塑料材料基础知识简介

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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主要成分是合成树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量的40％～100％。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料塑料材料的种类按成型性能/受热冷却时形态分为：热塑性塑料和热固性塑料1、热塑性塑料：又分为结晶性塑料和无定形塑料

定义：加热时软化和熔融，冷却后能保持一定的形状，再次加热时又可软化和熔融，具有可塑性。因此，塑料加工过程中产生的边角料可再次利用热塑性塑料：PP、PBT、PS、ABS、PC、POM、PC、PPO等2、热固性塑料：在固化后加热时，不能再次软化和熔融，不再具有可塑性（线性分子转变成体形分子）。因此，热固性塑料一旦损坏便不能再回收利用。热塑性塑料：环氧塑料/EP、酚醛塑料等；二次加热成型塑料材料的种类按照塑料用途分类：1、通用塑料——价格低、性能差、产量大，使用广泛；Eg：酚醛塑料（PF）、氨基塑料、PVC、PS、PE、PP等六大类；2、工程塑料——性能指标/等级高、多种材料复合而成可取代金属；工程塑料：在工程技术中作为结构材料的塑料，这类材料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高。常用的有：PA、PC、POM、ABS、PPO、PTFE、PSF等；3、特种塑料——“功能材料”，经过材料改性后某一制定性能优越；Eg：导磁材料、医用高分子、光敏材料、珠光材料（CPP）等；合成树脂粘结作用增强材料、填料及表面处理助剂成本、强度润滑剂加工性着色剂抗老化性抗氧、抗紫外、耐水解等阻燃剂、增塑剂等塑料材料的组成理解：塑料与树脂的区别及其应用意义塑料—基体、助剂复合；树脂—单个高聚物；材料选择的三个原则三个基本原则：使用性能原则

力学性能：机械性能、耐热、防火等

物理性能：密度、熔点、热膨胀性

化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性

工艺性能原则：生产效率经济性原则：材料价格、加工费用、是否成熟原料、根据产品定位差异化选材

选择材料时，首先应当明确材料的使用要求，这些要求应当基于：A零件的工作条件；B失效分析塑料的基本特点（优点）可根据需要随意着色，或制成透明制品金属和玻璃陶瓷则要繁琐的多

易加工/成型塑料加工到熔点以上温度变成流体/熔融态可塑成各种形状，生产效率与不锈钢等金属、玻璃陶瓷等无机材料相比生产效率，成品率更高；例:豆浆机杯体（塑料、不锈钢、玻璃）生产过程中，往往是塑料件生产的更快；不生锈、不易腐蚀塑料一般耐各种化学药品的腐蚀，不会像金属那样容易生锈或受到腐蚀例：水管接头用PSU\PPS等材料取代铜接头，有效防止水造成的金属生锈；绝缘性好生产成本低尽管原料本身比较贵，但是密度小，易于加工，设备费用比较低廉，所以能降低产品成本。塑胶材料的电绝缘性优

例：绝缘件除少数用陶瓷制成外，大部分用塑胶材料制得；塑料的基本特点（缺点）耐热差，易燃烧与金属及玻璃陶瓷制品相比，塑料耐热性是制约其应用的最重要方面：温度高，则容易变形，大部分塑料容易燃烧，并放出有毒气体；易老化/耐候性差制品光泽、强度都会在紫外光、热、氧及大气作用下发生老化，时间长了受负荷还发生蠕变或松弛情况，导致变形或紧固件松动性能随温度波动大无论是高温还是低温，尤其机械性能会发生比较大的变化，给使用带来麻烦，因此使用塑料时，一定要经过最高和最低使用温度的验证；机械强度低同样大小的零件，机械强度比金属低很多，尺寸稳定性差易腐蚀易受特殊化学品侵蚀尤其在高温下/长时间接触塑料的物性表解读塑料的长期特性与蠕变

在设计部件时，通常会计算出最大形变量，因为形变会影响部件的功能。当部件持续或长期受到应力的作用，其形变程度会比根据短期特性预测的值要大。塑料比大多数金属材料表现出更大的非线性。当一根棒状塑料受到持续应力的作用时，其尺寸会由于受应力的作用而产生变化。载荷瞬时的尺寸变化可通过弹性模量估算出。如果持续施加应力，尺寸会继续改变。这种连续对应力的反应通常称为蠕变，可通过测量应变随时间的变化而得到。拉伸蠕变——在恒定拉力作用下，样件应变ε随时间的变化；

