08级机制机化车辆《非金属材料.doc

本科课程论文题 目：塑料的利弊及可持续发展对策研究 学 院： 工程技术学院 专 业： 机械制造及其自动化 年 级： 2008 学 号： 222008322222055 姓 名： 郭林甫 指导教师： 邱冰 成 绩： 2010年 11月 10日 目 录摘要31 前言 32 正文 32.1 塑料的优点32.1.1塑料的力学性能32.2.2 塑料的物理化学性能 42.2 塑料的缺点 52.2.1塑料的回收利用较难 52.2.2 塑料易燃烧52.2.3塑料由石油制得52.2.4塑料无法被自然分解5 2.3塑料的现状及发展趋势52.4结论6参考文献7塑料的利弊及可持续发展对策研究郭林甫西南大学工程技术学院2008级机械设计制造及其自动化1班摘 要：本文通过对塑料利弊的分析，阐述了塑料作为常用的有机高分子材料对人类生产和生活的影响，得出了塑料必须走可持续性发展才会给人类带来美好的明天。关键词：塑料 环保 可持续性发展1. 前言塑料是一种常用的材料，也是目前世界上产量最多、应用最广的高分子合成材料，其不仅在人们的日常生活中随处可见，而且越来越多的应用到工程技术中用以代替传统的金属材料，越来越受到人们的重视，特别是进入二十世纪人们对材料的要求越来越高，塑料也迎来了它的另一个发展契机，越来越多的新型塑料也随之诞生！2. 正文塑料为合成的高分子化合物聚合物(polymer)，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。塑料的优点很多，缺点也不少，对人类生产、生活的影响极大。2.1 塑料的优点塑料具有耐化学侵蚀，不易与酸、碱反应，有光泽，重量轻且坚固，加工容易可大量生产，价格便宜，用途广泛、效用多、容易着色，某些塑料还具有优异的化学及物理性能等优点2.1.1 塑料的力学性能力学性能是决定塑料使用范围的重要指标之一，在我们看来塑料的力学性能远不及金属，但是我们应该看到塑料的密度较低，因而就相同质量而言，塑料所承受的负荷将会等于或者高于金属材料，而且我们可以在某些特殊的场合通过物理化学的方法对塑料的材料的性能进行改进，以提高其力学性能，方法包括共混、填充、增强等方式。故塑料具有不同的力学性能，有些的化学物理性能更是大大优于金属，正是由于塑料的千变万化才决定了塑料在我们生活中的应用必将非常的广泛。一、塑料的抗拉强度、弹性模量及延伸率1.硬而韧的塑料：这类塑料具有良好的综合机械性能，弹性模量高，延伸率可达百分之几十至几百，如ABS等。2.硬而脆的塑料：这类塑料具有很高的弹性模量和抗拉强度，但是延伸率很低，且无任何屈服点，如有机玻璃等。3.硬而强的塑料：这类塑料具有很高的弹性模量和抗拉强度，其延伸率较低（2%5%）。如聚甲醛等。4.软而韧的塑料：这类塑料具有很高的弹性模量和抗拉强度，但是其延伸率很高（25%1000%）,断裂强度较高。如橡胶、四氟塑料。二。、塑料的压缩强度、剪切强度、冲击强度、疲劳强度及弯曲强度。1.压缩强度：一般很少利用，压缩强度一般为50MPa100MPa。2.剪切强度：剪切强度对于塑料播磨或板材特别重要，应为其易受剪切应力破坏。3.冲击强度：热塑性塑料的冲击强度一般在2kJ/15kJ/，热固性塑料如以木粉为填充的酚醛塑料则只有4kJ/6kJ/。4.疲劳强度：以10的七次方循环破坏的应力作为评定塑料的耐疲劳性能的指标。尼龙、聚甲醛有较高的疲劳强度，聚甲醛为25MPa27MPa，聚碳酸酯为7MPa10MPa三、塑料的硬度与耐磨性塑料的摩擦系数比较低故其耐磨性能远优于金属，同时有许多塑料本身还具有自润滑性，所以塑料可以用于制造各种摩擦零件，塑料的硬度分为布氏硬度和洛氏硬度，其硬度有大有小，以布氏硬度为例从1070不等。四、塑料的蠕变蠕变是指材料受到一固定的载荷时，除了开始的瞬时变形外，随着时间的增加，变形逐渐增大的现象，塑料在室温下受载荷作用后就会发生显著的蠕变现象，载荷过大时还会发生载荷断裂。