产品结构设计要掌握的常用塑料材料特性(一)

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塑胶的定义

塑胶在日常生活中的应用越来越广泛，已经逐渐取代了部份的金属、纸、木质品。

所谓塑胶，是由分子量非常大的有机化合物组成或由以其为基本成分的各种材料，以热压力等使之具有流动性而成形为最终的固体状态者，称之为塑胶。

塑料是以合成树脂为主要成分，加入或不加入其他添加剂而制成的一种人工材料，塑料的主要成分是合成的或者天然的高分子化合物，即聚合物。

合成树脂即聚合物，添加包括填充剂、着色料、增塑料、稳定剂、润滑剂等。

合成树脂决定塑料的定型（热塑性或热固性）和主要性能，如机械性能物理性能化学性能电性能等。

合成树脂在塑料中的比例一般不低于40%。

一．塑胶的通性

比重轻（比重为0.9~2）,坚固耐用,是良好的绝缘体,耐蚀性强，且不生锈,成形容易、生产率高,原料丰富、价格低,色彩鲜明，着色容易,主要原料为煤、石油等化工产品。

塑胶的分类：

1.热塑性塑胶（thermo Plasties）

是指可以多次重复加热变软、冷却结硬成形的塑料，其耐热性较差它又可分为结晶形与非结晶形，结晶是指分子规则地排列集成。

2.热固性塑胶（thermosething Plasties）

在加热时起初会被软化而具有一定的可塑性，但随着加热的进行，塑胶中的分子不断化合，最后固化成型，也不熔于熔剂的物质。

按用途又可分为通用塑料，工程塑料，热塑性弹体。

通用塑料：

一般作为非结构性材料使用，其产量大价格相对低廉性能一般，多用于制作日用品，如：PE、、PP、PVC、PS、PMMA、EVA等。

工程塑料：

泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。其机械性能、电气性能，对化学环境的耐受性，对高温、低温耐受性等方面都具有较优异的特点，能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、锌、部份合金钢或其他材料使用，常见的有ABS、PA、PC、POM、PMMA、PU、PSU、PPO、PTFE等，其中前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。

热塑性弹体即指橡胶。

为满足某些特别的塑料，加强现有的性能，降低成本等需要，近年来产生的一些掺混工程聚合物，PC/ABS、PC/PBT、PPO/PS。

按塑料的透光性分为：透明透光率在88%以上的塑料为透明塑料，如：PMMA、PC、PS、Z-聚脂等。

半透明的有 PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF等。不透明塑料有 POM、PA、ABS、HIPS、PPO等。

热性塑料的成型方法包括注射成型，挤出成型，吹塑成型，吸塑成型等。

收缩率计算：Q实—实际收缩率，%；Q计——计算收缩率，%；a—塑件在成型温度时的单向尺寸，mm；

b——塑件在室温下的单向尺寸，mm；c——模具在室温修下的单向尺寸，mm；

Q实=（a-b）/b； Q计=（c-b）/b

流动性好的塑料有：PA PE PS PP等；流动性一般的有：ABS PMMA POM 等；较差的有:PC PVC PPO PSF

结晶性塑料分为不透明或半透明，非结晶为透明。

常用的塑料主要有ABS 、AS 、PC 、PMMA 、PS 、HIPS 、PP 、POM 等，其中常用的透明塑料有 PC 、PMMA 、PS 、AS 。高档电子产品的外壳通常采用 ABS+PC ；显示屏采用PC ，如采用PMMA 则需进行表面硬化处理。日常生活中使用的中底挡电子产品大多使用HIPS 和ABS 做外壳，HIPS 因其有较好的抗老化性能，逐步有取代ABS 的趋势。

表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS 、HIPS 、PC 料都有较好的表面处理效果。而PP 料的表面处理性能较差，通常要做预处理工艺。

塑料之最：PS 最理想的高频绝缘材料；ABS 所有塑料中电镀性能最好的；PC 耐冲击性是塑料之冠；PP 常用塑料中最轻的，在通用塑料中耐热性最好的；PE 世界上产量最大的塑料；PA PA66在尼龙中最常用，强度最高，PA6具有最佳的加工性能；PVC 刚性PVC是使用最广泛的材料之一；POM 耐疲劳性是所有塑料中最好的；PMMA 最优秀的透明度；

二．常用塑胶的性质及用途密度/（g/cm3）收缩率%

**ABS 1.04~1.06g/cm3 收缩率0.4~0.7% 俗称超不碎胶

ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。易加工性，表面光洁性，热稳定性，几何稳定性，抗冲击良好性，绝缘性好，耐酸碱性，低蠕变性，硬度高，刚性好，价格较低，耐侯性较差，热性能不够好，流动性一般，收缩率小，表面易镀金属，耐疲劳和应力开裂，高韧性。

ABS树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面，ABS管材、ABS卫生洁具、ABS装饰板广泛应用于建材工业。此外ABS还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。　　

ABS树脂广泛应用于汽车工业.电器仪表工业和机械工业中,常作齿轮,汽车配件,挡泥板,扶手,冰箱内衬,叶片,轴承,把手,管道,接头,仪表壳,仪表板,盆安全帽等:在家用电器和家用电子设备的应用前景更广阔,如电视机,收录机,冰箱,冷柜,洗衣机,空调机,吸尘器和各种小家点器材:日用品有鞋,包,各种旅游箱,办公设备,玩具及各种容器等,低发泡的ABS能代替木材,适合作建材,家具和家庭用品

ABS在汽车内饰的要求条件：汽车内饰追求的重要目标包括美观、低气味、机械性能、耐热、耐候等。

成型性能

1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.

