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本科课程论文
题目特种加工
学院工程技术学院
专业机械制造及其自动化
年级2014
学号
姓名
指导教师
成绩_____________________
2016年11月16日
目录
摘要……………………………………………………………………………………………………………………………1
1前言……………………………………………………………………………………………………………………1
2塑料的利弊…………………………………………………………………………………………………………1
2.1塑料的优点……………………………………………………………………………………………………1
2.1.1耐磨性…………………………………………………………………………………………………1
2.1.2密度与比强度………………………………………………………………………………………1
2.1.3热性能…………………………………………………………………………………………………2
2.1.4电性能…………………………………………………………………………………………………2
2.1.5耐腐蚀性能…………………………………………………………………………………………2
2.1.6塑料的加工…………………………………………………………………………………………2
2.2塑料的缺点……………………………………………………………………………………………………3
2.2.1强度……………………………………………………………………………………………………3
2.2.2热性能…………………………………………………………………………………………………3
2.2.3耐气候性能…………………………………………………………………………………………3
2.2.4废旧塑料的处理……………………………………………………………………………………3
3塑料的可持续发展………………………………………………………………………………………………4
3.1废旧塑料回收现状…………………………………………………………………………………………4
3.1.1填埋处理………………………………………………………………………………………………4
3.1.2焚烧处理………………………………………………………………………………………………4
3.1.3再生颗粒技术………………………………………………………………………………………4
3.2废旧塑料回收新型技术…………………………………………………………………………………5
3.2.1简单再生技术………………………………………………………………………………………5
3.2.2改性再生技术………………………………………………………………………………………5
3.2.3燃料热能利用技术………………………………………………………………………………5
3.2.4裂解单体化技术……………………………………………………………………………………5
3.3我国废旧塑料回收利用领域的现状………………………………………………………………6
4结束语…………………………………………………………………………………………………………………6
摘要:
本文将对塑料的利弊进行分析,阐述塑料作为有机高分子材料对人类生产和生活的影响,在如今追求环保的时代大趋势下,向读者分析说明塑料走可持续发展路线的可行性和优越性。
关键词:
塑料环保可持续发展
1.前言
作为常用的材料品种,塑料的应用越来越广泛。
生活中如纽扣,雨衣雨靴,头盔;食品包装袋,餐具;灯具,桌椅;自行车零部件,汽车零部件等等……除了贯穿人们的衣食住行,在生产制造方面塑料也有着极为重要的作用,在农业中作地膜,管道、喷头等;在机械制造业中作结构件、传动件、摩擦磨损件、耐蚀件、绝缘件、软饰件等;在化学工业中作各种管道、容器、泵、阀门等;在电子、电气工业上作电机、变压器、绝缘包线、电线、电缆等原件;甚至在国防和航空航天工业中也成为了不可缺少的材料。
随着时代的发展,生产力的增强,塑料的种类和生产工艺也越来约丰富多样。
然而在满足人们生活生产的需求之际,塑料的某些弊端亦逐渐开始暴露。
其中最主要的就是废弃塑料的处理问题最为严重。
生产方便,应用广泛的塑料同时也带来了十分严重的污染问题。
人类为了追求社会、文化的发展已经令我们的地球家园千疮百孔,如今环保、可持续才是我们时代的主题、科技文明的发展方向。
因此对塑料可持续发展的对策进行研究的任务迫在眉睫,也是我们文章接下来要探究的主要内容。
2.塑料的利弊
2.1塑料的优点
2.1.1耐磨性
塑料的硬度比金属低,但它的耐摩擦磨损性能却远优于金属,这是因为塑料的摩擦系数比较低。
同时,有许多塑料,如聚四氟乙烯、尼龙等,本身就具有自润滑性能,因此它是制造轴承、保持架、活塞环等一类摩擦磨损零件的好材料。
用塑料制成的零件,可以在各种液体摩擦、边界摩擦甚至干摩擦的条件下有效地工作。
2.1.2密度与比强度
塑料是最轻的一类材料,比金属和陶瓷都轻。
一般塑料的相对密度在0.8~2.2之间,这样塑料的比强度就较高。
最轻的塑料聚丙烯的相对密度为0.91,比纸还轻。
泡沫塑料的相对密度可达0.01.质量轻是塑料的最大特点,某些塑料的比强度可达甚至超过钢的水平,这对于要求减轻自重、增加承载能力和速度的飞机、船舶、车辆等有着十分重要的意义。
如用碳纤维或硼纤维增强塑料代替飞机上的铝合金、钛合金,可减轻重量15%~30%。
2.1.3热性能
某些特殊耐高温塑料,瞬时耐高温性能特别优异,有时甚至可瞬时耐1000℃以上的高温,火箭、导弹、宇宙飞船等耐烧蚀部件可用这些材料制成。
塑料的导热系数一般约为金属的1/500~1/600,是理想的绝热材料。
