【工程塑料】工程塑料种类有哪些 工程塑料配方分析

【工程塑料】工程塑料种类有哪些 工程塑料配方分析

塑料种类有哪些

1.按树脂的性质分类。

2.热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。 如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。

3.热固性塑料：因受热或其它条件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。

4.按塑料使用范围分类。

5.通用塑料：指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

6.工程塑料：指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚矾等。

7.特种塑料：般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。

塑料的基本性能

1.质轻、比强度高。塑料质轻，一般塑料的密度都在0.9~2.3克/厘米3之间，只有钢铁的1/8~1/4、铝的1/2左右，而各种泡沫塑料的密度更低，约在0.01~0.5克/厘米3之间。按单位质量计算的强度称为比强度，有些增强塑料的比强度接近甚至超过钢材。例如合金钢材，其单位质量的拉伸强度为160兆帕，而用玻璃纤维增强的塑料可达到170~400兆帕。

2.优异的电绝缘性能。几乎所有的塑料都具有优异的电绝缘性能，如极小的介电损耗和优良的耐电弧特性，这些性能可与陶瓷媲美。

3.优良的化学稳定性能。一般塑料制品对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好，甚至能耐"王水"等强腐蚀性电解质的腐蚀，被称为"塑料王"。

4.减摩、耐磨性能好。大多数塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑特性。许多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的这些特性，在耐磨塑料中加入某些固体润滑剂和填料时，可降低其摩擦系数或进一步提高其耐磨性能。

5.透光及防护性能。多数塑料都可以作为透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料象玻璃一样透明。有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作农用薄膜。塑料具有多种防护性能，因此常用作防护保装用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。

6.减震、消音性能优良。某些塑料柔韧而富于弹性，当它受到外界频繁的机械冲击和振动时，内部产生粘性内耗，将机械能转变成热能，因此，工程上用作减震消音材料。例如，用工程塑料制作的轴承和齿可减小噪音，各种泡沫塑料更是广泛使用的优良减震消音材料。

上述塑料的优良性能，使它在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛用途；它已从过去作为金属、玻璃、陶瓷、木材和纤维等材料的代用品，而一跃成为现代生活和尖端工业不可缺少的材料。

然而，塑料也有不足之处。例如，耐热性比金属等材料差，一般塑料仅能在100℃以下温度使用，少数200℃左右使用；塑料的热膨胀系数要比金属大3~10倍，容易受温度变化而影响尺寸的稳定性；在载荷作用下，塑料会缓慢地产生粘性流动或变形，即蠕变现象；此外，塑料在大气、阳光、长期的压力或某些质作用下会发生老化，使性能变坏等。塑料的这些缺点或多或少地影响或限制了它的应用。但是，随着塑料工业的发展和塑料材料研究工作的深入，这些缺点正被逐渐克服，性能优异的新颖塑料和各种塑料复合材料正不断涌现。

工程塑料配方分析

1.单因素变量配方设计法

单因素变量配方是指只有一个助剂的加入量影响制品性能的配方。此种配方的设计常采用消去法。鉴于制品的物理性能在因素区间为单值函数，所以，在搜索区间内任取两点，比较它们的函数值，舍去一个。在缩小的搜索区间内进行下一步试验，使区间缩小到允许误差之内。采用的搜索方法有一下几种。

①爬山法(逐步提高法)：该方法具体为：先找一个起点A．这个起点一般为原生产配方或一个凭经验估计的配方。在A点向该原材料增加的方向B点做试验。如果B点好，原材料就增加；如果C点好，原材料就减少。这样一步步改变，如爬到W点，再增加或减少效果反而不好，则W点就是要寻找的该原材料的最佳值。该法的关键是起点位置、试验范围和步长的选择。起点和试验范围选得好，可减少试验次数；步长一般开始时大．接近最佳点时改小一些。该法的特点是生产损失小，适合于工厂小幅度调整配方。

