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塑料制品的应用
塑料制品在日常生活中是最常常见到的，如在家用电器，仪器仪表，建筑器材，汽车工业，日用五金，通信器材以及医疗器械等众多领域，塑料制品的使用比例正迅猛增加。这主要有以下原因：第一，塑料与金属材料相比有许多优点：容易加工，生产效率高；节约能源，绝缘性能好；质量轻，相对密度约为1.0-1.4,比铝轻一半，比刚轻3/4,比强度高，具有突出的耐磨,耐腐蚀性等；第二，在日用和工业产品中，一个设计合理的塑料制品往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，从而减少产品中装配的各种紧固件，降低了金属材料消耗量和加工及装配工时；第三，注塑成型是塑料加工中普遍采用的方法之一。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制品成品数量比其他常规的金属成型方法要多得多。由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批，连续地生产，并且具有稳定的尺寸，容易实现生产的自动化和高速化，具有极高的经济效益。因此，目前工业产品非金属化，金属制品塑料化的趋势日益明显。
获得注塑制品的过程，称之为注塑成型或者注射成型，或者简单地称之为注塑。注塑成型的基本过程是：颗粒状的高分子材料 以下简称为塑料 经过注塑机螺杆的挤压和加热，成为熔融状态的可以流动的熔体。在螺杆的推动下，塑料熔体通过注塑机喷嘴，模具的主流道，分流道和浇口进入模具型腔，成型出具有一定形状和尺寸制品的过程。注塑的结构是出产出符合用户要求的塑料制品。要想取得合格的制品，必须要有设计合理，制造精良的模具，还需要有和该模
正在加载中，请稍后...　　&&& 日，美籍比利时人亨德里克?贝克兰注册了酚醛塑料专利。这位曾被《时代》周刊誉为“塑料之父”的科学家，可能未曾意识到他因此开启了“塑料时代”的大门。
&&& 如今，各类通用塑料、工程塑料和特种塑料不仅与人们日常生活息息相关（如衣食住行、通讯和娱乐等），而且也被广泛应用于包装、建筑、交通、电子、农业、医疗、航空航天和国防等众多领域，它改变了现代社会的面貌。难怪伦敦科学博物馆馆长苏珊?莫斯曼曾评论道：“塑料的故事是过去百年材料世界的核心线索之一。有了塑料，才有消费革命，收音机、电视、计算机、合成纤维、一次性用具等才得以大量生产。”
&&& 据《每日科学》网站近日报道，致力于定量分析塑料制品对人类健康和环境影响的美国亚利桑那州立大学生物设计研究所的罗尔弗?哈尔登，在《环境健康评论》杂志发表了其最新研究报告，在详尽考察了塑料的构成、用途和处置方法等诸多方面的基础上，提出了降低塑料负面影响的相关措施。
&&& 人类需要第二次塑料革命
&&& 哈尔登指出：“我们需要第二次塑料革命。第一次塑料革命使人类进入塑料时代，整个社会为之改观，并导致了多个产业的诞生和爆炸性增长。但我们没有审慎地选择制造塑料的原材，从而不可避免地带来一些副作用――大面积的环境污染和人类不必要地接触有害化学物质。未来的智能塑料（smart plastics）将同样具有多样性，但却具备无毒性、可生物降解等优点，并且是利用可再生能源来源作为生产原料。”
&&& 塑料是一种以高分子量有机物――天然或合成树脂为主要成分的材料，大约占其总重量的40%―100%。单成分塑料仅含有合成树脂（如有机玻璃），而大多数塑料则为多成分塑料，它们含有填料、增塑剂等。目前大约有超过20种主要类型的塑料。塑料具有轻巧和生物相容性等特点，除了日常生活中的各种用途之外，它在公众健康领域也大显身手，比如可用于整形修复、可吸收性伤口缝合和工程化组织等。