2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.

3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

**PE 0.91～0.96g/cm3收缩率 1.5~3.5%

聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。耐酸碱及化学溶剂性良好，流动性好，良好的绝缘性，表面易吸尘，脆化温度低（-75 C°），白色半透明，易发生环境应力开裂，柔韧性好。

用途十分广泛，主要用来制造薄膜、包装材料、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。

高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等

中低、压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。

成型性能

1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形.

2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统.

3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤.

4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.

5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂.

种类

（1） LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯可以采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、涂层和合成纸等。

（2）LLDPE：线形低密度聚乙烯通过注塑、挤出、吹塑等成型方法，生产薄膜、日用品、管材、电线电缆等。

（3）MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂

（4）HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯采用注塑、吹塑、挤塑、滚塑等成型方法，生产薄膜制品、日用品及工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带，绳缆、鱼网和编织用纤维、电线电缆等。

**PP 0.85~0.91g/cm3 收缩率1.8~2.5%加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。

百折胶，刚硬，耐弯曲，韧性好，抗疲劳，质轻，高温下仍有良好的力学性能，耐酸碱及化学溶剂性良好，流动性好，绝缘性良好，耐侯性差，0C°易变脆，抗应力开裂。

汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。

成型性能 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.

2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.

3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形

4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.

**PVC 1.38g/cm3 收缩率:0.2~0.6%

耐酸碱及强氧化性溶剂好，几何稳定性，高强度，耐侯性好，收缩率小，较脆，高温易分解，流动性差，不易燃。力学性能,电性能优良,化学稳定性好,但软化点低.

PVC材料用途极广，具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蚀，绝缘等良好特点，主要用于制作：普瑞文pvc卡片；pvc贴牌；pvc铁丝；pvc窗帘；pvc涂塑电焊网；pvc发泡板、pvc吊顶、pvc水管、pvc踢脚线等以及穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋等方面。在我们的日常生活领域中处处可见到PVC产品。PVC被用来制作各种仿皮革，用于行李包，运动制品，如篮球、足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。

成型性能

1.无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥.模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角.模具须冷却,表面镀铬.

2.极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度范围小.

3.采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料.好不带镶件,如有镶件应预热.

**PS 1.04~1.08g/cm3 收缩率 0.4~0.7%

电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃PMMA。

尺寸稳定性好，热稳定好，绝缘性好，耐酸碱，易加工，表面光洁度好，流动性好，收缩率低，硬度好高，透明度好，冲击性能较差，吸湿性低，质轻，价格低。

适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。

成型性能

1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型.

2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.

3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热.

**HIPS工程塑料密度为1.05g/cm3 乳白色不透明珠粒

具有较高的冲击强度和韧性，可任意着色，成型加工性、抗化学腐蚀性、电性能也好，经橡胶改性了聚苯乙{HotTag}烯，虽然冲击强度和韧性有很大的提高，但拉伸强度、弯曲、硬度、耐光和热稳定性比均聚物有所下降。

抗冲级聚苯乙烯由于含有橡胶成分，其冲击强度比GPPS高5~10倍，使聚苯乙烯的应用范围扩大了，目前已部分代替了价贵的ABS材料。HIPS为PS的改性材料，分子中含有5-15%橡胶成份，其韧性比PS提高了四倍左右，冲击强度大大提高(高抗冲击聚苯乙烯）,已有阻燃级、抗应力开裂级、高光泽度级、极高冲击强度级、玻璃纤维增强级以及低残留挥发分级等。

通用级聚苯乙烯，可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装饰品、果盘、光学零件（如三棱镜、透镜）透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件，电频电容器薄膜，高频绝缘材料、电视机等集装箱、波导管，化工容器等。悬浮聚合树脂可制成不同密度的泡沫塑料，用作绝热、隔音、防震、漂浮、包装材料，软木代用品，预发泡体可作水过滤介质及制备轻质混凝土，低发泡塑料可制成合成木材做家具等。

高抗冲击级聚苯乙烯（HIPS）可注塑或挤塑成各种制品，适合家电产品外壳，电器用品、仪器仪表配件、冰箱内衬、板材、电视机、收录机、电话机壳体、文教用品、玩具、包装容器、日用品、家具、餐具、托盘、餐具、结构泡沫制品、一次性用品、仪器仪表、家用电器和娱乐用品以及建筑行业。阻燃级（UL V－0和 UL 5－V），抗冲击聚苯乙烯已有生产并广泛用于电视机壳、商用机器和电器制品。计算机的外壳就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯，包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。