塑料材料选用

总结—塑料材料选用

§选材应考虑的主要因素

§根据制品的性能和用途选材

§选材应考虑的主要因素在选材时，需要考虑的因素很多，如材料的性能特点、制品的使用环境、加工适应性、原料来源、成本核算等。这些因果关系如下图所示。

在进行塑料选材时，先进行初选，进行综合评价后再试验，反复论证最后确定最佳材料。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的发挥其优势，避免劣势。塑料与金属、木材等几种材料的比较如下表。表塑料与金属等材料的一般性能比较二、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满足制品的性能要求，这是塑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，如下表。表制品的主要性能、相关性能和次要性能三、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。

四、塑料材料的加工适应性一般塑料材料加工适应性要考虑下述几方面：

（1）树脂的热稳定性

如PVC、POM等属热敏性材料，成型加工中易产生分解，对成型工艺要求较高。通常在加工中需严格控制温度，对PVC等物料还需加入热稳定剂、增塑剂等。

（2）树脂的成型原理

热塑性树脂受热熔融、流动，冷却后即可硬化成型，易于制得制品；而热固性树脂成型中伴随着交联固化反应，往往难以用熔融成型加工的方法，生产效率较低。

（3）树脂熔熔体粘度的高高低热塑性树脂一一般采用熔融融成型加工的的方法，熔体体粘度的高低低对成型影响响很大。对高高粘度物料（（如PC、PSU）成型型中需采用较较高的成型温温度和压力，，而粘度过高高（如UHMWPE、PTFE）则则难以用普通通的方法加工工，需用如冷冷压烧结等特特殊成型方法法。五、塑料材料料的经济适用用性经济适用性是是塑料选材中中的一个重要要因素，如果果选取的塑料料材料在性能能和加工方面面均能满足要要求，成本过过高也难以投投入生产，更更谈不上进入入市场，只有有物美价廉的的制品才能具具有市场竞争争力。塑料制制品的成本主主要包括原料价格、加加工费用、使使用寿命、维维护费用等。（1）原料价价格制品成本中原原料价格占的的比例最大，，约占注塑制制品的60%~70%，，挤出制品品70%~80%。而且且原料价格随随运输费用和和市场需求波波动较大，一一些塑料原料料的大致价格格区域如下表表。表塑料料原料价格区区域生产中在满足足制品性能的的前提下，应应尽量选择价价格较低的原原料，对于某某些性能要求求较高的制品品可通过改性性来加以弥补补。（2）加工费费用是制品成本的的重要组成部部分，应尽量量以低加工成成本来完成制制品。加工费费用主要包括括设备成本、加加工能耗和废废品废料等。生产中应尽量量选用现有设设备。如某厂要生产产农用大棚膜膜，可选用LDPE、LLDPE和和PVC树脂脂。如工厂现现有压延机，，则选用PVC；如有挤挤出机，则选选用LDPE、LLDPE。同时，塑料加加工方法多，，加工设备的的价格不同，，从减少投资资来看，应依次选择下列方法：真空吸塑、压压制成型、中中空吹塑成型型、挤出成型型、注塑成型型、压延成型型。加工能耗主要要是指在成型型加工中应加加热和提供动动力而对电能能的消耗。一般工程塑料成型前需进行行干燥处理，，成型后制品品易残留内应应力而要求进进行后处理，，相应能耗就会增加加；通用塑料较少需要干燥燥处理和后处处理，相应能耗较低。此外，成型加工温度度较高的塑料品种，，如PC、PSU、PPO等加工能耗也会增大大。塑料加工废料料产生率因成型型方法的不同同而不同，具体顺序如下：真空吸塑＞挤挤出吹塑＞注注塑＞压延＞＞压制＞挤出出其中真空吸塑产生生废料最多，如成型一次次性口杯废料料率高达30%。生产中中的废料应尽尽量重新利用用。以提高材材料的利用率率，减低材料料成本。（3）使用寿寿命对于非一次使用的的塑料制品，使用寿命的延延长就意味着着价格的降低低。如普通大棚棚一般使用一一季，长寿大大棚膜可使用用两季，尽管管后者的售价价是前者的1.5倍，但但在整个使用用寿命期限内内采用长寿大大棚膜价格却却降低了25%。选用合合适的塑料原原料，对塑料料进行稳定化化处理均可延延长制品的使使用寿命，但但制品的售价价往往会提高高。一、根据制品品的性能选材材1．制品的力力学性能对制品的力学学性能要从三三个方面考虑虑：一是受力的大大小，可分为中低低载荷和高载载荷；二是受力的类类型，有拉伸、压压缩、弯曲、、冲击、剪切切等；三是受力的性性质，包括固定载载荷和间歇载载荷。不同的的制品因受力力的情况不同同，对塑料材材料的力学性性能要求也不不同，见下表表。§根据制品品的性能和用用途选材表塑料制品品受力类型对对材料力学性性能要求（1）一般结结构零件主要包括螺母母、螺栓、垫垫片、支架、、管件、手柄柄、管件、手手柄、方向盘盘等，受力不大，一一般为固定载载荷，可选用HDPE、PP、HIPS及热固性树树脂；对力学性能要要求较高的特特殊场合可选用PA、、POM、PC及玻纤增增强塑料。