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1、本科课程论文题 目 塑料的利弊及可持续发展的研究学 院 工程技术学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 2009 级 学 号 222009322210109 姓 名 李 锐 指 导 教 师 邱 兵 成 绩 2011年 10 月 30 日 1目 录1、 前言 .12、塑料的利于弊 .22.1 塑料的优点 .22.1.1 塑料原材料来源的广泛性、良好的经济性及其制造的简易性22.1.2 塑料的力学性能的广泛适用性 .22.1.3 塑料的不良导电性 .22.1.4 塑料的强耐腐蚀性 .32.1.5 塑料较小的密度及较高的比强度 .32.2 塑料的缺点.32.2.1 塑料的力学性能不如金属.32
2、.2.2 塑料的耐热性及导热性差 .32.2.3 塑料大的热膨胀性及易燃性 .42.3 塑料的现状及发展趋势 .42.3.1 塑料的现状.42.3.2 塑料的发展趋势 .42.4 结论 .52塑料的利弊及其可持续发展对策研究作者 李 锐西南大学工程技术学院2009 级机械设计制造及其自动化 2 班摘要：本文通过分析塑料的特点等得出塑料的利弊，阐述了塑料在工程学、材料科学及生活上的应用，并结合化学、物理学上最新的发展展望了塑料的应用前景及可持续发展。关键字：塑料 可持续发展1、前言人类历史上第一种人工合成的塑料于 1909 年由美国化学家贝克兰( Leo Backland）用苯酚和甲醛制成。【1
3、】从开始的实验室制品，到工厂的大规模生产，再到进入日常生活的方方面面，以至于现在在国防科技、航空航天等高精尖科技的应用，塑料正显示着其优越性与不可替代性。然而，随着塑料的大规模生产及其本身具有的难降解性、化学等性质导致越来越多的塑料成为垃圾并污染着我们赖以生存的环境。人们在充分享受塑料带来的利益的同时不得不考虑其留下的问题，塑料的可持续发展研究正变的愈来愈重要。2、塑料的利于弊塑料是一类以天然或合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定条件（温度、压力）下，可塑制成型，且在常温下能保持其形状不变的材料。常用的塑料制品是以合成树脂为基础，再加入各种添加剂所组成的。塑料的化学性质及其物理性质决定了
4、塑料有着良好的利用价值，但同样也是其化学及物理方面的因素导致其有着不可磨灭3的缺点。2.1 塑料的优点2.1.1 塑料原材料来源的广泛性、良好的经济性及其制造的简易性 塑料由天然或者合成树脂加入各种添加剂制成。随着目前化学化工行业的空前发展及取得的成就，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酯树脂的取得与制备已经变得非常简单，并且原材料的取得也是方便且价格较为低廉，决定了塑料制品价格的大众化。塑料极强的可塑性与可调性决定了塑料制品的成型与加工简单灵活，可以用压制成型、注射成型、挤压成型、吹塑成型、浇注成型等加工方法获得成品，加工设备比之金属加工设备成本较低，操作简单，对工人要求不高。塑料是目前世界
5、上产量最多、应用最广的高分子合成材料，年产量约占全部高分子材料的 70%以上，在工程技术中代替金属材料作为结构材料的工程塑料业越来越受到人们的高度重视【2】。2.1.2 塑料的力学性能的广泛适用性 单独的塑料力学性能不如金属，但塑料家族中力学性能变化范围非常广，柔韧、坚韧、刚脆都存在，其在工作状态下可承受拉、压、弯、扭、冲击、疲劳等各种不同载荷的作用，塑料的压缩强度、剪切强度、冲击强度、疲劳及弯曲强度都有很大的变化范围。这种能承受各种载荷的特性及其广泛的变化范围决定了在以力学性能为利用价值的材料需求方面塑料可以被广泛的使用。2.1.3 塑料的不良导电性 塑料的有机分子特点决定了塑料是不良导体或
6、绝缘体。不同塑料的电性能存在一定的差异。一些塑料的电绝缘性甚至可以与陶瓷、橡胶媲美，塑料的击穿强度大，热塑性塑料的击穿强度在 15KV/mm-40KV/mm 之间，【3】完全满足日常生活及工业要求；塑料的耐电弧性强，可以用于制造经常出现电弧的电器零部件。2.1.4 塑料的强耐腐蚀性 塑料的耐腐蚀性能强，大多数塑料对酸、碱、盐等介质具有良好的抗腐蚀能力，可以用于防腐蚀工程材料。塑料除了与环境中的氧、臭氧和氧化介质起不同程度的氧化破坏外，不会发生电化学腐蚀，这一点金属材料无法比拟，此优点可用于代替金属在某些特殊要求的情况下使用。2.1.5 塑料较小的密度及较高的比强度 一般塑料的相对密度在 0.8
7、3-2.2 之间，约为铝的 1/2，钢的 1/8-1/4，这样塑料的比强度就较高，某些塑料的比强度可以达到甚至超过钢的水平，这对要求减轻自重、增加承载能力和速度的飞机、船舶、车辆等有着十分重要的意义。如用碳纤维或硼纤维增强塑料代替飞机上的铝合金、钛合金，可减轻重量 15%-30%。复合材料以其典型的轻量特性、卓越的比强度、比模量、独特的耐烧4蚀和隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等受到军方青睐，在实现武器系统轻量化、快速反应能力、大射程等方面起着巨大作用。如前苏联的“赛格“反坦克导弹从外观上看实现了塑料化。它的主要复合材料结构件有：风帽、壳体、尾翼座、尾翼等。使用的材料为玻纤增