所以塑料还应具有抗蠕变性，不少耐热、高强的塑料都有优异的抗蠕变性能。 2.1.2 塑料的物理化学性能1 密度与比强度：塑料是较轻的材料，相对密度分布在0.832.2之间。很显然，塑料的比强度相对于金属较高，特别是发泡塑料，因内有微孔，质地更轻，相对密度仅为0.01。这种特性使得塑料可用于要求减轻自重的产品生产中。2 优良的化学稳定性绝大多数的塑料对酸、碱等化学物质都具有良好的抗腐蚀能力。且性能稳定，能够长时间维持其各种物理化学性能，特别是俗称为塑料王的聚四氟乙烯（F4），它的化学稳定性甚至胜过黄金，放在“王水”中煮十几个小时也不会变质。由于F4具有优异的化学稳定性，是理想的耐腐蚀材料。如F4可以作为输送腐蚀性和粘性液体管道的材料。其余的塑料都具有不痛的化学稳定的性能，。3 优异的电绝缘性能普通塑料都是电的不良导体，其表面电阻、体积电阻很大等，用数字表示可达1091018欧姆。击穿电压大，介质损耗角正切值很小。所以，塑料在电子工业和机械工业上有着广泛的应用。如塑料绝缘控制电缆，电木等。4 热的不良导体具有消声、减震作用一般来讲，塑料的导热性是比较低的，相当于钢的1751225，泡沫塑料的微孔中含有气体，其隔热、隔音、防震性均较好。如聚氯乙烯(PVC)的导热系数仅为钢材的1/357,铝材的1/1250。在隔热能力上，单玻塑窗比单玻铝窗高40%，双玻高50%。将塑料窗体与中空玻璃结合起来后,在住宅、写字楼、病房、宾馆中使用,冬天节省暖气、夏季节约空调开支,好处十分明显。2.2 塑料的缺点2.2.1 塑料的回收利用较难，分类十分困难，而且经济上不合算，所以塑料的回收较少，一般只有很少的一部分塑料得到了回收，更多的塑料是直接进入环境造成环境的污染，少部分能够回收的塑料再加工后则可以废物利用。 2.2.2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体，而且其残渣也具有毒性且同样不易分解。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，这种物质少量吸入就会导致失明，并伴有呕吐等症状，PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体。除了燃烧外，就是高温环境，在高温环境下塑料会分解出许多有毒的成分，例如苯环等。 2.2.3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的，当石油资源枯竭时也意味着塑料产业需要其他的替代品来替代石油，但是目前来看这种资源还尚未找到。而且宝贵的石油资源可以发挥更大的作用而不仅仅是制作塑料。 2.2.4、塑料无法被自然分解。塑料化学性能稳定不宜受到酸碱的腐蚀，所以在我们的生活中各个方面应用很广，也正是塑料的化学性能稳定，所以其降解过程往往需要上百年的时间甚至更长，而且在其降解过程中还会产生许多的有毒物质不仅污染土壤污染水质甚至还会进入人体危害人身体健康，正是塑料无法自然降解的特性所以造成了许多生态的灾难，如白色污染。今年来更是经常报道动物误食塑料致命的消息，由此可见塑料在给人来带来方便时，也给整个地球带来了巨大的灾难。这是制约塑料发展最大的因素之一，所以以后塑料的发展要向着可降解发展。2.3 塑料的现状及发展趋势自第一种完全合成的塑料由美籍比利时人列奥亨德里克贝克兰合成后塑料家族便蓬勃发展起来了，至今已发展到三百多个种类。中国塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放，已形成门类较齐全的工业体系，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业，作为一种新型材料，其使用领域已远远超越上述三种材料进入21世纪以来，中国塑料工业取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业，近几年增长速度一直保持在10%以上，在保持较快发展速度的同时，经济效益也有新的提高。