塑料是在玻璃态使用的高分子材料。实际上使用的塑料，是以树脂为基本原料，加入（或不加）各种添加剂，在一定温度和压力条件下可以塑制成一定形状并在常温下保持其形状不变的材料。

9.1.2.1　塑料的组成

塑料的主要成分是合成树脂，添加剂有填料增塑剂、固化剂、稳定剂、增强剂、润滑剂、着色剂等。

1．树　脂

树脂是由各种单体通过聚合反应合成的高聚物，它在一定温度和压力条件下可软化并塑造成型，有热塑性树脂和热固性树脂两类。树脂是塑料的主要成分，含量较多，一般为30%～80%。树脂种类决定了塑料的基本属性，并起到黏结剂的作用。由于树脂的重要性，大部分塑料都是以树脂的名称来命名。

2．添加剂

除少数塑料品种，如聚四氟乙烯外，绝大部分塑料都需要加入添加剂，添加剂有改善树脂的性能、扩大产量、降低成本的作用。

（1）填料。

填料的作用是增加或调整塑料的性能，扩大其使用范围。另外，填料的价格较低，加入填料可以降低塑料的成本。例如，加入石棉粉，可提高耐热性；加入磁铁粉，可制成磁性塑料。

（2）增塑剂。

增塑剂是用来增加树脂的可塑性和柔软性的物质，主要使用熔点低的低分子化合物。它能使大分子链间距离增加，降低了分子间的作用力，增加了大分子链的柔顺性，因此，可达到提高塑料成型性能和使用性能的目的。增塑剂品种有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等，常用的如邻苯二甲酸二辛酯。

（3）固化剂。

固化剂是能使热固性树脂受热时产生交联的物质，由线型结构变成体型结构，用于热固性塑料。常用的固化剂有胺类、酸类和过氧化物类，如在酚醛树脂中加入六次甲基四胺，在环氧树脂中加入乙二胺等。

（4）稳定剂。

稳定剂的作用是防止塑料在加工和使用过程中因热、光、氧、射线的作用而产生老化现象，延长其使用寿命。根据作用机理不同，稳定剂可分为热稳定剂（如金属皂类、有机锡化合物）、光稳定剂（苯甲酸酯类）和抗氧剂（酚类），如聚氯乙烯塑料加入硬脂酸盐，可防止成型时的热分解。

（5）润滑剂。

润滑剂的作用是防止塑料成型过程中产生黏膜，便于脱模，保证制品表面光洁。常用的润滑剂有硬脂酸及其盐类、石蜡等。

另外，塑料中加入的其他添加剂还有着色剂、发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。

9.1.2.2　塑料的分类

在工业上，塑料的分类方法有两种。

1．按照受热的特性分类

（1）热塑性塑料。

组成这类塑料的树脂，其分子具有线型结构或支链型结构，在加热时可软化并熔融，成为可流动的黏稠液体，冷却后即定形，若再次加热，又可软化并熔融，如此反复多次，而化学结构基本不变，性能也不发生显著变化。这类塑料的优点是加工成型方便，具有较高的力学性能，但一般也存在耐热性和刚性差的缺点。常见品种有聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS（丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物）、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和有机玻璃等。一些较后开发的品种（如聚酰胺、聚碳酸酯、聚四氟乙烯等）还具有良好的耐热性、耐蚀性、耐磨性等。

（2）热固性塑料。

组成这类塑料的树脂，其分子结构是体型结构。这类塑料在常温或受热后软化，或在固化剂作用下，树脂分子逐渐由线型结构转变为体型结构，最后固化成型。固化后的塑料坚硬、性质稳定，不能溶于有机溶剂，加热也不再软化，只能一次成型。常用的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、有机硅塑料等。

2．按照使用范围分类

（1）通用塑料。

通用塑料指生产量大、使用范围广、通用性强的塑料品种，主要用于一般工农业和日常生活用品等。常见品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料，产量占塑料总量的3/4以上。

（2）工程塑料。

工程塑料主要指综合性能（包括力学性能、耐热耐寒性能、耐蚀性和绝缘性能等）良好的一类塑料，主要应用于工程领域，用于制造工程结构、机器零件、工业容器和设备，作为结构材料使用。常见品种有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS等。

