【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.按樹脂的性質分類。

2.熱塑性塑料：在特定溫度范圍內能反復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、環氧塑料等。

4.按塑料使用范圍分類。

5.通用塑料：指產量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。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，并有良好的機械性能和尺寸穩定性，在高、低溫下仍能保持其優良性能，可以作為工程結構件的塑料。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），應用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有機硅等。

塑料的基本性能

1.質輕、比強度高。塑料質輕，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。按單位質量計算的強度稱為比強度，有些增強塑料的比強度接近甚至超過鋼材。例如合金鋼材，其單位質量的拉伸強度為160兆帕，而用玻璃纖維增強的塑料可達到170~400兆帕。

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

3.優良的化學穩定性能。一般塑料制品對酸堿等化學藥品均有良好的耐腐蝕能力，特別是聚四氟乙烯的耐化學腐蝕性能比黃金還要好，甚至能耐"王水"等強腐蝕性電解質的腐蝕，被稱為"塑料王"。

4.減摩、耐磨性能好。大多數塑料具有優良的減摩、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，可降低其摩擦系數或進一步提高其耐磨性能。

5.透光及防護性能。多數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。有機玻璃化學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，大量用作農用薄膜。塑料具有多種防護性能，因此常用作防護保裝用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。

6.減震、消音性能優良。某些塑料柔韌而富于彈性，當它受到外界頻繁的機械沖擊和振動時，內部產生粘性內耗，將機械能轉變成熱能，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良減震消音材料。

上述塑料的優良性能，使它在工農業生產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，而一躍成為現代生活和尖端工業不可缺少的材料。

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200℃左右使用；塑料的熱膨脹系數要比金屬大3~10倍，容易受溫度變化而影響尺寸的穩定性；在載荷作用下，塑料會緩慢地產生粘性流動或變形，即蠕變現象；此外，塑料在大氣、陽光、長期的壓力或某些質作用下會發生老化，使性能變壞等。塑料的這些缺點或多或少地影響或限制了它的應用。但是，隨著塑料工業的發展和塑料材料研究工作的深入，這些缺點正被逐漸克服，性能優異的新穎塑料和各種塑料復合材料正不斷涌現。

工程塑料配方分析

1.單因素變量配方設計法

單因素變量配方是指只有一個助劑的加入量影響制品性能的配方。此種配方的設計常采用消去法。鑒于制品的物理性能在因素區間為單值函數，所以，在搜索區間內任取兩點，比較它們的函數值，舍去一個。在縮小的搜索區間內進行下一步試驗，使區間縮小到允許誤差之內。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：先找一個起點A．這個起點一般為原生產配方或一個憑經驗估計的配方。在A點向該原材料增加的方向B點做試驗。如果B點好，原材料就增加；如果C點好，原材料就減少。這樣一步步改變，如爬到W點，再增加或減少效果反而不好，則W點就是要尋找的該原材料的最佳值。該法的關鍵是起點位置、試驗范圍和步長的選擇。起點和試驗范圍選得好，可減少試驗次數；步長一般開始時大．接近最佳點時改小一些。該法的特點是生產損失小，適合于工廠小幅度調整配方。

②黃金分割法(0.618法)：該法是根據數學上的黃金分割定律演變而來的。具體做法是：先在配方試驗范圍(A，B)的0. 618點作第一次試驗，再在其對稱點(試驗范圍的0.382處)做第二次試驗，比較兩點的試驗結果(指制品的力學性能)，去掉“壞點”以外的部分，在剩下的部分繼續取已試點的對稱點進行試驗，再比較，再取舍，逐步縮小試驗范圍，達到最終目的。此法必須嚴格保持每次試驗的原材料和工藝條件一致，否則無法決定取舍方法．該法試驗次數少，較為方便．適于推廣。

③平分法(對分法)：此法適于在試驗范圍內制品有一定的物理性能指標(目標函數是單調的)，以此標準作為對比條件，同時還應預先知道該變量對制品的物理性能的影響規律，才能依據試驗結果判斷該原材料用量的多或少。該法每個試驗點都取在范圍的中點上．根據試驗結果．去掉試驗范圍的某—半，然后再在保留范圍的中點做第二次試驗，再根據第二次試驗結果將范圍縮小一半．這樣逼近最佳點范圍的速度很快．而且取點也極為方便。

④分批試驗法：可分為均分分批試驗法和比例分割試驗法兩種。均分分批試驗法是在試驗范圍內均勻安排每批試驗配方，比較結果，留下好的結果范圍。在這留下的部分，再均勻分成數份，再做一批試驗．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，等分的結果較好，且又相當接近，即可終止試驗。此法試驗總時間短且快，但總的試驗次數多。

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

2.多因素變量配方設計怯

多因素變量配方是指有兩個或兩個以上因素影響制品性能的配方．目前常用的多因素變量設計法主要有正交設計法和中心復合試驗設計法。

①正交設計法 此法是一種應用數理統計原理進行科學安排和分析多因素變量的實驗方法。其優點是可以大幅度減少試驗次數，尤其是實驗中變量(因素)越多，減少程度越明顯。它可在眾多實驗次數中，優選出具有代表性的實驗，通過盡可能少的實驗，找出最佳配方和工藝條件。有時最佳配方可能并不在優選的實驗中，但可以通過實驗結果處理，推算出最佳配方。

常規的實驗方法為單因素輪換法，即每次改變其一個因素．固定其他因素進行試驗。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水平幾次實驗取得指標的平均值，找出每個因素的最佳水平，幾個因素的最佳水平組合起來，即為最佳配方或工藝條件，并通過計算每個因素不同水平所取得的不同指標值差．不同水平之間指標值差的大的因素，即為對指標最有影響的因素．此法直觀、簡便，但不能區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算，將因素和水平的變化引起實驗結果間的差異與誤差的波動區分開來，這樣來分析正交實驗的結果，對下一步實驗或投入生產的可靠性很大，是一種精確的計算方法，但手段繁雜。

②中心復合試驗設計法：此法是因在中心點做許多重復試驗而得名的，建立自變量(配方組分)與因變量(制品物理性能)之間關系的一種數學方程，因而又稱回歸分析法。可用一個完全的二次多元式表示制品性能與添加劑用量的關系，然后再求出數個回歸系數，進行線性變換，按設計安排試驗，在中心點做重復試驗．再進行顯著性統計檢驗。若有問題，則改變數學模型進一步研究。

此法首先可以確定幾個特定配方因素之間是否存在相關性．如果沒有相關性，就只能單獨處理每個因素問題；如果存在相關性．則可找出合適的數學表達式；其次，可根據用戶提出的幾種塑料制品性能指標值，預測出一個或幾個配方因素變量的值或根據一個或幾個配方因素變量值，頂測出制品性能指標的范圍；另外．還可找出這些因素之間的相互關系，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，從而預測物理性能。