塑料制品行业规模以上企业产值总额在轻工19个主要行业中位居第三，实现产品销售率97.8%，高于轻工行业平均水平。从合成树脂、塑料机械和塑料制品生产来看，都显示了中国塑料工业强劲的发展势头。2007年1-12月，中国塑料制品企业实现累计工业总产值8018亿元，比上年同期增长27.06；2008年1-10月，中国塑料制品企业实现累计工业总产值788006448千元，比上年同期增长22.16。塑料主要用于农业、包装、塑料建材等行业，特别是包装行业为塑料的消费之首，塑料行业的迅猛发展也带来了新的问题，如塑料的回收塑料的污染及可降解塑料等新型塑料的研究等问题，同时随着社会的发展对塑料的性能及用途也提出了更高的要求，伴随着这些问题塑料的发展方向出现了新的变化.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。如新型高热传导率生物塑料、可变色塑料薄膜、塑料血液、新型防弹塑料、可降低汽车噪音的塑料以及可降解塑料等。2.4 结论。塑料因其质轻、强度高、耐水、透明、易加工,价格低廉,无疑已确立了重要材的地位。当前它和钢铁、木材、水泥并列成为四大支柱材料。在塑料给人类带来文明的同时,因制品在使用寿命结束至废弃阶段,一般很难分解,特别是一次性使用的塑料制品,例如地膜,购物袋,食品、杂品、工业品包装材料,餐具和饮料瓶等塑料垃圾,污染农田、旅游胜地、海岸港口和缠绕海洋生物等,已成为公害。因此,塑料一般被认为是环境不协调材料。然而,是否因此就用其它替代品来取代塑料的地位呢?当然不是，因为塑料的应用已经渗透到了我们生活的各个方面，离开了塑料我们的生活质量就会下降所以减少“白色污染”的方法,不是从根本上淘汰塑料这一材料,而应该注重如何解决废弃塑料的出路问题。在这方面,应该大力发展天然可降解塑料及开发新型的废旧塑料回收利用技术。目前已经出现了很多的可降解塑料如生物降解型塑料、光降解塑料、光/生物双降解塑料等(图)，特别是后者光/生物双降解塑料比较有发展前景，其制造一般采用填充法，故其工艺简单，可以利用现有的塑料加工设备，这种塑料废弃后在普通的堆肥环境的温热、酸湿条件下就可以实现有效的降解，故可以大力发展。塑料的可持续发展另一个方面是废旧塑料的问题，有效的处理废弃塑料的方法是回收再利用。途径分为两条:材料循环与化学循环。材料循环是指废弃塑料经过分类、提纯、再生等处理后获得再生料,再次进行加工生产。再生料经过技术加工后,性能可以达到新料的水平,使材料资源获得最充分的利用。对于易于分类、挑选和清洗的一次性使用废物,是很适合于材料循环的。例如废旧的电视、水瓶、建筑材料等都可以再回收后重新做成产品，所以废旧塑料的回收可以大大减少污染节约能源，实现废物利用。化学循环是指利用光、热或化学试剂等使聚合物降解成单体或是聚合物短链,用于油品或化工原料。化学循环的实施方法有水解、醇解和裂解。化学循环对不能实现材料循环的废弃塑料具有很好的适应性,化学裂解组分与炼油组分相同,完全可以利用现有的炼油设备进行化工原料的生产，但是对于大规模应用还有一定的困难。塑料作为现代社会的几大支柱材料之一具有不可替代的作用，在我们的生产生活中应用极其广泛，但是它也带来了不少的问题，特别是对我们的环境造成了极其大的危害，所以我们对未来塑料及其整个产业的发展便有了新的要求，不仅要具有优异的力学化学物理性能能够满足我们的生产生活的要求，还要对环境友好，易于回收等。面对不可替代的塑料我们必须得有效解决塑料与环境之间的关系。参考文献1 刘文达，张进秋，李华等.关于塑料制品与环境污染的调查报告.西南农业大学学报，2003，23(6):28302 汪大方.塑料的应用与回收.北京：科学技术出版社，2002.3 G. 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