什么是新型的塑料

2015/12/22 15:00:35

塑料技术的发展日新月异,针对全新应用的新材料开发,针对已有材料市场的性能完善,以及针对特殊应用的性能提高可谓新材料开发与应用创新的几个重要方向。
1 新型高热传导率生物塑料
日本电气公司新开发出以植物为原料的生物塑料,其热传导率与不锈钢不相上下。该公司在以玉米为原料的聚乳酸树脂中混入长数毫米、直径0.01mm的碳纤维和特殊的粘合剂,制得新型高热传导率的生物塑料。如果混入10%的碳纤维,生物塑料的热传导率与不锈钢不相上下;加入30%的碳纤维时,生物塑料的热传导率为不锈钢的2倍,密度只有不锈钢的1/5。
这种生物塑料除导热性能好外,还具有质量轻、易成型、对环境污染小等优点,可用于生产轻薄型的电脑、手机等电子产品的外框。
2 可变色塑料薄膜
英国南安普照敦大学和德国达姆施塔特塑料研究所共同开发出一种可变色塑料薄膜。这种薄膜把天然光学效果和人造光学效果结合在一起,实际上是让物体精确改变颜色的一种新途径。这种可变色塑料薄膜为塑料蛋白石薄膜,是由在三维空间叠起来的塑料小球组成的,在塑料小球中间还包含微小的碳纳米粒子,从而光不只是在塑料小球和周围物质之间的边缘区反射,而且也在填在这些塑料小球之间的碳纳米粒子表面反射。这就大大加深了薄膜的颜色。只要控制塑料小球的体积,就能产生只散射某些光谱频率的光物质。
3 塑料血液
英国设菲尔德大学的研究人员开发出一种人造“塑料血”,外形就像浓稠的糨糊,只要将其溶于水后就可以给病人输血,可作为急救过程中的血液替代品。这种新型人造血由塑料分子构成,一块人造血中有数百万个塑料分子,这些分子的大小和形状都与血红蛋白分子类似,还可携带铁原子,像血红蛋白那样把氧输送到全身。由于制造原料是塑料,因此这种人造血轻便易带,不需要冷藏保存,使用有效期长、工作效率比真正的人造血还高,而且造价较低。
4 新型防弹塑料
墨西哥的一个科研小组最近研制出一种新型防弹塑料,它可用来制作防弹玻璃和防弹服,质量只有传统材料的1/5至1/7。这是一种经过特殊加工的塑料物质,与正常结构的塑料相比,具有超强的防弹性。试验表明,这种新型塑料可以抵御直径22mm的子弹。通常的防弹材料在被子弹击中后会出现受损变形,无法继续使用。这种新型材料受到子弹冲击后,虽然暂时也会变形,但很快就会恢复原状并可继续使用。此外,这种新材料可以将子弹的冲击力平均分配,从而减少对人体的伤害。
5 可降低汽车噪音的塑料
近日,美国聚合物集团公司(PGI)采用可再生的聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯制造成一种新型基础材料,应用于可模塑汽车零部件,可降低噪音。该种材料主要应用于车身和轮舱衬垫,产生一个屏障层,能吸收汽车车厢内的声音并且减少噪音,减少幅度为25%~30%,PGI公司开发了一种特殊的一步法生产工艺,将再生材料和没有经过处理的材料有机结合在一起,通过层叠法和针刺法使得两种材料成为一个整体。
常见塑料的简易鉴别法
在采用各种塑料再生方法对废旧塑料进行再利用前,大多需要将塑料分拣。由于塑料消费渠道多而复杂,有些消费后的塑料又难于通过外观简单将其区分,因此,最好能在塑料制品上标明材料品种。中国参照美国塑料协会(SPE)提出并实施的材料品种标记制定了GB/T16288—1996“塑料包装制品回收标志”, 虽可利用上述标记的方法以方便分拣,但由于中国尚有许多无标记的塑料制品,给分拣带来困难,为将不同品种的塑料分别,以便分类回收,首先要掌握鉴别不同塑料的知识,下面介绍塑料简易鉴别法:
