塑料材料的选用.doc

塑料材料的选用第七章 塑料材料的选用原则 迄今为止，已见报道的树脂种类达到上万种，实现工业化生产的也不下千余种。塑料材料的选用就是在众多的树脂品种中，选择个合适的品种。韧看起来，可供我们选择的塑料品种太多，有令人眼花缭乱的感觉。但实际上并不是所有：业化的树脂品种都获得了具体应用，而我们在第三章一第七章介绍过的树脂品种已接近百种，可占实际实用应用树脂品种的95左右。而且，在具体应用中，最常用的树脂品种也不外乎二、三十种。因此，我们所指的塑料材料的选用，并不是漫无边际的选择，而是在我们前而介绍过的常用树脂品种中选用。选择范围不是很广，可选品种不是很多，往往只局限十几个品种之间。 在实际选用过程中，有些树脂在性能上十分接近，难分仲伯。究竞选择那一种更为合适?需要多方考虑、反复权衡，才可以确定下来。因此说，塑料材料的选用是一项十分复杂的工作可遵循的规体并不十分明显。 有一点需提醒读者特别注意，从各种书刊上引用的塑料材料性能数据，都是在特定条件下测定的，这些条件可能与实际工作状态差别较大。我们在引用时一定要注意与我们的使用条件和使用环境是否相吻合，如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或核实际使用条件重新测定。例如，各种强度都是在一定温度下测定的，不同温度下的强度值差别很大；冉如，热变形温度都是在一定负荷下测定的，我们在选用时一定要注意两者的负荷是否吻合。 作者根据多年的：作、学习和实践经验，总结了一些塑料材料选用的规律性东西，姑且称为塑料材料的选用原则，下面分别介绍这些选用原则。 面对一个要开发制品的设计图纸，选材应遵循如下步骤。首先要确定这个产品是否可选用塑料材料制造；其次，如果确定可用塑料材料来制造，究竞选用哪种塑料材料是进一步需要考虑的因素。 究竞选用哪种塑料材料最合适呢?我们往往从以下因素中考虑。制品的成本原料的来源 上述各种因素将在以下篇幅中一一详细叙述用时参考。 第一节 塑料材料的适应性 任何一种材料都不可能尽善尽美，总合存在这样或那样的不足从而限制了在某些特定场合的应用。例如，金属材料的而腐蚀性不好，玻璃和陶瓷材料的韧性不好，本材的强度及防腐蚀性低。塑料材料做为一种新型高分子材料，在众多材料中具有很多突出的性能，也有其自身的局限性，但同其他材料相比，其局限性较小，应用范围较广。 一、各种材料的性能比较 目前应用的材料有金属、玻璃、陶瓷、水泥、石材料、橡胶及纤维等，按材料的性质不同可进行如下分类：属材料钢、铁、铝、铜、铅、锌及合金等 广无机材料玻璃、陶瓷、石材、水泥：kg“Lm“”3S殿33激不同品种材料的性能比较如表71所示。表7。1 不同品种材料的性能 从表71中可以看出，不同材料的性能大不相同。在强度方面以金属材料最好，特种陶瓷和纤维增强工程塑料次之；在比强度方面，以金属铝和增强工程塑料最好；冲击强度以金属、塑料为好在耐热方面，以陶瓷、金属和陶玻璃最好，塑料次之，木材最小；密度以塑料和木材最小，木村中以泡桐最轻，塑料中以泡沫塑料最轻；线膨胀系数以塑料最大，陶瓷最小；导热性以塑料、木材最小，玻璃、陶瓷次之，金属最大。 二、不宜选用塑料的条件 塑料材料虽具有很多优点，其综合性能又最好，但它计不是无所不及的万能材料。在有些使用条件要求苛刻的场合，塑料往往不能使用，只能由其他材料取而代之。 一般情况，在下列使用条件下，建议不宜选用塑料材料而应选用其他材料。 (1)要求材料强度特别高 用超强纤维增强的工程塑料显强度会大幅提高，并且比强度高于钢。但在大载荷应用场合，如拉伸强度超过300MPa时，塑料材料仍满足不了需要。此时只好用高强度金属材料或超级陶瓷材料了。 (2)要求耐热温度高 塑料的最高使用温度一般不超过枷，面且大多数塑料的使用温度都在100260范围内；只有不熔聚酰亚胺、液晶聚合物、聚苯酯、聚苯并眯陛(PBI)、聚砌二苯基硅氧烷(PBP)的热变形温度可大于300。因此，如果使用环境的温度长期超过枷，几乎没有塑料材料可供选用；如果使用环境的温度短期超过400，甚至达到500以上，并且无较大的负荷，有些耐高温塑料可短时使用。不过以碳纤维、石墨或玻璃纤维增强的酚醛等热固性塑料很特别，虽然其长期耐热温度不到200，但其瞬时可耐上千度高温，可用做耐烧蚀材料，用音：导弹外壳及宇宙飞船面层材料。 (3)要求尺寸精度高 由于塑料材料的成型收缩率大且不稳定，塑料制品受外力作用时产生的变形大，热膨胀系数比金属大几倍。