（3）特种工程塑料。

特种工程塑料也可称耐热塑料，是指能在较高温度下工作的塑料品种，常见的有聚四氟乙烯、有机硅树脂、环氧树脂等。

9.1.2.3　塑料的性能特点

塑料与金属等其他材料相比，塑料的性能特点如下：

1．密度小

比金属和陶瓷的密度都小，一般只有 1.0～2.0 g/cm3，为钢的 1/8～1/4，铝的 l/2。因而有利于制造要求减轻自重的各种结构零件，对车辆、飞机、船舶等运输工具有重大意义。

2．强度、弹性模量低

塑料的强度、弹性模量比钢低得多，但由于密度小，其比强度、比模量较高。

3．耐腐蚀强

大多塑料具有很高的化学稳定性，对酸、碱、盐都具有良好的抗腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯，在煮沸的“王水”中也不受影响。

4．电绝缘性好

因无自由电子和离子，大多数塑料具有良好的电绝缘性和较小的介电损耗，是理想的电绝缘材料。大量应用在电动机、电器和电子工业中。

5．耐磨和减摩性好

大部分塑料摩擦系数小，具有自润滑能力，可以在湿摩擦和干摩擦条件下有效工作，耐磨、减摩性能远优于金属，是制造耐磨件的好材料。

6．消音和隔热性好

塑料具有优良的消音隔热作用，泡沫塑料可以用作隔音保暖材料，用塑料制成机械零件可以减少噪声，提高运转速度。

7．良好的工艺性能

大部分塑料都可以直接采用注塑或挤压成型工艺，无须切削，因此生产效率高，成本低。

9.1.2.4　常用塑料品种、性能和用途(www.daowen.com)

1．热塑性塑料

（1）聚乙烯（PE）。

聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，其分子结构式为

常用的合成方法有高压法、中压法和低压法 3 种，其中高压法生产的聚乙烯又称为低密度聚乙烯（LDPE），低压法生产的聚乙烯为高密度聚乙烯（HDPE）。低密度聚乙烯中含有较多的支链，具有较低的密度、相对分子质量和结晶度，因而质地柔软，适用于制造塑料薄膜、包装材料、软管以及绝缘材料、泡沫材料等；高密度聚乙烯中含有很少的支链，具有较高的密度、相对分子质量和结晶度，因而质地坚硬，其力学性能较好，可以作为受力结构材料来使用。高密度聚乙烯具有良好的化学稳定性和电绝缘性，在常温下耐酸、碱，不溶于有机溶剂，仅发生软化溶胀。另外，聚乙烯吸水性极小，具有对各种频率优异的电绝缘性。聚乙烯可以作为化工设备与贮罐的耐腐蚀涂层衬里，化工耐腐蚀管道、阀件、衬套、滚动轴承保持器，以代替铜和不锈钢。由于它的摩擦性能好，可以用来制造小荷载齿轮、轴承等。另外，聚乙烯无毒无味，可制作食品包装袋、奶瓶、食品容器等。

（2）聚丙烯（PP）。

聚丙烯是由丙烯单体聚合而成，其分子结构式为

聚丙烯呈白色蜡状，无味、无毒，密度小，是常用塑料中最轻的品种。由于分子链上有侧基CH3，不利于分子的规则排列，使刚性增大，其强度、硬度、刚度和耐热性都优于高密度聚乙烯。聚丙烯耐热性良好，长期使用温度可达 100～110 °C。聚丙烯几乎不吸水，并有优良的电绝缘性能和化学稳定性，且不易受温度影响，加工性优良，成本低。主要缺点是黏合性、染色性较差，低温易脆化，易受热、光作用变质，易燃，收缩大。聚丙烯常用来制造机器零件、医疗器械和生活用品，如法兰、接头、齿轮、汽车配件、衣架等。

（3）聚氯乙烯（PVC）。

聚氯乙烯是由氯乙烯单体经聚合而成，其分子结构式为

聚氯乙烯按其加入的增塑剂数量不同可分为硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。增塑剂加得少的硬质聚氯乙烯的强度、硬度相对较高，电绝缘性能优良，化学稳定性好；缺点是使用温度低（－15～55 °C），线膨胀系数大，可用于制造耐腐蚀的结构材料以及门窗、管道，也可作绝缘材料。加入增塑剂较多的软质聚氯乙烯的强度、电绝缘性能、化学稳定性低于硬质聚氯乙烯，使用温度低，容易老化，但耐油性和成型性能较好，主要用于制造薄膜、软管、低压电线的绝缘层。

