 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
8、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 11 塑料的加工 塑料加工是随着合成树脂的发展而发展起来的 它和塑料机械的发展互相促进 不少塑料加工技术 系借鉴于橡胶 金属和陶瓷加工 塑料加工历史可追溯到19世纪90年代 赛璐珞诞生之后 因其易燃 只能用模压法制成块状物 再经机械加工成片材 片材可用热成型法加工 这是最早的塑料加工 浇铸成型是随着酚醛树脂问世而研究成功的 注射成型始于20世纪20年代 用于加工醋酸纤维素和聚
9、苯乙烯 30年代中期 软聚氯乙烯挤出成型研制成功 塑料专用的单螺杆挤出机相应问世1938年双螺杆挤出机也投入生产 40年代初 制出了聚氨酯泡沫塑料 吹塑技术用于生产聚乙烯中空制品 1952年往复螺杆式注射机问世 使注射成型技术进入到一个新的阶段 60 70年代 新发展起来的塑料加工技术有 各种增强塑料新成型方法 如缠绕 拉挤 片材模塑成型 反应注射成型 结构泡沫成型 异型材挤出成型 片材固相成型以及共挤出 共注塑等 进入80年代 塑料加工向着高效 高速 高精度 节能 大型化或超小 超薄等方向发展 计算机技术进入这一领域 把整个塑料加工技术提高到一个新水平 12 塑料的工艺特性 高分子聚合物的力
10、学状态随着温度的变化 聚合物可以呈现不同的力学状态 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 见图7 3 13 特百惠冰箱革命冷冻保鲜套装 材料 容器PP 耐温 20 100 盖子PE 耐温 30 80 容器体为热塑性PP材质 作为装食物的容器 一定要保证材料的环保无毒性 而PP材料无毒无色无味的材料 因为是食物存储容器所以要轻便 PP和PE都是密度小的材质 另外其吸水率低化学稳定性好用来制作食物储存容器是很好的 加工工艺 模压成型 PP PE 14 GEOdrip咖啡机 材料 PP 耐温0 100 PP材质无毒无味其机械强度高刚性高 咖啡机
11、在小磕小碰的厨房环境下必然需要比较坚硬的外壳 同时咖啡机需要通电 所以它运用的材质电绝缘性要好 并且隔热性要好 PP材质可以达到这两种要求 另外PP密度比较低很适合制作小家电的产品 加工工艺 压制成型 15 16 小时钟 材料 热塑性材料聚丙烯 PP 这款电子时钟为了使电子显示屏上的时间清晰可见必然要选择透明的材料 而用玻璃来制作这款时钟则成本高 而且它是放在书上使用的所以质量不能太重 PP透明又轻巧 这款小时钟在使用时难免会磕碰或摔在地上 PP的抗冲击性很好 所以用PP做其材料最为合适 加工工艺 真空成型 17 水壶 材料 酚醛树脂 PF 酚醛树脂机械强度高坚韧耐磨 用做容易小磕小碰的壶把最
12、为合适 同时烧水壶的壶把要求隔热性耐热性优良所以酚醛树脂符合其要求 加工工艺 模压成型 酚醛树脂 PF 18 台钟 材料 热塑性材料聚丙烯 PP 以及有机玻璃 PMMA 这款台钟外观较为透明 为达到这种效果则选用有机玻璃来进行制作 同时使用PP材料 其透明性以及耐磨性也良好 使得这款塔钟经久耐用可抵抗小磕小碰 加工工艺 模压成型 19 软皮本 材料 热塑性材料聚氯乙烯 PVC PVC可制成人造革 用作这种软皮本的本皮可以使本子显得庄重适用于办公室 同时可以保护本子少受磨损 经久耐磨 20 材料 ABS案板需要耐磨强度好韧性好 ABS材料是最能满足这种要求的材料了 加工工艺 挤压成型 案板 21
13、 材料 酚醛树脂 PF 酚醛树脂的电绝缘性很好 用来制成这种安全插座最为合适 同时酚醛树脂的耐腐蚀性耐热性良好 可以保护插头经久耐用 加工工艺 挤压成型 安全插座 塑料加工发展多元化 众所周知 我国塑料加工业市场化程度较高 适应能力较强 产品在国际市场上也具有较高的性价比 内需市场的进一步扩大 为轻工业发展提供了广阔的市场空间 如以下方面 无机化工 化工印染 有机原料 聚合物 树脂 塑料橡胶 化工设备 涂料油漆 化学试剂 国外展会 国内展会 展会资讯 绝缘电工材料与设备 环氧地坪 电子材料 胶粘剂 油漆涂料 玻璃钢和建筑行业 22 塑料用于宇宙勘测 航天航空 塑料飞机 高速通讯 交通运输 服务三农 我们生活中重大的利益在于塑料中 未来的塑料将会有不同的材料制成 全生物降解材料 使用后可完全被环境消纳 塑料 我们未来的材料 23 谢谢观看 THEEND