因此，塑料制品的尺寸精度不高，很难生产高精度产品。不同塑料材料可生产制品的精度如表72所示，从表中可以看出，对于L、2级精度的制品，建议尽可能不要选用塑料材料，而选用金属或高级陶瓷。 表72不同塑料材料对应的产品精度 (4)高绝缘性材料 在超高压电力输送环境中，要求绝缘材料的耐电晕性特别突出。而塑料材料除PE、N及XIPE的耐电晕性较好外，其他塑料的耐电星件都不好。但PtPI及xLPE的耐电晕性只可用于550kv以下的高压，对于超过550kv以上的超高压绝缘材料，几乎没有一种塑料材料可以满足需要了。此时，建议选用云母等其他绝缘材料。 (5)高导电材料 理料材料素以绝缘性能好而著称但近年来开发出不少导电性塑料品种，具体有聚乙炔、聚苯胺、聚毗咯、聚唆吩等，这些导电树脂的导电性能接近于导电金属。但在目前的开发阶段，塑料导体仍存在诸多不足。例如，导电性能不高，强度低，原料价格十分昂贵，成型加工困难。为此，在最近一段时期内，除非使用环境特殊需要(如质轻、形状复杂、耐腐蚀等)建议不用塑料材料做高导电材料，而选用导电金恳材料。 (6)高磁性材料 传统的磁性材料一直为铁氧体和稀土两类。近年来开发的磁性塑料材料一直为树脂与磁粉的复合材料，其磁性不高，只能用于对磁性要求不高的场合。最近，对磁性塑料材料的开发已取得一些进展，有报道已合成的磁性树脂有： 聚双2，6pb促基辛二脂，磁性可与磁铁相匹敌，颜色为黑色； 金属钒与四氰乙烯的聚合物，可在77以下保持较好的磁性； 聚碳稀、聚席夫碱的铁整合物。 但真正用做高磁性材料的还没有，只是处于研究开发阶段。因此，建议目前不要选用塑料材料用做高磁性材料，而低磁性材料可选用复合磁性塑料材料。 三、选用塑料的适宜条件 在下列所介绍的各种情况下，建议选用塑料材料o (1)要求制品轻质 塑料材料的相对密度在o8322范围内，在众多材料中只比木材的相对密度稍高一点(木材的相对密度在028一o98范围内)，而且泡沫塑料材料的相对密度会更低，其相对密度在0104范围内，高发泡塑料制品的相对密度甚至比01还耍低许多。 为此，在制品特别强调轻重而木材又不能满足需要时一般选用塑料或泡沫塑料。 (2)要求制品比强度高 比强度为材料的强度与材料的相对密度比值。在各种材料中，塑料材料具有最高的比强度，比特种合金铝还要高，具体参见表71所示。在一些既要求减重又要求高强度的中、低载荷使用环境中，塑料材料是最合适的材料品种，如各种交通工具中的结构部件，都可用相应的塑料代替。在汽车工业中，塑料结构件的使用量已达到6以乙而且正逐步增长；在飞机、轮船及航天工具上使用塑料材料减重的意义更巨大。 (3)制品的形状复杂 在各种材料中，塑料具有易加工的特点，它适于成型形状复杂的制品。 对于形状复杂的制品，宜采用易加工的塑料材料，用注塑方法成型。例如个汽车用油箱，用金属材料制造，有5个部件组成需要23道工序，加工费占50；用塑料材料制造，有三个部件组成，只需3道工序，加工费仅为20一30。 (4)中低载荷作用下的结构制品 由于塑料材料在强度上不及高强度金属材料和特种陶瓷材料，且其强度值随温度、湿度的升高而迅速下降。所以，它不适于连续高温且有载荷作用场合使用只适用丁中低温度下、中低载荷作用的结构制品。例如，上述使用条件下的齿轮、轴承等。 (5)要求制品的耐腐蚀性好 塑料具有很高的耐腐蚀性，其耐腐件仅次于玻璃及陶瓷材料。不同品种塑料的耐腐蚀性不同，在塑料中聚四氟乙烯的耐腐蚀性最好，可耐各中强酸、强碱及强氧化剂；其他塑料大都不耐强蘸、强碱及强氧化剂。 一些化工管道、容器及需要润滑的结构部件都宜应用耐腐蚀塑料材料制造。 (6)要求综合性能好的制品 在所有材料中，塑料材料的综合性能最高。以PC及PSF为例，在其大分子中，同时具有刚、韧、硬的性能，即同时具有拉伸、弯曲、压缩、剪切、冲击、耐磨，又具有耐腐蚀、电绝缘性优异等优点。因此，在一些要求综合性能好的制品，加机械性能、热性能、电性能、环境性都要求时，应选用塑料材料。 (7)要求具有自润滑性的制品 很多塑料品种都具有优异的自润滑性如PA、PoM、UHMwPE、PI及N等。在很多场合，摩擦接触的结构制品禁止使用润滑剂，以防止污染，如食品、纺织、日用及医药机械等。用自润滑性塑料材料制造运动型结构制品，不经润滑即可正常运动，而且可避免污染。如我们日常生活用的拉链，常选用PA、PoM等自润滑材料制造。 (8)要求制品具有防震、隔热、隔音性能沫塑料同时具有优异的防震、隔热、隔音性能!相近的性能，而其他材料都无可比拟。塑料尤其是泡只有木材具有 在防震应用上，软质PU、PE、PS泡沫塑料最为常用。其中软质PU泡沫塑料常用于体育器材，而PE、PS常用于防震包装。 在隔热应用中，常用硬质PU、Ps、PF和服醛等泡沫塑料。 在隔音应用中，PS泡沫塑料最常用。 第二节 塑料制品的使用性能 塑料制品的使用性能即塑料制品在实际使用中需要的性能。我们在选用塑料材料时，首先要考虑的是塑料制品需要什么样的使用性能，也就是说塑料制品的使用性能是我们选用材料的首要考虑因素。我们所选塑料材料本身具有的性能必需满足制品的使用性能要求，这样用这种材料制造的制品才可达到产品的设计目的。 对于一个特定的塑料制品而言，往往需要很多性能。在具体选用时，首先须将众多性能分为主要性能、相关性能和次要性能。这样在选用时可分清主次，抓住主要矛盾，将选用过程简单化。 塑料制品的主要性能、相关性能和次要性能的重要性不同，其排列依次如下： 主要性能它是决定制品使用性能的关键性能，是材料必须具备的性能； 相关性能它是为制品主要件能服务的辅助性能料最好有的性能； 次要性能它是与制品使用性能关系不大的性能料可有可无的性能。例如，用于高压绝缘的塑料制品，在其要求的使用性能中，各种性能的作用如下： 主要性能包括材料的耐电晕性能及介电性能； 相关性能包括材料的体积电阻串、介电常数耗、耐候性能、耐热性能等； 次要性能包括材料的机械性能、阻燃性能、能、成本高低、表而性能等。 再如，用于盛装硫酸的瓶子，在其要求的使用性能中种性能的作用如下： 主要性能材料的耐硫酸腐蚀性要好； 相关性能包括材料的耐压性能、跌落冲击性能等 次要性能包括材料的透明性能、阻隔性能、耐候性能等。 又如，用于手表的无声齿轮，在其要求的使用性能中，各种性能的作用如下： 主要性能包括材料的疲劳强度性等； 相关性能包括材料的耐热性能、度、自润滑性等； 次要性能包括材料的耐溶剂性能、加工性能等。 塑料制品的使用性能是由其使用条件和使用环境两种因素决定的，在不同的使用条件和使用环境中，塑料制品要求的使用性能不同。如同为一种齿轮制品，在重载荷作用下，要求其机械强度、耐磨性十分高；在食品及纺织机械中，为防污染不能用润滑剂，要求其具有自润滑性；在高温环境中，要求其耐热性要好；在电力设备中，要求其电绝缘性要好；在化工设备中，要求其耐腐蚀性要好；在核动力设备中，要求其耐辐射性要好；在办井中，要求其具有抗静电性，以防产生电火花引起瓦斯爆炸。 一、塑料制品的使用条件 塑料制品的使用条件主要包括塑料制品的受力情况、电能状况、透过性要求、透明性要求、尺寸精度要求、外观及可装饰性、材料可改性性能等o (一)塑料制品的受力情况 塑料制品的受力情况是指制品在使用过程中受载荷作用的状况，受力情况包括受力类型、受力性质、受力状态和受力大小四种。 1受力类型 制品所受力的类型不同，制品要求的性能也不同，相应地对所选材料的性能要求也不同。常见的受力类型及对材料的性能要求如下： 拉伸力如绳索、拉杆等制品，要求材料的拉伸强度要高； 压缩力A口垫片、密封困等制品，要求材料的压缩强度要高； 冲击力如汽车保险杠、仪表盘等制品，要求材料的冲击强度要高； 弯曲力如体育器材的单、双杠等制品，要求材料的弯曲强度要高； 扭曲力如传动轴等制品，要求材料的扭曲强度要高； 剪切力如螺栓等制品，要求材料的剪切强度要高； 摩擦力如轴承、导轨、活塞等制品，要求材料的抗磨损性要高。 压力如饮料瓶、破强度要高。 2受力性质 受力性质是指制品所受作用力的可变化性。如果所受的作用力为不变化的则称为恒定力，如果所受的作用力为变化的则称为非恒定力。非恒定力又可分为渐增(减)变化和周期性变化两种，对于新增(减)变化的应力称为渐增(减)应力，而对于周期性变化的应力则称为间歇力。 对于受恒定力或渐增(减)力作用的制品如螺母、垫片、密封环等，要求所用材料的耐蛹变性能要好；即在长期载荷作用下，制品的尺寸变化应尽可能小。常用的材料有：PPo、AM、PSF、PC、POM及报应的玻璃纤维增强工程塑料。 对于受间歇力作用的制品如齿轮、凸轮、活塞环等所用材料的耐冲击性和耐疲劳性要好，以保证长期使用的材料有：PC、PA、PPo、POM、PET及P盯等。 3受力状态 受力状态是指制品受力作用时与施予力物体之间的接触状况。