（4）聚苯乙烯（PS）。

聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成，其分子结构式为

它密度小，无色、透明，透光率仅次于有机玻璃，有良好的加工性能，吸水率低，着色性能好并有良好的耐蚀性，电绝缘性优良，特别是高频绝缘性能很好；缺点是硬而脆，冲击韧性低、耐热性差，因此有相当数量的聚苯乙烯与丁二烯、丙烯腈、异丁烯等共聚改性后使用。共聚后的聚合物具有较高冲击韧性、耐热性和耐蚀性。聚苯乙烯可用于制造各种仪表外壳、汽车灯罩、仪器指示灯罩、化工储酸槽、化学仪器零件、电信零件以及日常生活用品等。聚苯乙烯泡沫塑料密度很小，是隔热、隔音、减振、包装、救生等器材的极好材料。

（5）ABS 塑料。

ABS 树脂是以丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）的三元共聚物为基的塑料，其分子结构式可表示为

它兼有三种组元的特性，丙烯腈可提高塑料的耐热、耐腐蚀和硬度，丁二烯可提高塑料的韧性和弹性，苯乙烯可提高刚性、成型性能和着色性，具有硬、韧、刚的特点。故 ABS 塑料具有较高的强度和冲击韧性，良好的耐磨性和耐热性，较高的化学稳定性和绝缘性，以及易成型、机械加工性好等优点。此外，ABS 的性能还可根据要求通过改变其组成单体的含量来进行调整。缺点是耐高、低温性能差，易燃、不透明。ABS 塑料主要作为工程塑料，用于制造齿轮、轴承、仪表盘壳、冰箱衬里以及各种容器、管道、飞机舱内装饰板、窗框、隔音板等。

（6）聚酰胺（PA）。

聚酰胺又称尼龙或锦纶，是分子主链上含有重复酰胺基团—CO—NH—的热塑性塑料的总称。聚酰胺是由二元胺与二元酸缩聚而成的，或由氨基酸脱水形成内酰胺再聚合而得到的。其分子结构式分别为

尼龙是使用量最大的工程塑料，品种非常多，常用的有尼龙 6（PA6）、尼龙 66（PA66）、尼龙 610（PA610）、尼龙1010（PA1010）、增强尼龙和单体浇注尼龙等。尼龙由于含有极性基团的大分子，链间易形成氢键，故分子间作用力大，结晶度高，因此尼龙具有较高的强度和韧性、优良的耐磨性和自润滑性、良好的成型加工工艺性、良好的耐热性和耐低温性能，被大量用于替代有色金属及其合金制造各种零件，如轴承、齿轮、蜗轮、螺钉、螺母。但尼龙容易吸水，吸水后性能及尺寸将发生很大变化，使用时应特别注意。

（7）聚甲醛（POM）。

聚甲醛是由甲醛或三聚甲醛聚合而成。按聚合方法不同，聚甲醛可分为均聚甲醛和共聚甲醛两类。均聚甲醛分子结构式为

共聚甲醛分子结构式为

聚甲醛是高度结晶的热塑性塑料，其结晶度可达75%，具有优良的综合性能。它的突出优点是强度高、硬度大，耐蠕变性和耐疲劳性能好，其强度与金属相近。因为摩擦系数小并有自润滑性，因而耐磨性好。同时它还有良好的化学稳定性和绝缘性能。其缺点是热稳定性差，阻燃性和耐候性差，易燃，长期在大气中曝晒会老化。

聚甲醛塑料价格低廉，可代替有色金属和合金制作各种结构件，如轴承、衬套、齿轮、凸轮、阀门、仪表外壳、化工容器、叶片、运输带等。

（8）聚碳酸酯（PC）。

聚碳酸酯是一种透明的热塑性工程塑料，分子结构式为

其透明度为 86%～92%，被誉为“透明金属”。大分子链上有刚性的苯环，又有柔性的醚键，所以它具有优良的综合性能。聚碳酸酯有优异的冲击韧性和尺寸稳定性，有较高的耐热性和耐寒性，使用温度范围为－100～＋130 °C，有良好的绝缘性和加工成型性。缺点是耐疲劳性能较低、自润滑性差、耐磨性较差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差。

