尽管这两个术语经常互换使用,但聚合物和塑料并不总是一回事。聚合物可以有机存在或合成产生,由连接的单个分子或单体链组成。塑料是一种由聚合物链组成的聚合物,可以是部分有机的或完全合成的。
简单地说,所有的塑料都是聚合物,但并非所有的聚合物都是塑料。下面,我们将研究聚合物和塑料的成分、物理特性和应用,以清楚地解释两者之间的差异。
什么是聚合物?
聚合物可以以天然或生物聚合物的形式有机存在,例如羊毛、棉花或木材,也可以合成为半有机或全合成材料。合成聚合物分为三个特定类别:
- 弹性体是具有高柔韧性和低强度分子键的弹性材料(如橡胶)。
聚合物纤维由具有比弹性体更强的分子键的聚合物链组成。纤维比弹性体更硬,弹性更小,可以由天然材料和合成材料组成。 - 热塑性塑料比纤维和弹性体更坚硬,并且在受热时能够保持其分子结构。当加热到它们的熔点时,热塑性塑料会熔化而不是燃烧,使它们成为成型和成型的理想选择。
合成聚合物的基本结构、物理特性和用途有助于确定其分类。由于存在数以千计的聚合物,因此了解聚合物的质量和用途以确保将它们用于适当的应用非常重要。
结构
聚合物的分子结构决定了材料的基本特性。尝试对特定聚合物材料进行分类时,必须考虑以下结构方面:
- 单体组成。了解构成聚合物链的单体、每种单体的数量以及这些单体的性质将有助于对材料进行分类。
- 链特性。聚合物链的平均长度和重量有助于确定聚合物的聚合度和分子形式。
- 分子键。聚合物的结构可以通过单体相互连接的方式以及聚合物链之间是否存在交叉支化键来确定。
- 聚合法。单体结合成聚合物的方式决定了聚合物的结构,无论是自然发生的过程还是通过使用热、化学品或冷凝的合成聚合。
特性
聚合物有多种形式,可根据其物理特性进一步分类。一些识别特征包括:
- 密度
- 热性能
- 晶体结构
- 硬度
- 抗拉强度
- 可加工性
- 成型性
- 溶解度
应用
聚合物也可以根据使用它们的应用进行分类。由于可以通过聚合产生多种材料,聚合物可用于广泛的应用:
- 成型和模塑产品
- 薄膜和片材
- 弹性体
- 粘合剂
- 涂料、油漆和油墨
- 纱线和其他纤维
什么是塑料?
塑料是由石油或石油制成的合成或半有机聚合物,通过使用化学品和缩合来诱导分子键合。虽然聚合物可以自然产生,但塑料完全是人造的。
然而,由于塑料含有聚合物,因此它具有相似的物理特性和多功能性,这使得它在广泛的应用中非常有用。塑料可分为两大类:热固性塑料和热塑性塑料。
热固性塑料
热固性塑料被加热硬化成永久设计。一旦成型,即使再次受热,热固性塑料也会保持固定的形状。一旦凝固,热固性材料在暴露于极端温度时会燃烧而不是熔化。它们的高耐热性和耐腐蚀性使热固性塑料在需要可靠的精密部件的应用中特别有用,这些部件在暴露于极端温度变化时不会改变形状或蠕变。
常用的热固性塑料包括:
- 聚氨酯
- 环氧树脂
- 酚醛树脂
- 某些聚酯
- 酚醛树脂
由于其耐用和耐温的特性,热固性塑料被用于各种应用,例如:
- 电子元件和绝缘体
- 隔热罩
- 电机零件和盖
- 家用设备
- 照明组件
- 能源设备
热塑性塑料
与热固性塑料不同,热塑性塑料可以在不改变其基本分子组成的情况下重新加热和重塑。热塑性塑料在暴露于极热时会熔化,这使它们成为成型和模塑制造工艺的理想选择。它们通常用于不会暴露在极端高温下的塑料产品,例如塑料玩具、牙刷、塑料储存容器、饮料瓶和其他消费品。
根据其基本分子结构,热塑性塑料有两种不同的形式:无定形和半结晶。
- 无定形热塑性塑料。无定形热塑性塑料由没有以任何特定排列布置的聚合物链组成——聚合物链以不均匀和无组织的方式混杂在一起。无定形热塑性塑料的耐热性很低,但在低温下很坚韧。由于缺乏结构,它们往往是透明的,这使得它们可用于塑料窗户和照明设备。
- 半结晶热塑性塑料。半结晶热塑性塑料由有序排列的聚合物链组成,或由混合了无定形区域的结晶结构组成。结晶结构与非晶结构的数量决定了塑料的物理特性。结晶组织越大,材料变得越不透明。与完全无定形的对应物相比,半结晶热塑性塑料表现出更高的强度、稳定性、耐热性和耐化学性。
热塑性塑料涵盖范围广泛的材料,包括:
- 聚乙烯 (PE)
- 聚苯乙烯 (PS)
- 聚丙烯
- 聚氯乙烯 (PVC)
- 聚酯纤维
- 尼龙
- 热塑性烯烃
- 山都平
- 丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)
- 缩醛
由于其多功能性,热塑性塑料可用于无数行业和应用,包括:
- 吹塑和注塑
- 消费品
- 汽车零部件
- 工程机械零件
- 医用器材
- 储存容器
- 包装材料
热塑性塑料且易于成型,这使得它们非常适合用于吹塑制造。吹塑工艺使用压缩空气将熔化的塑料树脂压入预制模具中,以制造瓶子、容器、箱子和其他中空零部件。