&&& 此外，人们能够利用较少的能源和其具有适应性的成分，以较低的成本生产具有松软、透明和柔性等特点的塑料，广泛应用于医疗领域。一次性塑料医疗用品的显著优点是能够减少血液传播途径的感染（包括乙肝和HIV）。制药业用塑料生产先进的药物输送系统(简称DDS)、髋关节置换手术用的骨骼胶合材料也是由有机玻璃制成，高分子材料支架使组织工程实践发生了革命性变革。然而，正是由于塑料制品便于处置的特点（如医用手套、渗析管、塑料注射器等都不需要反复消毒），导致其使用代价高昂和效率低下。
&&& 塑料制品的负作用越来越受关注
&&& 科学研究表明，塑料的广泛应用确实给人类带来不少益处，但从人类健康和环境两个角度来看其代价也很高昂。从呱呱坠地的婴儿开始人们就接触塑料制品（如奶嘴和奶瓶等），这个过程一直延续到生命终结。长期持续性接触塑料制品，增加了某些人体内累积的一些化学成分浓度，且无法消除，而这些化学成分则潜在危害人体健康。
&&& 近年来，科学家已经筛选出两类与塑料有关的化合物――双酚A（即BPA）和邻苯二甲酸二乙基己基酯（即DEHP)，并对它们进行特别调查，结果发现BPA和DEHP能够造成人体的内分泌紊乱。
&&& 通过对有毒化学物质在生物体内积累情况的研究发现，全美95%的成年人尿液中BPA含量达到可检测水平。流行病学和动物研究也表明，BPA和DEHP对人体健康以及生殖能力具有负面作用，主要症状表现为性早熟、男性生育能力降低和具有攻击性行为等。
&&& 由于担心人们尤其是最易受到此种化学物质伤害的人群接触BPA，美国食品与药品管理局已经禁止在婴儿奶瓶、防溢杯和其他主要供婴儿及孩童使用的产品中采用BPA。DEHP也存在同样的问题，它作为增塑剂被大量应用于各种PVC塑料制品工业。塑料中潜在的DEHP进入人体后对健康也会产生有害作用。动物和人体实验都表明，DEHP所造成的负作用主要包括抗胰岛素性、增加腰围、改变男性和女性的生殖系统等等。
&&& 目前哈尔登研究小组正在评估与塑料相关的其他多种化合物对健康和环境的负作用。这些化合物包括：多卤化物阻燃剂、聚全氟化合物、含有塑料添加剂的杀菌剂等。尽管目前研究人员对塑料的应用对健康和环境的风险评估依然处于早期阶段，但多年来科学家已越来越担忧其对环境的负面作用。全世界每年生产的各类塑料制品超过3亿立方吨，其中大约50%是在人们购买一年之内被废弃掉。
&&& 需要采取多种应对措施
&&& 目前塑料制品占全美医院垃圾的15%到25%。除了一些新型生物可降解塑料之外，其余的必须被运至垃圾填埋场进行焚烧处理或者再循环利用。哈尔登的最新研究认为，上述方法都有其缺点，并同时能对环境带来风险。
&&& 可生物降解塑料在环境中分解后变成更小的聚合物成分，这些成分可能依然会对环境带来风险；焚烧塑料则会释放大量温室气体；由于土地资源的短缺，利用垃圾塑料填埋场处理大量废弃塑料制品可能不太现实，同时也可能会导致塑料成分污染地下水。最后，塑料制品的再循环利用则要求审慎地储存各种塑料材料，而这样做很困难。采用再循环利用方法生产的塑料制品质量偏低，无法用于医疗保健等用途。
&&& 哈尔登指出，需要从多个方面综合应对塑料应用所引起的各种问题，目前研究工作的进展为改善人类健康和环境提供了希望。科学家正在利用二氧化碳和一氧化碳化合物，并采用金属化合物催化剂开发更好的可生物降级塑料。该技术提供了双重益处――既限制了温室气体排放，又避免了与人类争夺食物供应（传统的生物塑料是由农作物资源如玉米和糖浆制成）。含有BPA的环氧树脂常被添加到金属罐头的内衬中，如果用可生物降级塑料替代之，既可以大大减少人们接触BPA的机会，又能减少1.8亿立方吨二氧化碳排放。此外，科研人员也正在致力于从对环境潜在危害的角度，再次评估一次性塑料产品的使用情况。一些研究认为塑料制品再利用的前景看好，估计可以使医疗设备成本下降大约50%。目前美国大约有25%的医院正在使用再加工工艺来减少一次性塑料医疗垃圾。