理解：抗蠕变性能是表征材料长期使用性能的重要指标。塑料的物性表解读塑料的几个重要热指标塑料的耐热性是反映温度与变形量关系的特性，耐热性对塑料来说特别重要。重点理解5个方面：热变形温度、维卡软化点、玻璃化转变温度、UL黄卡与长期热性能；热变形温度塑料热变形温度试验原理是将塑料试样浸没在一种等速升温的液体传热介质中，在简支梁式的静弯曲负荷下，测定弯曲变形达到规定值时的温度。维卡软化点是测定塑料在液体传热介质中，在规定的负荷作用和等速升温的条件下，试样被1mm2压针头压入1mm深时的温度。塑料的物性表解读玻璃化转变温度

一般情况，塑料受热后刚度会逐渐降低，直到转变为橡胶态，从玻璃态转变为黏流态（橡胶态）的温度称为玻璃转化温度，即Tg。在玻璃化转变温度前后，其许多性能发生了根本性的变化，包括比热、折射率、模量等。

结晶塑料和非结晶性塑料模量在Tg前后的变化：

无定形塑料一般不能在高于Tg的条件下使用；结晶塑料一般是经过增强的，可以在高于Tg而低于熔点情况下使用；

Tg可使用DSC（差示扫描量热仪)测得。△W=dQ/dt=dH/dt

识别UL黄卡参数公司名称UL黄卡号塑料种类、名称塑料材料颜色材料厚度材料防火等级热变形温度塑料牌号RTI的含义RTI是RelativeThermalIndex（相对热指数）的缩写，是塑料的一个指标。具体测试方法和规定请见UL94标准。RTI是UL保证材料使用的最高温度，单位为℃。有时也只标注为TI（保证温度）。RTI有三个指标:Elec：Electrical，

Imp：Impact，

Str：Stress，Elec表示对于电气特性的热指数Imp表示有冲击负荷时的热指数；Str表示静态载荷下的热指数

注：RTI是UL保证材料长期安全使用的最高温度。塑料的物性表解读与注塑有关的主要物理特性流动性熔体流动速率吸水率与挥发份含量收缩率：一般无定形塑料原料的收缩率小于1%，而结晶性塑料的收缩率则大于1%，结晶性塑料具有后收缩现象，需在24小时后测量其尺寸。熔点

理解：塑料制品在固化后并非刚形体，脱模后有一定的弹性回复；厨房小家电常用的几种塑料塑料名称代号特征应用（注塑）聚丙烯别名：百折胶PP物化性能：无毒，无臭，无味。原料收缩率：1.4%-1.8%；密度：0.9g/cm3,轻质塑料。对水特别稳定，吸水率极低。燃烧火焰上端黄色，下端蓝色，少量黑烟，熔融滴落。优点：1.价格低；2.密度低，耐疲劳性非常好；3.在水中，机械性能几乎不受影响；4.被公认为，食品安全性最高的塑料，耐蒸汽消毒性好；5.加工时无需干燥；缺点：0℃以下易变脆；尺寸稳定性差，为结晶型塑料，存在严重成型后收缩，易产生收缩痕；与铜长期接触易老化，试验证明，在接触铜的情况下150度条件下不到20小时就开始分解；抗划伤性差，表面油漆粘合性差；耐候性差；

对PP在家电上的应用来说，最难实现的是耐划伤性、抗冲击性和高光泽三个条件同时满足，即使改性也总有一方面与其它塑料相比有明显不足。豆浆机下盖

电水壶杯体

厨房小家电常用的几种塑料塑料名称代号特征应用（注塑）丙烯腈、丁二稀、苯乙烯ABS物化性能：收缩率：0.5%-0.7%；密度：1.06g/cm；燃烧火焰为黄色，软化烧焦。优点：1.易加工（电镀、喷油、印刷）2.表面硬度高，表面光泽度高，冲击强度高；3.尺寸稳定性好，基本不存在后收缩，不容易出现缩痕；缺点：1.耐热性差；2.加工白色产品时特别容易出现黑点；3.耐候性差，阳光下稍晒便出现变色情况；4.价格与PP相比，较贵；

对ABS在家电中的应用来说，耐热差是制约性因素，纯的ABS原料，耐热一般超不过100度；针对这种情况，人们开发出PC/ABS合金，综合性能好，但因价格昂贵，只能在高档机上使用。豆浆机上盖、手柄

电磁炉上盖厨房小家电常用的几种塑料塑料名称代号特征应用（注塑）聚酰胺，又称尼龙PA物化性能

耐油、耐磨、耐腐蚀、自润滑；加玻纤可做开关杠杆

成型收缩率：0.6-1.6%范围较大;燃烧火焰蓝色，上端黄色，熔融起泡。优点1.耐疲劳性好（尤其加玻纤，常制作轴、轮）；2.耐化学药品性好；3.一般有良好的冲击强度；4.耐磨性好；缺点：1.易吸水，吸水后易变形；成型后存在后收缩，尺寸稳定性差；但也有好的牌号：1）EMSGRIVORYHT1V-5H1FWA甚至可以取代PPS2）EMSTR55可用于豆浆机杯体1.PA根据合成单体不同，有很多种型号，性能差别较大，通常指的是PA6及PA66及其改性产品；2.吸水及尺寸稳定性是制约其应用的主要因素之一。典型例：(豆）电机支架、档环