（2）受间歇歇载荷作用的的制品如齿轮、齿条条、链轮、链链条、活塞环环、凸轮等。。这类制品要要具有较高的的抗弯、耐冲击击、耐疲劳性性，优良的耐耐磨性，一定定的耐热性，对有些场合合还要求有自润滑性，以此保证长长期使用中的的性能稳定。。常用材料有有PA、POM、PPO、PC、UHMWPE、PTFE、PEEK、PI及玻玻纤增强塑料料等。2．制品的热热性能塑料材料与与金属和陶陶瓷相比线线性膨胀系系数较大，，比热容和和热导率较较低，具有有优异的绝绝热性能，，特别是泡泡沫塑料被被广泛用作作绝热、保保温材料。。衡量制品品的耐热性性能好坏的的指标有热热变形温度度、马丁耐耐热温度和和维卡软化化点及Tg、Tm等，其中以以热变形温度度最为常用。。根据热变形形温度的大大小可把塑塑料的耐热热性分成四四种类型，，见下表所所示。表部分分塑料品种种的耐热性性3．制品的的其他性能能（1）制品品的化学性性能对一些大分分子中存在在酯基、酰酰酯基、醚醚基及硅氧氧基的塑料料，在酸、、碱和水存存在的环境境中，易发发生水解反反应。如PET不耐耐酸、碱及及高温水；；PA易吸吸湿，不耐耐酸；PF和UP不不耐碱。而PVC、PE、、PP及PS等树脂脂的耐酸、、碱、水性性均很好。。大分子主主链或支链链含有-CH3、-C6H5基团往往不不耐汽油、、苯、甲苯苯等非极性性溶剂。对于强氧化化剂（如浓硫酸酸、浓硝酸酸和王水等等）除PTFE外其他塑塑料品种几几乎均易受受到侵蚀。溶剂介质质的腐蚀主主要与塑料料的溶度参参数有关，，这在非晶晶塑料的选选用中尤其其重要。综合来看，，常用塑料料的耐化学学腐蚀性可可表示如下下。氟树脂＞氯氯化聚醚＞＞PPS＞＞PVC、、PE、PP＞PC、PET、POM、PA、、PSU、、PI＞PF、EP、UP在塑料防腐腐材料的实实际选用中中要针对介介质的种类类、状态、、浓度、温温度及氧化化性、视制制品的受力力及强度要要求，以及及成本和成成型加工等等各方面因因素，做出出综合评定定，最终选选取合适的的塑料材料料。（2）制品品的光学性性能表征材料光光学性能指指标常用透透光率、雾雾度、折射射率等。一般纯净的的无定形塑塑料，大都都无色透明明，结晶高高聚物的结结晶度愈大大透光性和和透明性愈愈差。但通过加入入成核剂和和拉伸等方方法改变结结晶结构可可获得透明明的结晶塑塑料制品，，如PET和PP双双轴拉伸薄薄膜等。除透明性外外，在选用用中还应注注意制品的的应用场合合和具体要要求，用于于光盘材料要求其性能能受环境影影响小，抗抗蠕变性能能好，具有有长期的力力学稳定性性；用于隐性眼镜则要求高度度稳定的光光学性能，，高吸水率率，高透氧氧性，卫生生无毒，生生理相容性性好，柔软软而有弹性性。常用透明塑塑料选用的的例子如下下表。表常用透透明塑料材材料的选用用举例（3）制品品的阻隔性性是指制品对对气体、液液体、香味味、药味等等具有的一一定屏蔽能能力，一般般用透过系系数来表征征，塑料的透透过系数越越小，阻隔隔能力越强强。几种阻阻隔性能较较好的塑料料品种的透透过系数及及其应用见见下表。表几种种塑料的透透过系数及及其应用举举例（4）制品品的电性能能塑料都是优优良的电介介质、介电电常数较小小，但不同同塑料介电电常数也有有明显差别别。非极性塑料料介电常数在在1.8~2.5之之间，如PE、PP、PS、、F4；弱极性塑料料在2.5~3.5之之间，如PMMA、、PBT、、PET、、PC；极性塑料在3.5~8之间，，如PVC、PF、、PA等。。作为绝缘电线电电缆等为减少能能量损耗宜宜选用介电常数较较小的塑料品种种，用作电容器则可选用介电常数稍稍大的品种，目目前常用于于电容器的的是双向拉拉伸PP和和PET薄薄膜。作为绝缘材材料一般电电阻率应大大于1010Ω·cm。。塑料材料料的电阻率率绝大多数数符合绝缘缘材料的要要求，被广广泛用作不不同用途的的电绝缘材材料。一般用途电电线电缆可选用PVC，对于于高频高压场场合需要选用电电阻率高、、介电常数数小、高介介电强度的的PE和PE-Cl，硬质制件可选用HDPE、PP、PTFE、PI等；作为电工类绝缘缘材料和制制品（如闸盒、、继电器、、接触器、、封装材料料等）要求求有较高的的介电强度度、耐电弧弧性和耐热热性，一般般选用热固固性塑料，，常用氨基基塑料、酚酚醛塑料和和环氧塑料料等；在电子工业对各种元器件除电气性能能要求外，，还对力学学性能、耐耐热性和成成型加工性性能有较高高的要求，，可根据具具体情况选选用，常用用的塑料品品种有PP、PC、、POM、、PET、、PBT、、PSU、、PPS、、PI、PTFE等等。（5）制品品的燃烧与与阻燃性塑料是有机机化合物，，分子内含含有大量碳碳、氢等可可燃元素，，有些品种种易燃，阻阻燃性差。。但大分子子结构中若若含有卤素素及氮、磷磷、硫等原原子或主链链结构中含含有芳环类类则材料具具有一定的的阻燃性或或自