建筑塑料的组成
建筑塑料多数是由作为主要成分的合成树脂和根据需要加入的各种添加剂(助剂)和填充料组成的;也有不加任何添加剂而制成的塑料,如有机玻璃、聚乙烯等。
(一)合成树脂
用人工合成的高分子聚合物,简称为合成树脂。合成树脂是塑料组成材料中的基本部分,在塑料中的含量约为30%~60%,有的含量甚至更多。树脂在塑料中主要起着胶结作用,它不仅能自身产生胶结,还能将其他材料牢固地胶结在一起。由于合成树脂的种类、性质和用量不同,塑料的物理力学性质也不同,所以塑料的主要性质取决于所采用的合成树脂。
合成树脂主要是由碳、氢和少量的氧等原子,以某种化学键结合而成的有机化合物。按分子中的碳原子之间结合形式不同,合成树脂分子结构的几何形状有线型、支链型和网状型三种。按生产时的合成方法不同,合成树脂可分为加聚树脂和缩聚树脂。
加聚树脂又称聚合树脂,是由含不饱和双键的化合物单体,通过引发剂使双键打开,并以共价键结合起来,而成为巨大的聚合物分子。常见的加聚树脂有:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚醋酸乙烯(PVAC)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯(ABS)树脂等。
缩聚树脂又称缩合树脂,通常由含有两个或两个以上官能团的分子缩聚而成,同时放出水等简单物质。两个官能团的分子缩聚成线型高分子,两个以上官能团的分子则一般缩聚成体型或网型高分子。后者大多具有热固性,例如醇酸树脂是由多元醇和二元酸缩聚而成。缩聚树脂种类很多,常见的有酚醛树脂(PF)、有机硅树脂(SI)、环氧树脂(EP)、不饱和树脂(PU)和脲醛树脂(UF)等。
(二)填充料
填充料又称填充剂,是塑料中不可缺少的原料,在塑料中的含量约为40%~70%。填充料的主要作用是调节塑料的物理化学性能,同时达到节约树脂、降低成本的目的。如加入玻璃纤维填充料,可提高塑料的机械强度;加入石棉填充料,可增加塑料的耐热性;加入云母填充料,可增加塑料的电绝缘性等。
常用的填充料品种非常多,如木粉、纸屑、废棉、废布、滑石粉、石墨粉、石灰石粉、云母、石棉和玻璃纤维等。
(三)添加剂
添加剂是为了改善塑料的某些性能,以适应塑料在加工或使用时的特殊要求而加入的辅助材料,常用的添加剂有增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂、润滑剂等。
1.增塑剂
增塑剂主要作用是为了提高塑料加工时的可塑性,使其在较低的温度和压力下成型,改善塑料的强度、韧性、柔顺性等机械性能。对增塑剂的基本要求是:不易产生挥发,与合成树脂的相容性好,稳定性能高,其性能发生变化时不影响塑料的性质。但加入增塑剂后会降低塑料制品的耐热性和机械强度。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、樟脑等。
2.固化剂
固化剂是调节塑料的固化速度,使树脂产生硬化的物质。通过选择固化剂的种类和掺量,可取得所需要的固化速度和效果。常用的固化剂有胺类、酸酐、过氧化物等。
3.着色剂
加入着色剂的目的是将塑料染制成所需要的各种颜色。塑料所用的着色剂除五彩斑斓的颜色外,还应具有分散性好、附着力强、不与塑料发生化学反应、不褪色等特性。
4.稳定剂
塑料在加工成型和使用的过程中,因受热、阳光或氧化等作用,会出现降解、氧化断链、交联等现象,使塑料颜色变深、性能降低。加入适量的稳定剂后,可使塑料长期保持工程性质,防止塑料产生过快老化,延长塑料制品的使用寿命。常用的稳定剂有抗老化剂、热稳定剂等,如硬酯酸盐、铅化物及环氧化物等。
5.润滑剂
在进行塑料制品加工时,为了便于脱模和使制品表面光滑,可加入适量的润滑剂。
此外,为使塑料制品获得某种性能还可以加入其他品种的添加剂,如阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。
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