(1)熱塑性塑料
熱塑性塑料(Thermo plastics ):指加熱后會熔化,可流動至模具冷卻后成型,再加熱后又會熔化的塑料;即可運用加熱及冷卻,使其產生可逆變化(液態←→固態),是所謂的物理變化。通用的熱塑性塑料其連續的使用溫度在100℃以下,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并稱為四大通用塑料。熱塑料性塑料又分烴類、含極性基因的乙烯基類、工程類、纖維素類等多種類型。受熱時變軟,冷卻時變硬,能反復軟化和硬化并保持一定的形狀。可溶于一定的溶劑,具有可熔可溶的性質。熱塑性塑料具有優良的電絕緣性,特別是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有極低的介電常數和介質損耗,宜于作高頻和高電壓絕緣材料。熱塑性塑料易于成型加工,但耐熱性較低,易于蠕變,其蠕變程度隨承受負荷、環境溫度、溶劑、濕度而變化。為了克服熱塑性塑料的這些弱點,滿足在空間技術、新能源開發等領域應用的需要,各國都在開發可熔融成型的耐熱性樹脂,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它們作為基體樹脂的復合材料具有較高的力學性能和耐化學腐蝕性,能熱成型和焊接,層間剪切強度比環氧樹脂好。如用聚醚醚酮作為基體樹脂與碳纖維制成復合材料,耐疲勞性超過環氧/碳纖維。它的耐沖擊性好,在室溫下具有良好的耐蠕變性,加工性好,可在240~270℃連續使用,是一種非常理想的耐高溫絕緣材料。用聚醚砜作為基體樹脂與碳纖維制成的復合材料在 200℃具有較高的強度和硬度,在-100℃尚能保持良好的耐沖擊性;無毒,不燃,發煙較少,耐輻射性好,預期可用它作航天飛船的關鍵部件,還可模塑加工成雷達天線罩等。
熱固性塑料
熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、環氧塑料等。熱固性塑料又分甲醛交聯型和其他交聯型兩種類型。熱加工成型后形成具有不熔不溶的固化物,其樹脂分子由線型結構交聯成網狀結構。再加強熱則會分解破壞。典型的熱固性塑料有酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料,還有較新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它們具有耐熱性高、受熱不易變形等優點。缺點是機械強度一般不高,但可以通過添加填料,制成層壓材料或模壓材料來提高其機械強度。
以酚醛樹脂為主要原料制成的熱固性塑料,如酚醛模壓塑料(俗稱電木),具有堅固耐用、尺寸穩定、耐除強堿外的其他化學物質作用等特點。可根據不同用途和要求,加入各種填料和添加劑。如要求高絕緣性能的品種,可采用云母或玻璃纖維為填料;如要耐熱的品種,可采用石棉或其他耐熱填料;如要求抗震的品種,可采用各種適當的纖維或橡膠為填料及一些增韌劑以制成高韌性材料。此外還可以采用苯胺、環氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇縮醛等改性的酚醛樹脂以滿足不同用途的要求。用酚醛樹脂還可以制成酚醛層壓板,其特點是機械強度高,電性能良好,耐腐蝕,易于加工,廣泛應用于低壓電工設備。
氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它們具有質地堅硬、耐刮痕、無色、半透明等優點,加入色料可制成彩色鮮艷的制品,俗稱電玉。由于它耐油,不受弱堿和有機溶劑的影響(但不耐酸),可在70℃下長期使用,短期可耐110~120℃,可用于電工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐熱、耐電弧性,可作耐電弧絕緣材料。
以環氧樹脂為主要原料制成的熱固性塑料品種很多,其中以雙酚A型環氧樹脂為基材的約占90%。它具有優良的粘接性、電絕緣性、耐熱性和化學穩定性,收縮率和吸水率小,機械強度好等特點。
不飽和聚酯和環氧樹脂都可以制成玻璃鋼,具有優異的機械強度。如不飽和聚酯的玻璃鋼,其機械性能良好,密度小(只有鋼的1/5至1/4,鋁的1/2),易于加工成各種電器零件。以苯二甲酸二丙烯酯樹脂制成的塑料的電性能和機械性能均優于酚醛和氨基熱固性塑料。它吸濕性小,制品尺寸穩定,成型性能好,耐酸堿及沸水和一些有機溶劑。模塑料適于制造結構復雜的、既耐溫又有高絕緣性的零件。一般可在-60~180℃的溫度范圍長期使用,耐熱等級可達F級到H級,比酚醛和氨基塑料的耐熱性都高。
聚硅醚結構形式的有機硅塑料在電子、電工技術中的應用較多。有機硅層壓塑料多以玻璃布為補強材料;有機硅模壓塑料多以玻璃纖維和石棉為填料,用以制造耐高溫、高頻或潛水電機、電器、電子設備的零部件等。這類塑料的特點是介電常數和tgδ值較小,受頻率影響小,用于電工和電子工業中耐電暈和電弧,即使放電引起分解,產物是二氧化硅而不是能導電的碳黑。這類材料有突出的耐熱性,可以在250℃連續使用。聚硅醚的主要缺點是機械強度低,膠粘性小,耐油性差。已開發出許多改性有機硅聚合物,例如聚酯改性有機硅塑料等在電工技術上得到應用。有的塑料既是熱塑性又是熱固性的塑料。例如聚氯乙烯,一般為熱塑性塑料,日本已研制出一種新型液態聚氯乙烯是熱固性的,模塑溫度為60~140℃;美國一種叫倫德克斯的塑料,既有熱塑性加工的特征,又有熱固性塑料的物理性能。
①烴類塑料。屬非極性塑料,具有結晶性和非結晶性之分,結晶性烴類塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非結晶性烴類塑料包括聚苯乙等。
②含極性基因的乙烯基類塑料。除氟塑料外,大多數是非結晶型的透明體,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基類單體大多數可以采用游離基型催化劑進行聚合。
③熱塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在這個范圍內。
④熱塑性纖維素類塑料。主要包括醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、塞璐珞、玻璃紙等。