接触状况可分为两种：一种为静止接触，如垫片、螺母等制品；另一种为摩擦接触，如密封圈、轴承、齿轮等。其中，摩擦接触又包括滚动摩擦接触和滑动摩擦接触两种。 对于摩擦接触的受力制品，不仅要求所选材料的力学性能要好，而且要求所选材料具有高耐磨损性、低摩擦系数及自润滑性。常用的耐磨塑料材料有：PA、POM、门、POB、PBT、PEEK及UHMwPE等，常用的低摩擦塑料材料有：F4、UHMwPE、POB、PA、PBT，常用的自润滑性的塑料材料有；PA、PoM、F4、H及UHMWPE等。 4受力大小 受力大小是指制品所受载荷的高低，一级习惯上将受力大小分为大、中、小三种。由于塑料材料的强度不及金属材料南，并且塑料材料的强度随温度升高而迅速下降。因此，塑料材料不适用于高温、高载荷作用的受力制品，而只适用于常温下中、低载荷作用的受力制品。对于受力较大的塑料制品，一级都需要对材料进行纤维增强改性处理，以提高其强度。 (二)塑料制品的电性能 塑料制品的电能情况是指制品使用场合所受电能的状况，如交流或宣流、电压的高低、频率的大小等。制品在不同的电能作用下，对材料的电学性能要求不同。 1塑料制品在高压下使用 要求材料具有优秀的耐电晕性，并且介电强度、体积电阻辩棚xLPE及PI等。 2塑料制品在常温中、低压下使用 大多数非强极性和高吸水性塑料材料都可以选用，PVC、PP、PS、ABS、 PF、AF、EP、 UP、POM、 PCPMMA等。 3塑料制品在高温中、低压下使用 只有少数耐热塑料材料可满足需要“P四及PSF等。 4塑料制品用1：绝缘开关 电绝缘开关要求材料的耐电弧性好材料如下： 门F4SI共聚POMHDPEAFPFEPPSF聚苯酯PARPBT冈PC。 5塑料制品用于电容器介质 要求塑料材料的介电常数要大，介电损耗要小并且不随频率升高而增大。常用的材料有：PET、PP、PS、r4、Pc及PI等* 6塑料制品在高频下使用 在高频下，应该选用电性能不随频率升高而下降的塑料材料，以保证高频下的电性能。适用的品种有：PE、PP、PS、F4、F46、PI、豺及PPO等。 (三)塑料制品的足寸精度要求 塑料制品的尺寸精度不如金属等材料高。因此，对于高精度(如1、2级精度)要求的制品小宜选用塑料材料。 塑料制品的精度受原料的收缩李、吸水李、蠕变、线膨胀系数及耐溶剂性等因素制约。 1原料收缩的影响 一种材料的收缩率越大，其相应制品的尺寸精度就越低。塑料原料的收缩韦一般比其他材料大，因而只能生产一般精度的制品。不同团料品种的收缩串相差很大，其中，结晶性塑料的收缩率为1左右，而非结晶性塑料的收缩率为o5左右。所以，结晶性塑料制品的尺寸精度不如非结晶性塑料的尺寸精度高；在生产较高精度的制品时，尽可能选用收缩率低的非结晶性塑料原料。 有的塑料原料收缩串不稳定，如PoM塑料的收缩率制品成型后几周还要变化，准确收缩率难以精确讨算，很难生产高精度的制品。所以，在生产较高精度的制品时，不选用收缩率值不稳定的塑料材料。 塑料材料进行增强或无机填充改性后，其收缩率会大大降低，一股可下降14倍左右。如纯PP的收缩串为1一25，而30GFPP的收缩率则下降为04一o8下降了3倍多。再如，纯PAl010的收缩率为13一23，而30GFFAl010的收缩串为03一o6，下降了4倍多。因此，在生产较高精度的制品时，尽可能选用经过改性处理的塑料原料。 塑料的收缩率还与加工条件、制品设计及模具设计等因素有关，加快速冷却和高压注射可降低收缩率。这些因素在生产较高精度的制品时，应引起注意。 2原料蠕变的影响 蠕变是制品在受力状态下所产生的形变。如果在高载荷作用下，蠕变会引起大的尺寸变化，从而严重影响制品的尺寸精度。如个拧紧的螺母，会在几个月后变松。 如要生产在长期载荷作用下的较高精度制品，一定要选用耐蠕变性好的塑料材料，如PPo、ABs、PSF及PC等。 另外，纯塑料材料经增强或填充改性后，其耐蠕变性能会大大提高，可用于生产在长期载荷作用下的较高招度制品。如纯PET的蠕变值为10，加入23的玻璃纤维后，其蠕变值下降为2。 3原料线膨胀的影响 原料的线膨胀又称为热膨胀，它是指制品在温度升高时的尺寸变大的现象c与其他材料相比，塑料材料的线膨胀系数大，比金属可大几倍，比玻璃、陶瓷及木材都要大，具体可参见表71所示。因此，塑料制品在温度变化时，易引起的较大的尺寸变化，不适用于生产高温下使用的高招度制品。 纯塑料原料进行增强或填充改性处理后，其线膨胀系数可下降23倍。