【工程塑料】工程塑料種類有哪些 工程塑料配方分析

塑料種類有哪些

1.按樹脂的性質(zhì)分類。

2.熱塑性塑料：在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。 如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。

3.熱固性塑料：因受熱或其它條件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。

4.按塑料使用范圍分類。

5.通用塑料：指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)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，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。如ABS、尼龍、聚礬等。

7.特種塑料：般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑等），應(yīng)用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有機(jī)硅等。

塑料的基本性能

1.質(zhì)輕、比強(qiáng)度高。塑料質(zhì)輕，一般塑料的密度都在0.9~2.3克/厘米3之間，只有鋼鐵的1/8~1/4、鋁的1/2左右，而各種泡沫塑料的密度更低，約在0.01~0.5克/厘米3之間。按單位質(zhì)量計(jì)算的強(qiáng)度稱為比強(qiáng)度，有些增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度接近甚至超過鋼材。例如合金鋼材，其單位質(zhì)量的拉伸強(qiáng)度為160兆帕，而用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料可達(dá)到170~400兆帕。

2.優(yōu)異的電絕緣性能。幾乎所有的塑料都具有優(yōu)異的電絕緣性能，如極小的介電損耗和優(yōu)良的耐電弧特性，這些性能可與陶瓷媲美。

3.優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能。一般塑料制品對酸堿等化學(xué)藥品均有良好的耐腐蝕能力，特別是聚四氟乙烯的耐化學(xué)腐蝕性能比黃金還要好，甚至能耐"王水"等強(qiáng)腐蝕性電解質(zhì)的腐蝕，被稱為"塑料王"。

4.減摩、耐磨性能好。大多數(shù)塑料具有優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤滑特性。許多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的這些特性，在耐磨塑料中加入某些固體潤滑劑和填料時(shí)，可降低其摩擦系數(shù)或進(jìn)一步提高其耐磨性能。

5.透光及防護(hù)性能。多數(shù)塑料都可以作為透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯類塑料象玻璃一樣透明。有機(jī)玻璃化學(xué)名稱為聚甲基丙烯酸甲酯，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，大量用作農(nóng)用薄膜。塑料具有多種防護(hù)性能，因此常用作防護(hù)保裝用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。

6.減震、消音性能優(yōu)良。某些塑料柔韌而富于彈性，當(dāng)它受到外界頻繁的機(jī)械沖擊和振動時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生粘性內(nèi)耗，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成熱能，因此，工程上用作減震消音材料。例如，用工程塑料制作的軸承和齒可減小噪音，各種泡沫塑料更是廣泛使用的優(yōu)良減震消音材料。

上述塑料的優(yōu)良性能，使它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中具有廣泛用途；它已從過去作為金屬、玻璃、陶瓷、木材和纖維等材料的代用品，而一躍成為現(xiàn)代生活和尖端工業(yè)不可缺少的材料。

然而，塑料也有不足之處。例如，耐熱性比金屬等材料差，一般塑料僅能在100℃以下溫度使用，少數(shù)200℃左右使用；塑料的熱膨脹系數(shù)要比金屬大3~10倍，容易受溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)定性；在載荷作用下，塑料會緩慢地產(chǎn)生粘性流動或變形，即蠕變現(xiàn)象；此外，塑料在大氣、陽光、長期的壓力或某些質(zhì)作用下會發(fā)生老化，使性能變壞等。塑料的這些缺點(diǎn)或多或少地影響或限制了它的應(yīng)用。但是，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和塑料材料研究工作的深入，這些缺點(diǎn)正被逐漸克服，性能優(yōu)異的新穎塑料和各種塑料復(fù)合材料正不斷涌現(xiàn)。

工程塑料配方分析

1.單因素變量配方設(shè)計(jì)法

單因素變量配方是指只有一個(gè)助劑的加入量影響制品性能的配方。此種配方的設(shè)計(jì)常采用消去法。鑒于制品的物理性能在因素區(qū)間為單值函數(shù)，所以，在搜索區(qū)間內(nèi)任取兩點(diǎn)，比較它們的函數(shù)值，舍去一個(gè)。在縮小的搜索區(qū)間內(nèi)進(jìn)行下一步試驗(yàn)，使區(qū)間縮小到允許誤差之內(nèi)。采用的搜索方法有一下幾種。

①爬山法(逐步提高法)：該方法具體為：先找一個(gè)起點(diǎn)A．這個(gè)起點(diǎn)一般為原生產(chǎn)配方或一個(gè)憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的配方。在A點(diǎn)向該原材料增加的方向B點(diǎn)做試驗(yàn)。如果B點(diǎn)好，原材料就增加；如果C點(diǎn)好，原材料就減少。這樣一步步改變，如爬到W點(diǎn)，再增加或減少效果反而不好，則W點(diǎn)就是要尋找的該原材料的最佳值。該法的關(guān)鍵是起點(diǎn)位置、試驗(yàn)范圍和步長的選擇。起點(diǎn)和試驗(yàn)范圍選得好，可減少試驗(yàn)次數(shù)；步長一般開始時(shí)大．接近最佳點(diǎn)時(shí)改小一些。該法的特點(diǎn)是生產(chǎn)損失小，適合于工廠小幅度調(diào)整配方。