1. 塑料的外观鉴别
通过观察塑料的外观,可初步鉴别出塑料制品所属大类:热塑性塑料,热固性塑料或弹性体。一般热塑性塑料有结晶和无定形两类。结晶性塑料外观呈半透明,乳浊状或不透明,只有在薄膜状态呈透明状,硬度从柔软到角质。无定形一般为无色,在不加添加剂时为全透明,硬度从硬于角质橡胶状(此时常加有增塑剂等添加剂)。热固性塑料通常含有填且不透料明,如不含填料时为透明。弹性体具橡胶状手感,有一定的拉伸率。
2. 塑料的加热鉴别
上述三类塑料的加热特征也是各不相同的,通过加热的方法可以鉴别。热塑性塑料加热时软化,易熔融,且熔融时变得透明,常能从熔体拉出丝来,通常易于热合。热固性塑料加热至材料化学分解前,保持其原有硬度不软化,尺寸较稳定,至分解温度炭化。弹性体加热时,直到化学分解温度前,不发生流动,至分解温度材料分解炭化。
常用热塑性塑料的软化或熔融温度范围见表
塑料品种 软化或熔融范围/°c 塑料品种 软化或熔融范围/oc
聚醋酸乙烯 35~ 85 聚氧化甲烯 165~185
聚苯乙烯 70~115 聚丙烯 160~170
聚氯乙烯 75~90 尼龙12 170~180
聚乙烯
密度0.92/ cm3 110 尼龙11 180~190
密度0.94/ cm3 约120 聚三氟氯乙烯 200~220
密度0.96/ cm3 约130 尼龙610 210~ 220
聚-1-丁烯 125~ 135 尼龙6 215~225
聚偏二氯乙烯 115~ 140(软化) 聚碳酸酯 220~ 230
有机玻璃 126~ 160 聚-4-甲基戊烯-1 240
醋酸纤维素 125~175 尼龙66 250~260
聚丙烯腈 130~ 150(软化) 聚对苯二甲酸乙二醇酯 250~260
3. 塑料的溶剂处理鉴别
热塑性塑料在溶剂中会发生溶胀,但一般不溶于冷溶剂。在热溶剂中,有些热塑性塑料会发生溶解,如聚乙烯溶于二甲苯中,热固性塑料在溶剂中不溶,一般也不发生溶胀或仅轻微溶胀,弹性体不溶于溶剂,但通常会发生溶胀。
4. 塑料的密度鉴别
塑料的品种不同,其密度也不同,可利用测定密度的方法来鉴别塑料;但此时应将发泡制品分别出来,因为发泡沫塑料的密度不是材料的真正的密度。在实际工业上,也有利用塑料的密度不同来分选塑料的。常用塑料的密度见下表: 密度/(g/cm3) 材料 密度/(g/cm3) 材料
0.80 硅橡腔(可用二氧化硅填充到1。25) 1.19~1.35 增塑聚氯乙烯(大约含有40%增塑剂)
0.83 聚甲基戊烯 1.20~1.22 聚碳酸酯(双酚A型)
0.85~0.91 聚丙烯 1.20~1.26 交联聚氨酯
0.89~0.93 高压(低密度)聚乙烯 1.26~1.28 苯酚甲醛树脂(未填充)
0.91~0.92 1-聚丁烯 1.26~1.31 聚乙烯醇
0.9~0.93 聚异丁烯 1.25~1.35 乙酸纤维素
0.92~1.00 天然橡胶 1.30~1.41 苯酚甲醛树脂(填充有机材料:纸,织物)
0.92~0.98 低压(高密度)聚乙烯 1.30~1.40 聚氟乙烯
1.01~1.04 尼龙12 1.34~1.40 赛璐珞
1.03~1.05 尼龙11 1.38~1.41 聚对苯二甲酸乙二醇酯
1.04~1.06 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 1.38~1.50 硬质PVC