厨房小家电常用的几种塑料塑料名称代号特征应用聚碳酸酯PC物化性能：非结晶性，高透明；收缩率：0.5%-0.8%；密度：1.2g/cm立方；燃烧黄黑色烟，黑烟碳飞扬，熔融起泡。优点：1.高透明；2.韧性很好，即使在-20℃也是如此，被用作防弹玻璃；3.可经受蒸汽消毒；4.至少120度仍然保持良好的机械性能；5.自身有一定的阻燃性，且加工时尺寸稳定性好；缺点：1.耐疲劳性差；2.易水解，60°C以上长时间浸放在水中机械性能下降；3.易被烃类化合物及碱腐蚀，易产生内应力导致开裂；问题和注意事项:

加工过程的残留应力和应力开裂（要求高时需退火）；耐弯曲疲劳强度较差；碱性环境使用强度降低很快；很多有机溶剂可使其溶胀并导致开裂；本身吸水很少，但高温时对水比较敏感,强度下降，注塑前材料干燥，通常120度4小时.常用作豆浆机杯体、压力锅旋钮及灯罩厨房小家电常用的几种塑料塑料名称代号特征应用（注塑）聚甲醛,又称赛钢，夺钢POM物化性能：收缩率均聚2.2%；共聚2.7%，耐蘑、耐水、耐腐蚀，尺寸稳定；密度：1.42g/cm立方燃烧火焰上端黄色，下端蓝色，熔融滴落。优点1.耐疲劳性是热塑性塑料中最好的，可耐折107次；2.与其他塑料相比在较宽的温度范围内蠕变小；3.耐磨性好，具有自润滑性及低摩擦系数；4.长期在高温环境下使用时力学性能变化不大；缺点：1.热分解与熔融温度接近，不易加工；加工不良时所释放的气体对人体有毒；2.氧指数在塑料中最小，非常容易燃烧；成型收缩大；3.相对其它塑料，密度大；热稳定性差，高温分解；炮筒温度不可过高，一定注意不要大机注小件。丙酮对其有一定的侵蚀；离火继续燃烧，上黄下蓝火焰，刺鼻气味。(豆）微动开关杠杆聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT物化性能：一般材料收缩率在1.5%～2.8%之间。含30%玻璃添加剂的材料收缩0.3%～1.6%之间。在高温下易发生水解。阻燃，离开火焰马上熄灭，燃烧相似PC。优点：1.即使在高温下也具有比较好的耐蠕变性能；2.优良的耐高温性能；缺点：1.易受沸水侵蚀，当长时间浸泡高温热水中，水解；但在低于60℃热水中，可长期连续使用；2.部分溶剂对PBT有侵蚀，会被芳烃、醋酸、醋酸乙酯溶胀；强酸、强碱和苯酚可以使PBT破裂；增加玻纤可使耐化学品性增强；3.纯PBT缺点明显：对缺口很敏感，而且收缩率比较大；4.不易被溶剂粘合；(豆）耦合器、蜂鸣器外壳厨房小家电常用的几种塑料聚苯醚，又称聚苯撑氧PPO（MPPE）物化性能：

收缩率约0.3-0.8%燃烧有浓黑烟，熔融，离火马上熄灭。优点：1.耐水蒸气及尺寸稳定性好，介电性能居所有工程塑料之首（其介电常数和介电损耗角正切是工程塑料中最小的，且几乎不受温度、湿度及频率数的影响。其体积电阻率是工程塑料中最高的）；2.硬度比PC、POM、PA高，蠕变性小；3.对酸碱几乎不起作用；缺点：1.价格高；2.成型流动性差，单与PS相容性好，通常为两者改性产品；3.颜色方面有限制，白色产品时间长即使在室温下也会变黄，有应力开裂的倾向

注意：潮湿、有负荷，又有电绝缘性要求的场合（豆）插座厨房小家电常用的几种塑料改性塑料的介绍改性塑料,是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工,提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。通过改性的塑料部件不仅能够达到一些钢材的强度性能，还具有质轻、色彩丰富、易成型等一系列优点，因此目前“以塑代钢”的趋势在很多行业都显现出来，而现阶段要找出一种大规模替代塑料制品的材料几乎是不可能的。改性塑料是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。而塑料改性技术—填充、共混和增强改性更是深入几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程。从原料树脂的生产到从多种规格及品种的改性塑料母料，为了降低塑料制品的成本，提高其功能性，离不开塑料改性技术。普通的塑料往往会有它自身的特性和缺陷，改性塑料就是给塑料改变一下性质，基本的技术包括：

1、增强：用玻纤给塑料的强度改变一下。

2、填充：给普通塑料填充一些矿物质，使塑料的性质得到改变。

3、增韧：给普通塑料加入一些增韧剂使得这些塑料可以韧性很强，改性后的产品：铁轨垫片。

4.阻燃：给普通塑料树脂里面加阻燃剂,即可使塑料具有阻燃特性.一般阻燃剂有溴+锑系,P系,N系,还有无机阻燃体系.