②黄金分割法(0.618法)：该法是根据数学上的黄金分割定律演变而来的。具体做法是：先在配方试验范围(A，B)的0. 618点作第一次试验，再在其对称点(试验范围的0.382处)做第二次试验，比较两点的试验结果(指制品的力学性能)，去掉“坏点”以外的部分，在剩下的部分继续取已试点的对称点进行试验，再比较，再取舍，逐步缩小试验范围，达到最终目的。此法必须严格保持每次试验的原材料和工艺条件一致，否则无法决定取舍方法．该法试验次数少，较为方便．适于推广。

③平分法(对分法)：此法适于在试验范围内制品有一定的物理性能指标(目标函数是单调的)，以此标准作为对比条件，同时还应预先知道该变量对制品的物理性能的影响规律，才能依据试验结果判断该原材料用量的多或少。该法每个试验点都取在范围的中点上．根据试验结果．去掉试验范围的某—半，然后再在保留范围的中点做第二次试验，再根据第二次试验结果将范围缩小一半．这样逼近最佳点范围的速度很快．而且取点也极为方便。

④分批试验法：可分为均分分批试验法和比例分割试验法两种。均分分批试验法是在试验范围内均匀安排每批试验配方，比较结果，留下好的结果范围。在这留下的部分，再均匀分成数份，再做一批试验．这样不断做下去，就能找到最佳的配方重量范围。在工窄范围内，等分的结果较好，且又相当接近，即可终止试验。此法试验总时间短且快，但总的试验次数多。

比例分割试验法与该法相似，只是试验点不是均匀划分，而是按一定比例划分的。该法由于试验效果、试验误差等原因，不易鉴别，所以一般工厂常用均匀分批试验法。

2.多因素变量配方设计怯

多因素变量配方是指有两个或两个以上因素影响制品性能的配方．目前常用的多因素变量设计法主要有正交设计法和中心复合试验设计法。

①正交设计法 此法是一种应用数理统计原理进行科学安排和分析多因素变量的实验方法。其优点是可以大幅度减少试验次数，尤其是实验中变量(因素)越多，减少程度越明显。它可在众多实验次数中，优选出具有代表性的实验，通过尽可能少的实验，找出最佳配方和工艺条件。有时最佳配方可能并不在优选的实验中，但可以通过实验结果处理，推算出最佳配方。

常规的实验方法为单因素轮换法，即每次改变其一个因素．固定其他因素进行试验。目前常用的分析方法有两种，即直观分析法和方差分析法。

直观分析法就是比较每个水平几次实验取得指标的平均值，找出每个因素的最佳水平，几个因素的最佳水平组合起来，即为最佳配方或工艺条件，并通过计算每个因素不同水平所取得的不同指标值差．不同水平之间指标值差的大的因素，即为对指标最有影响的因素．此法直观、简便，但不能区分因素与水平作用的差异。方差分析法是通过偏差的平方和及自由度等一系列计算，将因素和水平的变化引起实验结果间的差异与误差的波动区分开来，这样来分析正交实验的结果，对下一步实验或投入生产的可靠性很大，是一种精确的计算方法，但手段繁杂。

②中心复合试验设计法：此法是因在中心点做许多重复试验而得名的，建立自变量(配方组分)与因变量(制品物理性能)之间关系的一种数学方程，因而又称回归分析法。可用一个完全的二次多元式表示制品性能与添加剂用量的关系，然后再求出数个回归系数，进行线性变换，按设计安排试验，在中心点做重复试验．再进行显着性统计检验。若有问题，则改变数学模型进一步研究。

此法首先可以确定几个特定配方因素之间是否存在相关性．如果没有相关性，就只能单独处理每个因素问题；如果存在相关性．则可找出合适的数学表达式；其次，可根据用户提出的几种塑料制品性能指标值，预测出一个或几个配方因素变量的值或根据一个或几个配方因素变量值，顶测出制品性能指标的范围；另外．还可找出这些因素之间的相互关系，找出主要因素、次要因素或可忽略因素，通过方程式求出所需性能的配方因素最佳组合，画出某种性能的等高线，探讨各配方因素变量对性能的影响，从而预测物理性能。