&&& 然而，塑料制品对环境造成危害最大的根源则是过度地使用那些虽然从短期来看可能会带来一些益处，但其长期危害却更甚的塑料制品。尤其是，这些产品能给消费者带来很大方便，使用周期也很短，通常会被人们很快丢弃。这些制品包括塑料水瓶、食品杂货袋、聚苯乙烯泡沫塑料杯子、特氟龙牙线等。哈尔登建议对各种塑料制品的整个使用寿命周期进行评估，以确定更加安全、更具有可持续性的替代材料，从而减少使用塑料对健康和环境产生的负作用。
&&& 哈尔登说：“目前很多类型的塑料制品和其消费模式是不可持续的。未来对塑料的继续使用要求我们重新设计这些日常生活中不可或缺的材料，以使它们与人类健康和所赖以生存的生态环境相协调。”
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塑料制品设计方法及应用实例
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　　《塑料制品设计方法及应用实例》深入浅出地叙述了塑料的基本物理力学特性、成型特性、塑料制品的开发程序，讲述了受力塑料件的力学设计、结构设计、塑料件的精度和表面粗糙度设计，并从不同的成型工艺出发来讨论制品的工艺设计。针对常见塑料制品如塑料管材、塑料轴承、塑料齿轮的设计方法进行论述，或者按塑料在不同应用领域如电工、化工、光学中的不同用途及其制品设计特点进行阐述。
《塑料制品设计方法及应用实例》可作为高等院校相关专业师生的教学参考书，也可供从事塑料制品设计的工程技术人员参考。
塑料制品在国民经济中的地位及其发展趋势1.1 塑料制品的主要发展和应用领域1.2 塑料制品成型技术的发展趋势1.3 废旧塑料制品的回收和无害化处理第二章
塑料制品的各种特性2.1 塑料制品的使用特性2.2 塑料制品的成型性能第三章
塑料制品的研发程序3.1 并行工程和逆向工程3.2 塑料制品设计的内容和快速原型技术第四章
塑料制品的力学设计4.1 塑料结构件的设计4.2 纤维增强塑料设计第五章
塑料件尺寸精度设计和表面粗糙度设计5.1 塑料件尺寸精度设计5.2 塑料件表面粗糙度设计第六章
塑料制品的工艺设计6.1 注塑件、传递模塑件与压塑件设计要点6.2 挤塑制品设计6.3 中空吹塑制品设计6.4 热成型制品设计6.5 旋转模塑制品设计6.6 铸塑与其他方法成型制品设计第七章
泡沫塑料制品设计7.1 泡沫塑料的种类及其应用7.2 结构泡沫塑料制品的设计7.3 包装用制品设计7.4 建筑绝热制品设计7.5 泡沫塑料漂浮制品设计7.6 交通运输制品设计7.7 日用与医用泡沫塑料制品7.8 军用及航天泡沫塑料制品设计第八章
塑料支承和齿轮设计第九章
塑料管材设计第十章
塑料化学化工制品设计第十一章
电工塑料件设计第十二章
光学塑料件设计参考文献
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&塑料制品设计方法及应用实例
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PP泡沫塑料的成型加工性能和应用方法
发布： 11:09:40来源：本网