如纯PA6的线膨胀系数为83X10七K力，而30GFPA6的线膨胀系数为1232x103K“。 4原料吸水的影响 塑料材料在吸水后引起体积膨胀，导致尺寸增大，严重影响塑料制品的尺寸精度。为此，在潮湿环境中应用的塑料制品，如尺寸精度要求高时，不宜选用高吸水性塑料，具体如PA、PES及PVA等。 5原料镕胀的影响 除氖塑料外，大部分塑料原料在相应的溶剂中都会产牛湾胀现象，引起制品体积的增大。因此，对于与化学介质接触的塑料制品，要选用介质不能引起其镕胀的塑料材料制造，以保证制品在使用中的尺寸精度。如在脂肪烃、芳香烃及卤代烃介质中，不宜选用聚乙烯材料，它们长时间接触发生溶胀现象。 (四)塑料制品的渗透性要求 塑料制品的渗透性使指气体、液体的在其中的透过大小，对丁渗透性大的材料称为透过材料，而对丁透过性小的材料则称为阻幅材料。在小同的应用场合下，对制品的渗透性大小耍求不同。 1透过性制品 透过性制品包括微孔材料及选择性透过材料，它们土要用于液体或气体的过滤和分离。具体制品有：富氧膜、离子交换膜、渗透膜、反渗透膜、扩散渗透膜、微几过滤膜等c 2阻隔性制品 阻阳性制品常用T碳酸性饮料、食品保鲜包装等包装材料，如汽水瓶、啤酒瓶、真空袋等。对选用的材料有：EVOH、PVDC、PAN、MXD6、PEN、PET、PA以及614EVDH艰E、PEPAPE等复合材料。 (五)塑料制品的透明性要求 有些场合需要制品具有透明性能，如农用大棚膜及地膜，各种透镜、灯罩及窗，透明包装材料如饮料、服装及工艺品的包装，光传播材料如光纤光记录材料如光盘等。 不同塑料材料的透明性大不相同，具体排列如下： 高透明性材料 尸MMA、PC、PS、PET、JD、HEMA、AS、TPx、聚降冰片等； 中等透明性材料 PvC、PP、PE 不透明性材料 ABS、FOM等o (六)塑料制品的外观要求 不同塑料材料制成制品的外观不同，如用ABS、PP、MF、PS等原料制成的制品表面光泽性好，用PS、ABS为原料制成的制品色泽鲜艳，而用PF制成的制品只能为深颜色。 经过填充或增强改性制品的外观性能望往往下降。因此，要求外观性能高时，尽可能不要填充。 现在已开发出塑料用光亮剂，加入塑料中可明显提高其表面光泽。 制品的颜色也很重要。不问的国家不同的民族所钟情的古样颜色也不向，如阿拉伯国家都以绿色为台样色。不同的产品对颜色的要求也不同，如在绝缘电缆中，不同的颜色代表不问的极相。为此，制品的颜色往往根据用户的需要来制定。 另外，如制品达不到外观性能要求，还可进行抛光、电镀等二次表面处理，以提高共表团光泽。 二、塑料制品的使用环境 塑料制品的使用环境包括环境温度、环境湿度、接触介质及环境光、纪、辐射等。塑料制品在不同的使用环境中，对其要求的性能不同c如在高温下要求材料耐热温度高；在潮湿环境中，要求其耐水性要好o (一)环境温度 环境温度即塑料制品使用场合的温度。由于塑料材料的耐热性不及金属等其他材料，所以，环境温度越高，可用塑料的品种越少。在具体选材时，要注意环境温度不能超过材料的热变形温度、使用湿度和脆化温度三种中的任何一个。热变形温度主要改变塑料制品的尺寸，而使用温度和脆化温度则改变塑料制品的性能。 1热变形温度 环境温度如超过材料的热变形温度，制品会发生严重变形，从而丧失其使用功能。所以在具体选用时，所选材料的热变形温度一定要高于使用环境温度。 2使用温度和脆化温度 随使用环境温度的升高，塑料的大部分性能变坏，具体如拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、刚性、硬度、耐蠕变、耐磨性、耐溶剂性、体积电阻、介电强度、介电损耗等；也有少部分性能变好，如断裂伸长率、冲击强度、介电常数等。当然，随使用环境温度的下降，塑料的。广述性能变化与温度升高正好相反。当温度升高(下降)到某一特定值(热变形温度以下)时，虽然制品没发生变形，但材料的性能随之下降到菜一临界值；低于临界佰时材料的性能则满足不了制品的需要，习惯上将升高到临界值时对应的温度称为塑料制品的使用温度，而将温度下降到临界值时对了的温度称力塑料制品的脆化温度。 在具体选材时，不仅从制品的外形尺寸变化上仅考虑热变形温度，还要考虑侦制品丧失使用性能的使用温度和脆化温度。几种温度中哪种造成塑料制品的破坏，就选哪一种温度为最高使用环境温度。