如何选用塑料材料

塑料材料选用

本章 学习目的： 1、理解和掌握塑料选材中应考虑 的主要因素； 行选材；

2、能够根据制品的性能和用途进

PVC具有什么特性 ？

第一节 选材应考虑的主要因素

一、塑料材料的适用条件塑料材料与其它材料相比有自身的

适用性，选用塑料材料就是要最大限度地发挥其优势，避免劣势。

表9-1是塑料与金属、木材等几种材料的一般性能比较。

1、塑料适用的各种情况 ①要求质轻，而木材等又难以满足使用需要 的场合； ②既要求减重，又要求承受中、低载荷的使

用环境；③各类中、低载荷下的结构制品；

④形状复杂的制品，对于这类制品塑料具有高效、准确、快速成型的特点；

⑤各种场合下的耐腐蚀材料；

⑥要求自润滑的运动部件；⑦要求具有防震、隔音、隔热性能的制品；

⑧绝缘材料；刚、硬、韧、耐热、耐腐蚀、绝缘等于一体的 部件。

⑨要求具有良好综合性能的制品，如集质轻、

2、塑料材料不适宜的情况(1)对力学强度要求很高的制品，尤其是

对 刚 度 要 求 较 高 的 结构 件 和拉 伸 强 度 超 过300MPa的材料；

(2)长期使用温度可达300℃或350℃以上的环境；

(3)550kV以上的超高压绝缘材料；(4)除特殊场合外，不宜制作成高导电材 料及制品。

二、塑料制品的性能要求塑料材料选用的根本目的就是以最低的

成本来能满足制品的性能要求，这是塑料材料选用中首先要考虑的因素。对特定的塑料

制品而言，性能要求是多方面的，选用中要分清主要性能、相关性能和次要性能，如表 9-2所示。 塑料大棚膜、电线电缆、塑料食品袋等 的主要性能、相关性能和次要性能是什么呢？

三、塑料材料的使用环境 使用环境是指材料或制品在使用时所经 受的温度、湿度、介质等条件，以及风、雨 、雪、雾、阳光及有害气体等因素的影响。 所以，在塑料选材时，应考虑拟选用材料对 环境的适应能力。 (1)环境温度 、(2)环境湿度 (3)接触 介质

四、塑料材料的加工适应性塑料材料加工性能是指其转变成制品的

难易程度。材料的内在性质影响着它的加工:

性能，塑料品种不同加工性能不同，有的易 加工，有的难加工。而加工工艺的选择对材 料的性质也有重要影响。 (1)树脂的热稳定性；(2)树脂适宜的 成型加工方法；(3)树脂熔体黏度的高低等。

五、塑料材料的经济适用性经济适用性是塑料选材中的一个重要因

素，如果选取的塑料材料在性能和加工方面均能满足要求，而成本过高也难以投入生产，

更谈不上进入市场，只有物美价廉的制品才能具有市场竞争力。塑料制品的

成本主要包 括： 原料价格、加工费用、使用寿命、维护 费用几方面。

(1)原料价格 制品成本中原料价格占的

比重最大，约占注塑制品的60%~70%,挤出制品的70%~80%。

(2)加工费用 是制品成本的重要组成部分，应尽量以低加工成本来完成制品。 加工费用主要包括： 设备成本、加工能耗和废品废料等。 (3)使用寿命

第二节 根据制品的性能和用途选材一、根据制品的性能选材

1.制品的力学性能对制品的力学性能要求要从三个方面考

虑：一是受力的大小，可分为中低载荷和高载荷；二是受力的类型，有拉伸、压缩、弯

曲、冲击、剪切等；三是受力的性质，包括固定载荷和间歇载荷。不同的制品因受力的

情况不同，对塑料材料的力学性能要求也不同，如表9-4所示。

(1)一般结构零件 主要包括螺母、螺栓、 垫片、支架、管件、手柄、方向盘等，受 力不大，一般为固定载荷，可选用UPVC、

HDPE、PP、HIPS及热固性树脂；对力学性能要求较高的特殊场合可选用PA、POM、

PC及玻纤增强塑料。

(2)受间歇载荷作用的制品 如齿轮、齿条、 链轮、链条、活塞环、凸轮等。这类制品要具 有较高的抗弯、耐冲击、耐疲劳性，优良的耐:

磨性，一定的耐热性，对有些场合还要求有自

润滑性，以此保证长期使用中的性能稳定。常用材料有： PA、 GFPA、POM、PPO、

PC、GFPC、GFPET、GFPBT、 UHMWPE、PTFE、PEEK、PI及布基酚醛等。

2.制品的热性能 塑料材料与金属和陶瓷相比线胀系数较大， 而比热容和热导率较低(如表9-5所示),具 有优异的绝热性能，特别是泡沫塑料被广泛用 作绝热、保温材料。

(1) 衡量制品的耐热性能好坏的指标热变形温度 维卡耐软化点

马丁耐热温度

Tg、Tm

其中以热变形温度最为常用。同一种塑

料上述耐热性指标数值并不相同，一般关系如下：

维卡软化点>热变形温度>马丁耐热温度 根据热变形温度的大小可把塑料的耐热性分成四种类型，见表9-6。

(2)与耐热有关的其它问题 ①通过填充、增强、共混、交联改性塑料 的耐热性可大大提高 ；

②充分考虑受热环境，如受热时间长短及受热介质等。如湿式耐热应选用低吸水性塑料

品种，而不宜选用PA类，以免高温降解；而与化学物质接触应考虑塑料的耐腐蚀性；

③制品受热时的载荷大小，无载荷或低载荷时耐热性好，高载荷时耐热性低。

3.制品的其它性能 (1)制品的化学性能 包括耐化学药品性、耐溶剂应力开裂性、 耐环境应力开裂性。影响塑料材料化学稳定性 的因素主要有化学组成、聚集态和所含助剂； 环境因素主要有温度、湿度、受力状况

等。 (2)制品的光学性能 一般纯净的无定形塑料，大都无色透明， 而结晶高聚物的结晶度愈大则透光性和透明性 愈差。 但通过加入成核剂和拉伸等方法改变结晶 结构可获得透明的结晶塑料制品，如PET和PP 双轴拉伸薄膜等。

(3)制品的阻隔性 是指制品对气体、液体、香味、药味等具

有的一定屏蔽能力。在实际选用中可采用多种材料复合的方法，

如LDPE/PP/LDPE、LDPE/PET/LDPE、PE/PA/PE、PP/PA/PE、BOPP/PP等，也可通

过拉伸、共混、表面电镀、表面涂覆、表面化学处理等来提高塑料的阻隔性能，以满足不同

的包装要求。

(4)制品的电性能可以用介电常数、体积电阻率、介电

强度、耐电弧性等参数表征。总体来说，塑料材料的电性能优异，而且品种多，适应于

各种电性能要求不同的场合。①一般用途电线电缆可选用PVC,对

于高频高压场合需选用电阻率高、介电常数小、高介电强度的PE和PE-CL,硬质制件 可选用HDPE、PP、PTFE、PI等；

②作为电工类绝缘材料和制品(如闸盒、继电器、接触器、封装材料等)要求有较高

的介电强度、耐电弧性和耐热性，一般选用热固性塑料，常用氨基塑料、酚醛塑料和环 氧塑料等； ③在电子工业对各种元器件除电气性能 要求外，还对力学性能、耐热性和成型加工 性能有较高的要求，可根据具体情况选用， 常 用 的 塑 料 品 种 有 PP、PA、PC、POM、 PET、PBT、PSU、PPS、PI、PTFE等。

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