②黃金分割法(0.618法)：該法是根據(jù)數(shù)學(xué)上的黃金分割定律演變而來的。具體做法是：先在配方試驗(yàn)范圍(A，B)的0. 618點(diǎn)作第一次試驗(yàn)，再在其對稱點(diǎn)(試驗(yàn)范圍的0.382處)做第二次試驗(yàn)，比較兩點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果(指制品的力學(xué)性能)，去掉“壞點(diǎn)”以外的部分，在剩下的部分繼續(xù)取已試點(diǎn)的對稱點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，再比較，再取舍，逐步縮小試驗(yàn)范圍，達(dá)到最終目的。此法必須嚴(yán)格保持每次試驗(yàn)的原材料和工藝條件一致，否則無法決定取舍方法．該法試驗(yàn)次數(shù)少，較為方便．適于推廣。

③平分法(對分法)：此法適于在試驗(yàn)范圍內(nèi)制品有一定的物理性能指標(biāo)(目標(biāo)函數(shù)是單調(diào)的)，以此標(biāo)準(zhǔn)作為對比條件，同時(shí)還應(yīng)預(yù)先知道該變量對制品的物理性能的影響規(guī)律，才能依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷該原材料用量的多或少。該法每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都取在范圍的中點(diǎn)上．根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果．去掉試驗(yàn)范圍的某—半，然后再在保留范圍的中點(diǎn)做第二次試驗(yàn)，再根據(jù)第二次試驗(yàn)結(jié)果將范圍縮小一半．這樣逼近最佳點(diǎn)范圍的速度很快．而且取點(diǎn)也極為方便。

④分批試驗(yàn)法：可分為均分分批試驗(yàn)法和比例分割試驗(yàn)法兩種。均分分批試驗(yàn)法是在試驗(yàn)范圍內(nèi)均勻安排每批試驗(yàn)配方，比較結(jié)果，留下好的結(jié)果范圍。在這留下的部分，再均勻分成數(shù)份，再做一批試驗(yàn)．這樣不斷做下去，就能找到最佳的配方重量范圍。在工窄范圍內(nèi)，等分的結(jié)果較好，且又相當(dāng)接近，即可終止試驗(yàn)。此法試驗(yàn)總時(shí)間短且快，但總的試驗(yàn)次數(shù)多。

比例分割試驗(yàn)法與該法相似，只是試驗(yàn)點(diǎn)不是均勻劃分，而是按一定比例劃分的。該法由于試驗(yàn)效果、試驗(yàn)誤差等原因，不易鑒別，所以一般工廠常用均勻分批試驗(yàn)法。

2.多因素變量配方設(shè)計(jì)怯

多因素變量配方是指有兩個(gè)或兩個(gè)以上因素影響制品性能的配方．目前常用的多因素變量設(shè)計(jì)法主要有正交設(shè)計(jì)法和中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

①正交設(shè)計(jì)法 此法是一種應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理進(jìn)行科學(xué)安排和分析多因素變量的實(shí)驗(yàn)方法。其優(yōu)點(diǎn)是可以大幅度減少試驗(yàn)次數(shù)，尤其是實(shí)驗(yàn)中變量(因素)越多，減少程度越明顯。它可在眾多實(shí)驗(yàn)次數(shù)中，優(yōu)選出具有代表性的實(shí)驗(yàn)，通過盡可能少的實(shí)驗(yàn)，找出最佳配方和工藝條件。有時(shí)最佳配方可能并不在優(yōu)選的實(shí)驗(yàn)中，但可以通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理，推算出最佳配方。

常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法為單因素輪換法，即每次改變其一個(gè)因素．固定其他因素進(jìn)行試驗(yàn)。目前常用的分析方法有兩種，即直觀分析法和方差分析法。

直觀分析法就是比較每個(gè)水平幾次實(shí)驗(yàn)取得指標(biāo)的平均值，找出每個(gè)因素的最佳水平，幾個(gè)因素的最佳水平組合起來，即為最佳配方或工藝條件，并通過計(jì)算每個(gè)因素不同水平所取得的不同指標(biāo)值差．不同水平之間指標(biāo)值差的大的因素，即為對指標(biāo)最有影響的因素．此法直觀、簡便，但不能區(qū)分因素與水平作用的差異。方差分析法是通過偏差的平方和及自由度等一系列計(jì)算，將因素和水平的變化引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異與誤差的波動區(qū)分開來，這樣來分析正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對下一步實(shí)驗(yàn)或投入生產(chǎn)的可靠性很大，是一種精確的計(jì)算方法，但手段繁雜。

②中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)法：此法是因在中心點(diǎn)做許多重復(fù)試驗(yàn)而得名的，建立自變量(配方組分)與因變量(制品物理性能)之間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方程，因而又稱回歸分析法?？捎靡粋€(gè)完全的二次多元式表示制品性能與添加劑用量的關(guān)系，然后再求出數(shù)個(gè)回歸系數(shù)，進(jìn)行線性變換，按設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)，在中心點(diǎn)做重復(fù)試驗(yàn)．再進(jìn)行顯著性統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。若有問題，則改變數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步研究。

此法首先可以確定幾個(gè)特定配方因素之間是否存在相關(guān)性．如果沒有相關(guān)性，就只能單獨(dú)處理每個(gè)因素問題；如果存在相關(guān)性．則可找出合適的數(shù)學(xué)表達(dá)式；其次，可根據(jù)用戶提出的幾種塑料制品性能指標(biāo)值，預(yù)測出一個(gè)或幾個(gè)配方因素變量的值或根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)配方因素變量值，頂測出制品性能指標(biāo)的范圍；另外．還可找出這些因素之間的相互關(guān)系，找出主要因素、次要因素或可忽略因素，通過方程式求出所需性能的配方因素最佳組合，畫出某種性能的等高線，探討各配方因素變量對性能的影響，從而預(yù)測物理性能。