5.耐寒：一般指塑料在低温下的耐寒能力,由于塑料固有的低温脆性,使塑料在低温下变脆,所以像汽车里面的塑料件,一般要求耐寒.改性塑料的介绍

改性塑料的改性技术简介

增强技术

纤维增强是塑料改性的重要方法这一，镁盐晶须和玻璃纤维均能有效地提高聚丙烯的综合性能。以玻璃纤维增强的聚丙烯具有较低的密度，低廉的价格以及可以循环使用等优点，目前正逐步取代工程塑料与金属在汽车仪表板，汽车车身和底盘零件中的应用：与玻璃纤维相比，镁盐晶须的模塑制品具有更高的精度，尺寸稳定性和表面光洁度，适用于制备各种形状复杂的部件，轻质高强度阻燃部件和电子电器部件。作为一种改性剂，镁盐晶须能大幅度提高聚丙烯的强度，刚度，抗冲击和阻燃性能。因此，镁盐晶须和玻璃纤维在聚丙烯改性中的应用越来越受到重视。改性塑料的改性技术简介

增韧技术

矿物质增强增韧是最为普遍的改性途径之一。向聚丙烯原料中添加的矿物质通常是碳酸钙，滑石粉，硅灰石，玻璃微珠，云母粉等。这些矿物质不仅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的机械性能和冲击韧性，降低聚丙烯材料的成型收缩率以加强其尺寸稳定性，并且由于矿物质与聚丙烯基体在成本上的巨大差别，可以大幅度降低聚丙烯材料的成本。矿物质增强增韧聚丙烯是所有改性聚丙烯材料在家用电器中应用最广泛的一种。目前，波轮洗衣机和滚筒洗衣机的内筒一般使用的都是矿物质增强增韧聚丙烯材料，以代替早期的不锈钢内筒。聚丙烯材料经矿物质增强增韧后，可克服其原有的强度不足，光泽度不好，收缩太大等问题。目前，这种改性聚丙烯除了用于制作洗衣机的内筒以外，还被用于制作波轮和取衣口等部件，仅海尔集团对其每年的用量就在1700吨左右(每个洗衣机内筒约重2kg)。这种材料的矿物质添加量高达40%，其拉伸强度达33Mpa，断裂伸长率可达90%以上，缺口冲击强度约为10KJ/m2。微波炉的很多部件也采用矿物质增强增韧聚丙烯材料制造。由于矿物质的加入，可以在聚丙烯材料本身较高的耐热温度的基础上，使其耐热温度进一步得到提高，以适应微波炉对高温的要求。例如，微波炉门体的密封条，微波炉扬声器喇叭口，喇叭支架等都采用了这种改性的聚丙烯材料。冰箱上的搁物架现在也基本采用了矿物质增强增韧聚丙烯材料，由于与玻璃面板可进行整体注塑，从而很好地解决了原来ABS材料的面板沁水问题。改性塑料的改性技术简介

增韧技术

新型高填充玻纤改性塑料，它可克服常规玻璃纤维增强热塑性塑料的缺陷。这种材料的基体是高温热塑性塑料如液晶聚合物，聚醚砜，聚醚酰亚胺和聚苯硫醚。在玻纤填充量在80%时，改性材料但仍能操持良好的可加工性。用新材料生产的部件具有耐磨损和耐温变的良好特性。这种新材料可与塑料和金属粘合，适用于表面摸塑设备加工，潜在的应用包括汽车和燃料系统部件，轴承，电子零部件，抗刮伤外壳等，这种玻璃增强物的辅加效益是阻燃性好，能回收利用，高度耐热和尺寸稳定等共混与塑料合金技术塑料共混改性指在一种树脂中掺入一种或多种其他树脂（包括塑料和橡胶），从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。氟塑料合金是采用国内现有的超高分子量聚全氟乙丙烯（FER）为主要原料，与四氟乙烯加填料直接共混，用物理方法制造的，此材料性能超过了世界公认的“塑料王”聚四氟乙烯改性塑料的改性技术简介

纳米复合技术和热塑性弹性体技术科研人员发现，当微粒达到纳米量级时会出