例如，选用的A树脂生产拉杆，其热变形温度为100但当温度达到80时，其拉仲强度下降至最低要求；温度再升高，虽制品没产生大的变形，但拉伸强度已满足不了实际需要；造成制品破坏的为使用温度，选用时应以使用温度为主；因此，此制品的最高使用环境温度为80。再如，同样为A树脂，用于电绝缘制品，当温度升高到1201：时，其电绝缘性能仍可满足实际需要，但此时制品已严重变形；造成制品破林的为热变形温度，选用时应以热变形温度为主5因此，此制品的最高使用环境温度为100。又如，在严寒的冬季或在南北极地区，由于温度十分低，往往造成塑料的冲击强度满足不了需要，制品变得十分脆，丧失了使用价值；此时造成破坏的为脆化温度，选用时应以脆化温度为主。 下面举几个温度对塑料性能影响的例子。 0机械性能。几乎所有热塑性塑料的机械强度(冲击强度例外)都随温度升高而明显下降，只有热固性塑料和热塑性塑料中的PPO、PSF及PC等变化较小。 例如，当温度从34升高到27时，PMMA制品的疲劳强度下降58；当温度从23升高到70时，PA6的压缩变形从1上升到48，PA66从08上升到34，P儿1010从08上升到42：当温度由20上升到60时PA6的拉伸强度内80MPa下降到28MPa，PA66由1凹MP3下降到50MPa，PANlo由95MPa下降到50MPa；当温度由30上升到60时，PA6的冲击强度由50kJm2增大到180Nm2，PA66由20 kJm2增大到120kJm9，PAlol0由15Mm9增大到80Nmg。 电性能。随温度升高，塑料的电绝缘性能变差。如体积电阻率和介电强度下降，介电常数和介电损耗升高。只有PP、F4、F46的电性能不随温度升高而变化，可用于高温绝缘。 例如温度从23宅升高到80，PAl010的体积电阻率从1061cm下降到10”61cm，IDPE的介电损耗角正切值从3X104k升到42xl04。 耐腐蚀性能。在高温下，塑料材料的耐腐蚀性能大大下降。许多在常温下对塑料不起作用的溶剂，在高温下会使塑料制品溶胀或溶解，例如，常温下PF可耐所有溶剂，但温度在80以上，PP制品可为非极性脂肪烃、芳烃等溶胀或镕解。 (二)环境湿度 环境湿度对低吸水性的塑料制品的使用性能影响小，如FO、EP、POM、PVC、PPo及FSF等制品；对SI及F4制品而言，它不受湿度影响。但对于高吸水性塑料如PA、PvA等制品则影响很大，尤其对机械性能和电绝缘性能的影响更大。 1机械强度 除冲击强度外，塑料材料的强度都随环境湿度的升高而下降。例如，PA66的吸水率从2升高到6时，其拉伸强度则从60MPa下降到40MPs；再如，PAl010的吸水率从04上升到12时，其弯曲强度则从60MPa下降到40MPa。 2电性能 随湿度升高，材料的电绝缘性变差，体积电阻率和介电强度下降，介电常数和介电损耗升高。例如，PAl010的湿度从O3升高到04时其介电常数从36增大到4。 (三)接触介质 塑料制品可接触的介质有：水、试剂、生物、人类及物体等。塑料制品与接触介质之间会产生相互作用，从而造成或塑料制品或接触介质的破坏。 1介质对塑料制品的影响 有些介质会造成塑料制品丧失其使用性能，具体如下。 对于腐蚀性介质如浓硫酸、高锰酸钾等，它们会对塑料制品产生强烈的降解等破坏作用；对于一些强极性溶剂，它们会对塑料制品产生应力开裂、溶胀及溶解等破坏作用。 对于高潮湿环境或在水中，强吸水性塑料会发生水降解反应。 对于微生物介质如细菌、真菌、霉菌及藻类，它们会对塑料制品产生生物降解破坏作用，使高分子聚合物变成小分子化合物。 2塑料制品对介质的影响 有些塑料制品与人体接触时，会造成人体的伤害。外伤害的发生，应采取如下具体措施。 对于与人体接触的物品如日用品、玩具等，要求力毒或低毒。 对于人类食用的食品、药品用包装材料、医疗器械等以及化妆品包装材料，要求绝对无毒；不仅树脂绝对无毒，洒加刘也要无毒；而且，加工环境也要清洁、卫生，以肪加工中污染。 对于长期与人体接触或植人人体内用作人体器官的医用塑料制品，除要求绝对无毒外，更要求塑料制品与人体的生理相容性要好、抗血栓性好、无致癌嫌疑等。 对于瓶体、管道等压力容器，要求其耐爆破压力要高，以防爆炸引起人体的伤害。 对于日用品、装饰材料、建筑材料等塑料制品，要求其阻燃性和防止火灾蔓延性要好；以防燃烧的火焰、熔滴及释放的毒气使人类烧伤、烫伤或中毒；为此，应选择难燃或自熄性、发烟量少、燃气无毒或毒气性小的材料。 对于电器用绝缘材料，其介电性能、耐热性、阻燃性定要超过规定指标以上适当幅度，以增加其安全系数，以防电压、电流过高引起局部发热或击穿。