8、强酚醛塑料，复合材料构件占总体零件数的 75%。美国的“陶式“反坦克导弹，法国的“霍特“反坦克导弹，“阿皮拉斯“反坦克火箭弹的发射筒，发动机壳体分别用玻纤增强环氧树脂和芳纶纤维增强环氧树脂制造。【4】2.2塑料的缺点2.2.1 塑料的力学性能不如金属 塑料家族虽然力学性能变化范围广，但每种塑料的力学性能远不如金属。在一些需求高抗拉强度、高剪切强度、高冲击强度及高硬度的地方，仍然无法代替金属的作用，这种性能使得塑料只能在一些对力学性能要求不是很高的地方被使用，由此看来，塑料的使用仍然具有一定的局限性。2.2.2 塑料的耐热性及导热性差 塑料的耐热性较差，温度升高后强度很快下降。热塑性塑料的使用温
9、度一般为 60-80，热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。塑料的导热系数一般为金属的 1/500-1/600，由于导热性差，故不宜制作工程上有散热要求的零件。塑料较差的耐热性及导热性限制了塑料的使用只能在一些对温度要求不高的地方。2.2.3 塑料大的热膨胀性及易燃性 塑料的线膨胀系数比金属大 3 倍到 10 倍，热塑性塑料比热固性塑料大，因此塑料零件的尺寸精度随环境温度的变化较大，而且在制造带有金属嵌件或与金属紧密结合的塑料制品时，常会因膨胀系数相差过大而造成开裂，造成金属的脱落或松动。大多数塑料易于燃烧，燃烧的着火点低，在空气中不同品种的塑料受热、燃烧时会出现不同的现象：热固性塑料受热时塑料变
10、脆、发焦；而热塑性塑料受热时发生软化以致融化。这一特点使塑料的应用范围受到较大限制。2.2.4 塑料对环境的污染 塑料的难降解性是导致塑料成为世界级的垃圾的主要原因。塑料难于自然降解，埋在地下可以一百多年保持原样，而塑料又被大规模生产，这样便导致塑料越积越多，可以说目前世界上没有哪个地方没有塑料污染。而且废旧塑料难于分类回收，回收后处理成本高，目前专业的塑料回收处理厂少之又少。其易燃的特性更是造成很大的社会安全隐患，在火灾中造成伤亡的原因主要是吸入有毒气体及颗粒物，同时塑料燃烧会释放出大量的浓烟及有毒气体，造成环境污染和对人体的伤害。52.3 塑料的现状及发展趋势2.3.1 塑料的现状 近十年
11、来，中国塑料制品每年高于国家 GDP 增速增长，产业规模持续扩大。2009 年塑料制品规模以上汇总企业 19278 家，工业总产值 10992.8 亿元，增长 13.48%，占轻工行业工业总产值 107614.5 亿元的 10.22%，保持快速增长态势。【5】生产的塑料制品囊括了生活生产的各个方面，在农、渔、牧业的应用，在机械制造业上的应用，在建筑材料的应用，在电子工业的应用，在国防、航空航天方面的应用。不仅可以满足国内市场的需求，还拥有巨大的国外市场。但是我国的塑料生产仍然具有很大的问题，如达不到安全、环保的要求，有毒物质超标，在新型塑料方面科研力量不足等。在塑料回收再利用、塑料垃圾的处理方
12、面仍然落后。2.3.2 塑料的发展趋势 塑料虽然有着不可避免的缺点，但其应用前景依然十分广阔。近些年来在添加剂、塑料的制备技术等方面的发展使得塑料自身的缺点得到一定的改善，并出现了一些新型的塑料品种。如超细粉末羧基丁苯橡胶改性酚醛模塑料【6】，聚苯硫醚（PPS）【7】，可发泡性酚醛树脂合成【8】等等，这些新型塑料有着巨大的发展潜力和市场，随着技术的不断发展，新型的塑料还会不断出现，满足工业生产的需要；在电、热、磁、光、信息科学等高科技、高附加值的工程塑料制品及复合材料制品等高端方面的发展也才刚刚起步，有着巨大的探索空间，在航空航天、国防科技、核能核电、汽车机电、化工等方面将会被广泛使用。在普通
13、行业，如农牧业，包装业，医用方面、建材、日用塑料等方面需要改善和完善的地方还很多，发展前途广；环境保护是世界性的问题，塑料污染已在全世界蔓延开来，在减少污染、废旧塑料回收利用及可降解塑料方面也可以大有作为。2.4 结论虽然塑料有着不可避免的缺点，但其优点是其他材料所不具有的，塑料已经深入到我们生活生产的各个方面，塑料的广泛应用必将成为未来的发展趋势，新型塑料的应用、可降解无污染的塑料的应用也将替代现有的塑料。塑料的发展道路是可持续的，依靠科技进步、技术创新、加强对新技术、新设备、新工艺、新材料、新产品的研究开发，为中国和谐社会建设做出新的贡献。【9】6参考文献：参考文献：1.程晓敏，史初例.高
14、分子材料导论M.安徽：安徽大学出版社，2006.55-71. 2.邱兵.机械工程非金属材料M.重庆：西南大学工程技术学院，2004.273.邱兵.机械工程非金属材料M.重庆：西南大学工程技术学院，2004.39 4.白皋科技信息整合中心.树脂基复合材料在国防、军工及航空航天领域中的应用OL.http:/，2009-9-28. 5.刘景芬.中国及全球塑料业现状及趋势A.塑料制造C.2011 年第 Z1 期 6.赖金梅，张晓红等.超细粉末羧基丁苯橡胶改性酚醛模塑料的性能研究D.北京：2005-5.7.万涛.聚苯硫醚的合成与应用D.成都：2003-02-25. 8.肖翠微，陈钰.可发泡性酚醛树脂的合成研究D.北京：2003-04-23.