　　以塑料为基本成分，通过物理或化学方法填充大量气泡，即可得到。与纯塑料相比，它具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好等一系列特点，已在交通运输、军工、航空航天、日用品等领域获得了广泛应用，如制作各种座垫、衬垫、床垫、梳芯、保温隔热材料、包装材料、防撞防震材料、装饰材料及建筑材料等。随着人们对认识的进一步加深，新的品种将不断地被开发出来，其应用范围将进一步得到拓展。　　近年来，的发展很快，在美国、日本、欧洲等国家和地区，无论是产量还是品种都在迅速增加。已实现工业化生产的有聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)、ABS、酚醛、脲醛、环氧树脂、聚碳酸酯(PC)等。聚丙烯(PP)性能较好，价格低廉，通过物理或化学发泡可以制得PP，自1982年JSP公司首先开发成功PP以来，目前在世界范围内已有JSP、BASF、GEFINEX等公司的多家工厂都在生产PP，年销售量已达到数十万吨。　　1 聚丙烯的成型　　根据发泡成型中发泡动力的来源，一般可分为机械发泡、物理发泡、化学发泡三种类型。机械发泡是借助于机械的强力搅拌，使气体均匀地混入树脂中形成气泡。物理发泡则是借助于发泡剂在树脂中物理状态的改变，形成大量气泡。化学发泡是依靠发泡剂发生化学变化时产生气体使树脂发泡。PP发泡大多采用化学发泡，使用的发泡剂有偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯等；亦可使用氮气作物理发泡剂进行物理发泡。　　的发泡过程一般可以分为二个阶段：首先是在塑料熔体或液体中形成大量均匀、细密的气泡核，然后再膨胀成为所要求的泡体结构，最后固化定型将泡体结构固定下来，得到。　　PP常用的成型方法有挤出、注塑及模压成型等。　　挤出成型是成型加工的主要方法之一，一般的异型材、板材、管材、膜片、电缆绝缘层等发泡制品都采用挤出成型。挤出成型过程中可以采用物理发泡或化学发泡两种发泡方法。物理发泡主要采用一些碳氟化合物及其混合物，以及其它的低沸点液体，另外，直接注入气体的物理发泡法也在PP的挤出成型过程中得到应用。影响挤出成型发泡的工艺参数主要包括：挤出压力、挤出温度、物料在挤出机中的滞留时间、口模轴向压力等。一般来说，随着挤出压力的增加，泡孔尺寸减小，泡孔数量增加；高质量的发泡体只是在较窄的温度范围内才可能获得。熔体温度越高，聚合物熔体强度越低，泡内的发泡压力就可能超过泡沫表面张力从而使泡体破裂。必须根据特定的聚合物体系进行优化，确定一个适宜的发泡温度。延长物料在挤出机内的滞留时间，会使气泡的数目增加。　　注射发泡成型法属于一次成型法，可简化制品的制造工序，其特点是产量高、质量好，特别适用于形状比较复杂、尺寸精度要求较高的制品。影响注射成型制品质量的主要有材料配方、成型设备及工艺条件三个因素。在材料配方和成型设备确定后，决定制品性能的主要因素是工艺条件。压力、温度和时间是最重要的工艺条件。聚合物熔体中所溶解的气体能否游离出来形成气泡，熔体中已形成的气泡能否稳定，这两点与熔体压力密切相关，因为熔体的压力直接影响气体在熔体中的溶解度。当熔体所受外界压力增加，气体在熔体中溶解度增加，熔体中过饱和气体量减少，气泡的半径减小。压力的改变对熔体中气泡的增长或塌陷的影响非常敏感，通过控制压力来调节发泡过程是非常有效的。聚合物的物理状态是温度的函数，确定适宜的温度，对发泡成型非常重要，与温度相关的主要工艺参数为料筒温度、模具温度。-般来说，提高熔体的出口温度有利于气泡的增长，但如果熔体温度过高，不仅会导致聚合物降解，还会引起熔体粘度下降。总的来说，熔体温度高，气泡直径增大，气泡数量减少。制品的发泡倍数一般随模温的降低而下降，提高模温可以改善熔体在模具中的流动条件，还可以改善制品的表面质量，提高制品的发泡倍数。但是冷却定型的时间将延长，不利于提高劳动生产效率。注射速率对发泡制品的泡孔均匀性、发泡倍数及表面质量都有较大的影响。