1.04~1.08 聚苯乙烯 1.41~1.43 聚氧化甲烯(聚甲醛)
1.05~1.07 聚苯醚 1.47~1.52 脲-三聚氰胺树脂(加有有机填料)
1.06~1.10 苯乙烯-丙烯腈共聚物 1.47~1.55 氯化聚氯乙烯
1.07~1.09 尼龙610 1.50~2.00 酚醛塑料和氨基塑料(加有无机填料)
1.12~1.15 尼龙6 1.70~1.80 聚偏二氟乙烯
1.13~1.16 尼龙66 1.80~2.30 聚酯和环氧树脂(加有玻璃纤维)
1.10~1.40 环氧树脂,不饱和聚酯树脂 1.86~1.88 聚偏二氯乙烯
1.14~1.17 聚丙烯腈 2.10~2.20 聚三氟-氯乙烯
1.15~1.25 乙酰丁酸纤维素 2.10~2.30 聚四氟乙烯
1.161.20 聚甲基丙烯酸甲酯
1.17~1.20 聚乙酸乙烯酯
1.18~1.24 丙酸纤维素
常用于塑料的密度鉴别的溶液
溶液的种类 密度(25oc)/(g/ cm3) 配制方法 塑料(制品)种类
浮于溶液 沉入溶液
水 1 聚乙烯,聚丙烯 聚氯乙烯,聚苯乙烯
饱和食盐溶液 1.19 74ml水和26g食盐 聚苯乙烯,ABS 聚氯乙烯
58-4%的酒精溶液 0.91 100ml水和140ml95%的酒精 聚丙烯 聚乙烯
55-4的酒精溶液 0.925 100ml水和124ml95%的酒精 高压聚乙烯 低压聚乙烯
氯化钙水溶液 1.27 100g的氯化钙(工业用)和150ml水 聚苯乙烯,有机玻璃,ABS 聚乙烯 聚氯乙烯,酚醛
5. 塑料的热解试验鉴别
热解试验鉴别法是在热解管中加热塑料至热解温度,然后利用石蕊试纸或pH试纸测试逸出气体的pH值来鉴别的方法。 常用塑料热解产物石蕊和pH值试纸测试结果
石蕊试纸
红 基本上无变色 蓝
pH试纸
0.5~4.0 5.0~5.5 8.0~9.5
含卤素聚合物 聚乙烯酯 纤维素酯 聚对苯二甲酸乙二酯 酚醛树脂 聚氨酯弹性体 不饱和聚酯树脂 含氟聚合物 硬纤维板 聚硫醚 聚烯烃 聚乙烯醇 聚乙烯醇缩甲醛 聚乙烯醚 苯乙烯聚合物(包括:苯乙烯-丙烯腈共聚物)② 聚甲基丙烯酸酯 聚氧化甲烯 聚碳酸酯 线形聚氨酯 酚醛树脂环 氧树脂 交联聚氨酯 聚酰胺 ABS聚合物 聚丙烯腈 酚和甲酚树脂 氨基树脂(苯胺-三聚氰胺-和脲醛树脂)
①缓慢地加热热解管②有些样品表现出微弱的碱性
6. 塑料的燃烧试验鉴别
燃烧试验鉴别法是利用小火燃烧塑料试样,观察塑料在火中和火外时的燃烧性, 同时注意熄火后,熔融塑料的落滴形式及气味来鉴别塑料种类的方法。
燃烧性能 火焰状态 气化物气味 材料
不燃———— —————— 刺激性(氢氟酸,HF) 聚硅酮 聚四氟乙烯,聚三氟氯乙烯 聚酰亚胺
阻燃,离开火焰后即熄灭 明亮,有黑烟鲜黄色,火苗边缘呈绿色,闪亮,有黑烟黄色,有灰烟,桔黄色,有蓝烟 苯酚,甲醛氨,胺,甲醛盐酸————烧焦的动物角质 酚醛树脂 氨基树脂 氯化橡胶,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯(无易燃增塑剂) 聚碳酸酯硅橡胶聚酰胺
在火焰中燃烧,离开火焰则缓慢熄灭或依旧燃烧 黄色,闪亮,材料分解,桔黄色,桔黄色,有黑烟,黄色,边缘呈蓝色,黄色,中心呈蓝色
苯酚,烧焦的纸有刺激性,损伤气管烧焦的橡胶新鲜芳香有刺激性(异氰酸酯)石蜡 酚醛树脂 聚乙烯醇 聚氯丁二烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚氨酯聚乙烯,聚丙烯