聚碳酸酯可用来制造受力不大但冲击韧性和尺寸稳定性要求较高的零件，如齿轮、蜗轮、蜗杆、凸轮等，利用透明性好的特点可制造信号灯、风窗玻璃、帽盔等。

（9）聚四氟乙烯（PTEE）。

它是以线型晶态高聚物聚四氟乙烯为基的塑料，是一种热塑性的高度结晶的特种工程塑料（耐高温塑料）。其结晶度为 55%～75%，熔点为 327 °C，具有优异的耐化学腐蚀性，不受任何化学试剂的侵蚀，即使在高温下及强酸、强碱、强氧化剂中也不受腐蚀，故有“塑料之王”之称。它还具有较突出的耐高温和耐低温性能，在－180～＋250 °C内长期使用其力学性能几乎不发生变化。它的摩擦系数小（0.04），有自润滑性，吸水性小，在极潮湿的条件下仍能保持良好的绝缘性，是目前介电常数和介电损耗最小的固体材料，且不受频率和温度的影响。但其强度低、刚性差，加工成型性差，不能用通常的成型方法，只能采用冷压烧结成型的工艺，成本较高。聚四氟乙烯主要用于制作减摩密封件，化工机械的耐腐蚀零件及在高频或潮湿条件下的绝缘材料，常用作化工设备的管道、泵、阀门，各种机械的密封圈、活塞环、轴承及医疗代用血管、人工心脏等。

（10）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

聚甲基丙烯酸甲酯又称为有机玻璃。它由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成，其结构式为

聚甲基丙烯酸甲酯是典型的线型非晶态聚合物。它是目前最好的透明材料，透明性比无机玻璃高，透光率达 92%以上，它的密度小，为 1.18 g/cm3，仅为后者的一半；它还具有较高的强度和韧性，不易破碎，耐紫外线和防大气老化，易于加工成型等优点。缺点是表面硬度不如无机玻璃高，容易擦伤；导热性差，膨胀系数大，易再在表面和内部引起微裂纹，因而比较脆。此外，它还易溶于有机溶剂。

聚甲基丙烯酸甲酯的主要用途是制作飞机座舱盖、炮塔观察孔盖、仪表灯罩及光学镜片，也可作防弹玻璃、电视和雷达标图的屏幕、汽车风挡、装饰用品、光盘等。

2．热固性塑料

（1）酚醛塑料（PF）。

酚醛塑料是由酚类与醛类按一定比例，在碱性或酸性催化剂作用下缩聚而成酚醛树脂，再加入填料、润滑剂、着色剂及固化剂等添加剂经固化制成的一种塑料品种。酚醛塑料强度较高，耐磨性好，抗蠕变性优于许多热塑性工程塑料，耐热性较高，绝缘性能和耐腐蚀性好，尺寸稳定，不易变形，价格低；缺点是质地较脆，耐光性差。

酚醛塑料有“电木”之称，常用于制造电器开关、插座、灯头、线路板等，还可以制造受力较大的机械零件，如轴承、齿轮、耐酸泵壳、汽车制动片等。

（2）氨基塑料（UF）。

氨基塑料是以氨基化合物（尿素、三聚氰胺等）与醛类化合物（如甲醛）经缩聚反应制得的氨基树脂为基本组分，加入添加剂制成的塑料。

最常用的是脲-甲醛塑料，简称脲醛塑料。氨基塑料硬度高，电绝缘性良好。氨基树脂无色，加入添加剂可制成各种颜色的塑料制品，色彩鲜艳，有光泽，俗称“电玉”，主要用于制造各种颜色鲜艳的日用品、装饰品、仪表外壳、电话机外壳、开关、插座等。

（3）环氧塑料（EP）。

分子中含有多个环氧基团的线型树脂称为环氧树脂。环氧塑料是环氧树脂加入固化剂等填料制成的塑料。环氧塑料具有坚韧、收缩率小、耐水、耐化学腐蚀和优良的介电性能。它的强度高、韧性好，并具有良好的化学稳定性、绝缘性及耐热耐寒性，长期使用温度为－80～150 °C，成型工艺性好，可制作塑料模具、船体、电子零部件等。

液态环氧树脂对各种工程材料都有突出的黏附力，是极其优良的黏结剂，广泛用来黏结各种结构，制作模具、玻璃钢，还可配制涂料。

（4）不饱和聚酯塑料。

不饱和聚酯塑料是以不饱和聚酯为基础的塑料。不饱和聚酯是由二元醇与不饱和二元酸或部分饱和二元酸经缩聚反应得到的线型聚合物，再在引发剂（如过氧化物）作用下与烯烃类单体（如苯乙烯）共聚交联而成的体型结构的热固性树脂。

不饱和聚酯树脂突出的优点是可在常温常压下固化，液态黏度低，无挥发性溶剂，成型方便，价格较低，主要用途是制作玻璃钢制品，用作承载结构材料。它的比强度高于铝合金，接近钢材，可代替金属，用于汽车、造船、航空、建筑、化工等部门以及日常生活中。