聚合物熔体高速充模，可以获得大小均匀的泡孔，提高注射速率可以明显增大制品的发泡倍数。　　PP还可以通过模压成型工艺成型制品，的模压成型工艺可分为一步法和二步法。一步法的发泡过程是一次性完成的，物料经配料混合后，模压成型坯，然后加热加压发泡制得制品。二步法的基本程序与一步法相似，一次发泡后，一部分发泡剂分解使物料部分发泡，随之冷却，趁热在常压下进行第二次发泡。由于二步法发泡时物料的膨胀速率大大降低，发泡倍数可以加大。具体的模压成型方法有多种，可视原材料的形成、制品的情况而定。比较典型的一种方法是PP发泡粒子的模压熔结成型，先将闭孔的发泡PP加入模具中，压入气体，然后通入水蒸?气，使粒子熔融，形成制品。　　BASP、公司的Neopolen P系列PP典型的成型工艺包括五个步骤：　　(1)充模& 将多孔的泡沫PP粒子输入模腔中，通过加压使多孔粒子压缩。　　(2)成型& 模腔中的泡沫PP粒子经水蒸气加热，胀大并熔融。根据泡沫PP粒子的品种来选择水蒸气的入口压力，一般控制在0.25-0.42MPa范围内。　　(3)冷却定型& 为了保证制品脱模后不至于胀大或裂开，应冷却至适当的温度方能开模，脱模时间取决于PP的密度及制品的壁厚。　　(4)脱模& 制品通过机械方法或压缩空气脱模。　　(5)后处理& 制品在80℃的环境中放置6h以上，进行热处理并除去所吸水分。　　2& 聚丙烯的性能　　BASF公司的Neopolen P系列的粒子呈球状，以非交联闭孔为主要结构。Neopolen P的制品质量轻，吸收冲击载荷的能力强，发生形变后回复率高，抗变形能力及变形后的回复与方向无关，吸水率低，耐腐蚀性好，耐热及隔热性强。　　Neopolen P系列产品一般以粒子的形式供货，其密度为20-85kg/m3，不含氟利昂等有害发泡剂，可用于接触食物的场合，在一定的程度内可重复使用，干净的回收料可再次用于注塑或挤出。　　JSP公司的PP也不含氟利昂等有害发泡剂，可回收，质量轻，吸收冲击能量的能力优异，隔热、阻燃性和尺寸稳定性好，耐腐蚀性强。　　GEFINEX化工有限公司的VESTOCELL系列PP也不含氟利昂发泡剂，容易成型，在较宽的温度范围内均具有优良的冲击性能。　　PP在汽车制造业中可用作保险杆芯、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、头梳、遮阳板、工具箱等。作为包装材料可用于易碎物品和需防震的精密仪器的包装，使其在颠簸的运输过程中免遭损伤及破坏。作为安全防护材料可用作各种安全头盔。另外，还可作为保温、隔音效果好的建筑材料应用于建筑行业。　　据不完全统计，美国1999年PP的消耗量为3.5万t，欧洲为1.7万t，日本为1万t，亚洲其它国家为0.7万t。JSP公司在世界各地建有多家生产PP产品的工厂，其PP产品在世界范围内占有很大的市场份额，在美国占有70％的市场，在欧洲占有40％的市场，在日本占有60%的市场，在亚洲其它国家占有50％的市场。美国将JSP公司的PP主要用来制造汽车零部件，1996年已有63种(其中通用29种、克莱斯勒13种、福特8种)PP的汽车零件进入汽车零部件市场。欧洲将JSP公司60％的PP用于汽车零部件的制造，其余40％主要用于包装行业。1996年采用PP制造的汽车零部件有25种，其中奔驰3种、大众5种、欧宝6种。日本使用JSP公司的PP制造的汽车零部件达57种，其中尼桑17种、丰田15种、本田16种。亚洲其它国家将JSP公司70％的PP用于汽车零部件的制造，30％左右用于包装制品。
关键字：PP,泡沫塑料,成型加工
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