易引燃,离开火焰后继续燃烧 闪亮,有黑烟黄色闪亮,有黑烟深黄色,有少许黑烟深黄色,有黑烟闪亮,中心呈蓝色放出火花 有强烈刺激性苯酚芳香,天然后味乙酸烧焦橡胶芳香,水果香甲醛 聚酯树脂(玻璃纤维增强)环氧树脂(玻璃纤维增强)聚苯乙烯 聚乙酸乙烯橡胶 聚甲基丙烯酸甲酯 聚氧化甲烯
易引燃,离开火焰后继续燃烧 深黄色微弱的火花浅绿色,放出火花桔黄色明亮而强烈 乙酸和丁酸 乙酸 烧焦的纸 氮的氧化物 乙酸丁酯纤维素乙酸纤维素 纤维素 硝酸纤维素
7. 塑料的显色反应鉴别
通过不同的指示剂可鉴别某些塑料,在2ml热乙酸酐中溶解或悬浮几毫克试样,冷却后加入3滴50%的硫酸(由等体积的水和浓硫酸制成),立即观察显色反应,在试样放置10min后再观察试样颜色,再在水浴中将试样加热至100度,观察试样颜色。用此法可鉴别下表中的塑料。此显色反应称为Liebermann-Storch-Morawski反应
几种塑料的Liebermann-Storch-Morawski显色反应
材料 立即显色 10min后颜色 加热到100度后颜色
酚醛树脂 浅红紫-粉红色 棕色 棕-红色
聚乙烯醇 无色-淡黄色 无色-浅黄色 棕色-黑色
聚乙酸乙烯酯 无色-浅黄色 蓝灰色 棕色-黑色
氯化橡胶 黄棕色 黄棕色 浅红色-黄棕色
环氧树脂 无色到黄色 无色到黄色 无色-黄色
聚氨酯 柠檬黄 柠檬黄 棕色-绿荧光
含氯塑料有聚氯乙烯,氯化聚氯乙烯,氯化橡胶,聚氯丁二烯,聚偏二氯乙烯,聚氯乙烯混配料等,它们可通过吡啶显色反应来鉴别。见下图表。注意,试验前,试料必须经****萃取,以除去增塑剂,试验方法:将经****苯取过的试样溶于四氢呋喃,滤去不溶成分,加入甲醇使之沉淀,萃取后在前75度以下干燥。将干燥过的少量试样用不着1ml吡啶与之反应,过几分钟后,加入2到场滴5%氢氧化钠的甲醇溶液(1g氢氧化钠溶解于是20ml甲醇中),立即观察一下颜色,5min和1h后再分别观察一次。根据颜色即可鉴别不同的含氯塑料。
塑料的应用
透明塑料制成整体薄板车顶
薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料,可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板,也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件,形成了四扇“顶窗”,每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件,形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置,在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构,组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。
用塑料制造车顶为设计者提供了更大的设计空间。他们可以创造三维几何形状,将玻璃液化合物推至最高限值。由于削减了成本综合,因此极具节省费用的潜力。例如:原型组件合并了一块挡风板、两个指示灯机箱以及透明中心管末端的刹车灯机箱。例如:它还可合并车顶扰流器、天线座以及车顶架和水管理组件。存储车厢和车内照明导线也可安装在车顶内部。