发热会导致火灾事故，击穿会导致人体触电。 (四)环境的光、氧及辐射 塑料制品周围存在的光、氧及辐射线等会引起塑料的降解反应，导致塑料制品性能下降，从而大大缩短其使用寿命。 1光、氧的作用 光、氧的存在会引起塑料制品的降解。对于PF、PP、PS、ABS、P八、POM、PU及PMMA等易产生光、氧老化的塑料材料，尤其是其制品长期在户外使用，如地膜、棚膜、太阳能装置及汽车保险杠等，要求必须加入抗氧剂及光稳定剂或选用抗光、氧作用的塑料材料。 2辐射的作用 辐射也会导致塑料制品的阵解，而且绝大多数塑料材料的耐辐射性都不好，只有氟树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、超高分子量聚乙烯、聚矾、聚偏氟乙烯、聚苯配等少数几种塑料品种的耐辐射性能较好。所以，在有辐射源存在的使用场合，如核电站使用的塑料配件，必须选用前面提到的耐辐射性塑料材料。如核电站用高温电缆，常选用聚酰亚胺或聚苯硫醚制造c第三节 塑料的加工性能 塑料的加工性能是指其树脂转变成制品的易难程度。不同树脂品种的加工性能大不相同，有的树脂很容易加工，而有的树脂则很难加工。在具体选用树脂时， 定要考虑所选树脂的加工性能如何。般要考虑的内容有：树脂的可加工性、加工成本、加工废料三方而问题。 一、塑料的可加工性 不同树脂品种的可加工性能不同。在选材时，如几种树脂其他性能相近，此时必须考虑其可加工性，应尽可能选用那些易加工的树脂品种。有时不得不选用难加工树脂，要详细考虑其加工特性，以制定正确的加工方法。 舶可将难加工树脂可分为如下三类。 1易热分解类树脂 易热分解类树脂是指熔融温度与分解温度接近或熔融温度超过分解温度的一类树脂。具体有PvC、PvDC、CPE、PvF及纤维素等，其中PvC为最典型的代表品种；PvC的熔融温度为170，而其热分解温度为140；因此I)vC树脂在熔融之前就已经分解，难以用熔融的方法加工。 在易分解类树脂的加工中，必须加入增塑剂以降低熔融温度或加入热稳定刑以提高热分解温度，从而使其分解温度在熔融温度以上，差距越大越好。常用的增塑剂有：苯：甲酸酿类、脂肪族二元酸类、磷酸酸类、环氧化合物类等，常用的热稳定剂有：铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类及稀土类等。 另外，PoM、TPU、PA等在加工中易发生热氧化降解，常加入抗热氧稳定剂如抗氧剂等。 2热固性树脂 热固性树脂包括PF、AF、能不好，而且熔融粘度特别低，融方法加工，属难加工类树脂oEP及UP等，其纯树脂的性几乎成为流体，因此难以用熔 在热固性树脂的加工中，要加入可使大分子交联(又称为固化)的助剂即固化剂(又称为交联剂)，以及固化促进剂等。常用的固化剂有：胺类、酸酐类、味陛类等，以及硫磺类和过氧化物类(cPE用)o 热固性树脂常用压制方法加工成型。近年来开发出可注塑的PF及AF料，其注塑工艺比较难控制，且需用专用注塑机。因此，除非塑料制品形状特别复杂和精度要求较高，否则尽可能不用注塑方法加工。 3高熔融粘度类树脂 高熔融粘度类树脂包括F4、UHMwPF、PPO及聚苯酯等。这类树脂的共同特点为：在达到熔融温度时，树脂处于熔融状态，但由于其熔融粘度十分高，虽熔融但不流动，具有类似金属的非粘性流动特性。 高熔肋粘度类树脂一胶采用烧结或冷挤压的方法加丁成坯料，再用机械手段加工成具体尺寸的制品。因此，高熔融粘度类树脂难以加工出复杂形状的制品。 如果塑料制品的性能要求不高，可对高熔融枯度类树脂进行共混改性，即在其中混加易加工树脂。例如，在FFO中混入PS等，可使PPO用常规方法加工，但原有性能会下降。 二、塑料的加工成本 塑料的加工成本包括加工设备成本和加工能耗两个方面。其中加工能耗又包括加工前的干娱处理、加工中的加工温度高低、加工时间长短、制品的后处理等。 在具体选材时，对塑料的加工成本主要考虑如下几方面因素。 1在加工设备成本方面 要选用设备投资小的塑料加工设备。塑料有很多加工方法，主要有：压延成型、注塑、挤出、中空吹塑、压制成型、真空吸塑成型等。不同塑料加工方法的设备投资大小不同，面且相差往往很大。下面将不同塑料加工方法的设备投资由大到小排列(以中型设备为例)： 压延成型(1删k)注塑(5凹k)挤出(枷k中空吹塑(250k)压制成型(40k)真空吸塑成型(20k)。 