对于某些零件,如机床上的操作手柄、汽车和拖拉机方向盘等,因对导热性无要求,冷天工人操作是手感温暖亦是个优点。
2.1.4电性能
一般来说,塑料的大分子中既无自由电子,又无足够的自由运动例子,因而是不良导体或绝缘体。
换句话说,绝大多数塑料都具有良好的绝缘性能。
当然,塑料中可能含有微量的导电性。
各种塑料的组成和结构不同,其电性能也存在一定差异,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯的电绝缘性可以与陶瓷和橡胶媲美。
2.1.5耐腐蚀性能
一般来说,大多数塑料对酸、碱、盐等介质具有良好的抗腐蚀能力,所以广泛用作防腐蚀工程材料。
塑料与金属的腐蚀机理有很大区别。
金属材料既存在氧化(化学)腐蚀,往往又存在电化学腐蚀。
而塑料除了与环境中的氧、臭氧和氧化性介质起不同程度的氧化破坏外,不会发生电化学腐蚀。
因为塑料的分子链细长且相互纠缠成团,许多基团被包裹在里面,腐蚀剂仅能与其表面基团作用而不能渗入内部。
而且分子链上能发生反应的官能团较少,链内主链都是牢固的共价键,缺乏与介质形成电化学作用的自由电子或运动的离子,这就是许多塑料可作耐腐蚀工程材料的理论依据。
2.1.6塑料的加工
塑料的原材料来源丰富,成本低。
20世纪40年代以来,高分子合成材料不再只是农副产品作原料,它可以大量使用石油化工产品作为其原料,因而发展更加迅速。
而由于塑料成型工艺性好,其成型加工容易,生产率高。
如一台普通的塑料注射机,一年可生产15万只塑料齿轮,相当于一个拥有20台滚齿机和5台车床的齿轮车间的年产量,尚不算其毛坯生产耗费的设备、能源和工时。
2.2塑料的缺点
2.2.1强度
塑料的强度比金属低,一般热塑性塑料的抗拉强度为50MPa~100MPa,约为45钢的1/12~1/6;热固性塑料的抗拉强度则只有30Mpa~60MPa;即使是增强型塑料,其抗拉强度也只有200MPa,略超过铝合金,相当于铸铁的强度。
且塑料易受剪切应力破坏,冲击强度、抗弯强度和硬度也不如金属。
同时塑料的抗蠕变性较差,其在室温下受载荷作用后就会发生显著的蠕变现象。
当载荷大时,将发生蠕变断裂。
塑料的这种现象又成为冷流。
综上所述,塑料不适合用于高速重载的零件制造。
2.2.2热性能
塑料的耐热性较差,温度升高后强度很快下降。
热塑性塑料的使用温度一般为60℃~80℃,而热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。
因此塑料不适合制作在高温环境下使用的产品。
塑料的导热系数一般为金属的1/500~1/600。
由于导热性能差,故不宜制作工程上有散热要求的零件,如轴衬套等摩擦零件以及一些高速旋转的零件。
塑料的线膨胀系数比金属大3倍~10倍,而热塑性塑料又比热固性塑料大。
因此塑料零件的尺寸精度随环境温度的变化较大,而且在制造带有金属嵌件或于金属紧密结合的塑料制品时,常会因膨胀系数相差过大而造成开裂,造成金属的脱落或松动等。
同时塑料易于燃烧,其燃烧会产生多环芳香烃化合物、一氧化碳等有害物质。
2.2.3耐气候性能
塑料在长期使用过程中,由于受到氧气、热、紫外线、水蒸气、机械力和微生物等因素的作用,会逐渐失去弹性,变脆变硬,出线光泽消失、眼色变化、表面龟裂、斑点、气泡、、分层、长霉、软化发粘和尺寸变化等现象,称为塑料的气候老化。
塑料抵抗气候老化的能力就是耐气候性。
塑料的老化是一个比较复杂的化学变化过程。
通常认为,大分子链的交联或裂解是阴气老化的主要原因。
交联是大分子链由线型转变为体型的过程;裂解是大分子链发生断链,使分子量下降的过程。
因交联产生的老化通常使塑料失去弹性、变脆、出现龟裂;因裂解引起的老化则会使塑料失去刚性、产生蠕变、变软发粘。
一般情况下,这两种现象大多同时发生。
2.2.4废旧塑料的处理
随着我国塑料产品的大量使用,废旧塑料也急剧增加,“白色污染”已成为环境保护突出的问题。
废旧塑料垃圾被填埋,使生态环境受到严重影响,而且浪费资源,1万吨的废旧塑料侵占土地约667㎡。
废旧塑料不易降解,自然界没有能消化塑料的细菌和酶。
不可降解塑料制品进入土壤,会影响土壤内的物、热的传递和微生物生长,改变土壤特质,污染地下水源。
塑料废弃物的焚烧,如聚氯乙烯燃烧产生氯化氢(HCl),ABS、丙烯腈燃烧产生氰化氢(HCN),聚氨酯燃烧产生氰化物,聚碳酸酯燃烧产生光气等有害气体,对生态环境的破坏极大。
3.塑料的可持续发展
3.1废旧塑料回收现状
3.1.1填埋处理
人们常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建设填埋场,对废旧塑料进行卫生填埋。
卫生填埋法具有建设投资少、运行费用低等特点,长期以来都是世界各国大量采用的废旧塑料的处理方法。
但填埋处理存在着严重的缺点:
(1)塑料废弃物由于密度小、体积大,因此占用空间面积较大,增加了土地资源压力;
(2)塑料废弃物难以降解,填埋后将成为永久垃圾,严重妨碍水的渗透和地下水流通;(3)塑料中的添加剂如增塑剂或色料溶出还会造成二次污染。
同时该法填埋了大量可利用的废旧塑料,这与可持续利用背道而驰。
3.1.2焚烧处理
焚烧回收热能是废旧塑料处理的另一主要方法。
将废旧塑料进行焚烧的处理方法具有处理数量大、成本低、效率高等优点。
与直接填埋相比,焚烧处理对废旧塑料进行了有效的利用。
但焚烧处理同样存在诸多缺点:
(1)随着塑料品种、焚烧条件的变化,废旧塑料在焚烧过程中会产生多环芳香烃化合物、一氧化碳等有害物质,例如PVC会产生HCl,聚丙烯腈会产生HCN,聚氨酯会产生氰化物等,这些物质对环境造成了污染;
(2)在废旧
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