S：h为单位成本，k56为1咖元左右。 在具体选材时，尽可能选用加工设备投资少的成型方法。例如，生产一次性饮水杯，既可注塑也可吸塑成型；从设备投资上考虑要采用吸塑成型方法加工。又如，同是HDFK面包用周转箱，可用注塑和压制两种方法加工，但压制方法投资小，建议尽可能选用压制方法加工。 要选用本公司现有的塑料加工设备pJ大大节省设备投资。例如，要生产PvC农用大棚膜，可用压延和挤出吹塑两种方法加工；而本公司现有压延设备，则府选用压延法生产PvC膜。虽然挤出吹塑法的投资远少于压延法，但毕竟要增加新的投资。 2在加工能耗方面 尽可能选用加工能耗低的加工方法，具体应注意如下几方面。 尽可能选用不需干燥可直接加工的塑料原料。如PE、PP、PvC及F4等塑料原料都不需干燥；而大部分1：程塑料和透明性塑料如ABS、POM、PA、PC、PMMA、PS、PET、As及MPPo等都需要干燥，这势必要增加能耗。常见几种塑料材料的干燥条件如表73所示。 表73 常见几种塑料材料的干燥条件 尽可能选用不需加工后处理的塑料原料。有些刚性分子链聚合物如POM、PS、PC及MPP0等，制品中容易残留内应力，在使用中易产生应力开裂现象。为此，对这些材料要进行加工后处理，以消除残留内应力，这也会引起能耗的增大。常见塑料制品的后处理条件如表74所示。 表74 几种塑料制品的后处理条件 尽可能选用加工温度低的塑料原料。塑料的加工温度越低，加工中的能量消耗则越低。在塑料材料中，PC、MPPo等通用工程塑料或特种工程塑料的加工温度高，加工能耗也高，尽可能少选。 尽可能选用对加工设备磨损和腐蚀小的塑料原料。延长设备的使用寿命，降低设备的年折旧成本。 3在加工精度方面 不同的塑料加：r方法，制成制品的精度不同。注塑的制品精度最高，而真空吸塑成型的制品精度最低，不同成型方法的成型精度由大到小的顺序如下： 注塑挤出注吹成型挤吹成型压制成型压延成型真空吸塑成型 在具体选用材料时，要视制品的尺寸精度要求来确定加工方法。 4在加工形状方面 不同加工方法加工的制品形状不同。从制品形状复杂程度上看，注塑可制成形状复杂的制品。从制品尺寸大小上看，压延成型、真空吸塑成型、压制成型、缠绕成型可制成大面积的制品；如大型化1储罐及游船等，都可用缠绕成型制成。 三、塑料加工的废料 不同的加工方法，产生的废料比例大小不同；不同的塑料材料，废料的可利用率不同。我们在具体选用时，应尽可能选用产生废料少的加工方法和废料可重复利用的塑料原料，以最大限度地增加原料利用率。在这方面，具体应注意如下几方面问题。 对于透明性翅科制品，其加工废料不能重复使用。因重复使用会影响制品的透明性。 对于刀生性要求很高的塑料制品，其加工废料不能重复使用。因重复使用会影响制品的卫生性。 对于易分解性树脂，其加工废料不能重复使用。因废料已产生分解，重复使用会影响制品的性能。 对于其他品种的塑料材料，其加工废料可多次重复使用i如POM塑料，加工废料可加入30，并可循环使用10次左右；再如MPPO塑料，废料可加入20，可循环使用5次以上。 对于不同的加工方法，废料的产生宰不同，具体大小顺序如下： 真空吸塑成型挤出吹塑成型注塑压延成型压制成其中，以真空吸塑成型一次性口杯为例，其废料率高达刃o 第四节 塑料制品的成本在具体选用塑料材料时，要首选成本低的原料，以制成物美价廉的塑料制品，提高在市场上的竞争力c 塑料制品的成本的构成主要包括原料的价格、加工费用、使用寿命、使用维护费等。其中，塑料的加工费用在前一节已介绍，本节只介绍其他三力”面因素。 一、塑料原料的价格 塑料原料的价格指在原料市场上所购得树脂并运输到厂所花费的成本。不向塑料原料的价格相差很大，有的为几倍，最高的甚至上百倍。面且，价格的不稳定因素很多，不同原料在不同时期内的价格变化也很大。 塑料原料的价格对塑料制品的成本影响最大。对于注塑制品，一般原料的价格RJ占产品总成本的60一70；对十挤出制品，一般原料的价格可占产品总成本的70一80。 在具体选用塑料原料时，如果几种原料的性能接近，则应首先选用价格低的原料。即使价格低的原料在少数非主要性能上可能满足不了制品的要求，但因价格低也应尽可能选用；至于少数性能的缺陷，可通过适当的改性处理来弥补。 下面简单介绍一下各种塑料原料的大致价格区域。 低价位塑料。大部分通用热塑性塑料材料和通用热固性塑料材料都属于低价位原料，它们主要包括：PE、PP