常州普威復(fù)合材料科技有限公司

熱可塑性材料可分為兩大類：非結(jié)晶性和半結(jié)晶性。非結(jié)晶性聚合物是本來(lái)就具有透明性的材料，以未增強(qiáng)級(jí)為主。半結(jié)晶性聚合物是不透明的，通常會(huì)摻混某些添加劑，諸如玻璃纖維、礦物和抗沖擊改性劑。超高性能聚合物在該領(lǐng)域中具有某些更高的材料性能，它既可以是非結(jié)晶性也可以是半結(jié)晶性。它們通常以各自優(yōu)異的綜合性能進(jìn)行界定。

典型特性

在選用高性能塑料時(shí)，了解塑料的本質(zhì)、其特性和相應(yīng)的測(cè)試方法是很重要的。只有具備了這些知識(shí)，您才能夠評(píng)估某種特定樹脂的優(yōu)點(diǎn)和局限性，從而決定該樹脂是否符合您的應(yīng)用要求。以下論述將幫助對(duì)塑料不熟悉的設(shè)計(jì)工程師了解并掌握這些知識(shí)在選材過(guò)程中的重要性。本論述并不詳盡，僅作為初步參考。

熱學(xué)特性

材料在高溫下可靠的工作性能通常是設(shè)計(jì)者考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素。熱學(xué)特性為材料高溫環(huán)境中表現(xiàn)的兩個(gè)重要方面提供了參考依據(jù)。**個(gè)方面是熱量給塑料帶來(lái)的即時(shí)軟化效應(yīng)。這種效應(yīng)限制了塑料所處的環(huán)境溫度，甚至只是暴露很短的時(shí)間。第二個(gè)方面是材料的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性。由于長(zhǎng)期處于高溫下會(huì)導(dǎo)致材料特性下降，因此了解長(zhǎng)期熱環(huán)境對(duì)您應(yīng)用中至關(guān)重要的材料特性所產(chǎn)生的影響是非常必要的。

熱變形溫度（HDT）是對(duì)塑料在高溫承載下工作能力的相對(duì)量度。在這個(gè)溫度和 1.8 MPa 的載荷下，樣條產(chǎn)生特定的形變。一般認(rèn)為，最高工作溫度須比熱變形溫度低 5-10∶。

相對(duì)熱指數(shù)（RTI）是對(duì)塑料在高溫下持續(xù)工作能力的相對(duì)量度。該指數(shù)定義為一個(gè)溫度，在該溫度下材料在空氣中暴露 100,000 小時(shí)后保持 50% 的指定特性。本手冊(cè)中給出的相對(duì)熱指數(shù)的數(shù)值是基于拉伸強(qiáng)度的保持。相對(duì)熱指數(shù)（RTI）可作為考慮最高連續(xù)使用溫度時(shí)的保守依據(jù)。針對(duì)時(shí)間要求不長(zhǎng)的應(yīng)用，根據(jù)需求可提供備有 5,000 小時(shí)和 10,000 小時(shí)的相對(duì)熱指數(shù)（RTI）數(shù)值的數(shù)據(jù)表。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是指這樣一個(gè)溫度，到達(dá)該溫度時(shí)聚合物特性發(fā)生顯著變化，聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為橡膠態(tài)。對(duì)于無(wú)定形聚合物，該溫度一般比熱變形溫度（HDT）高 10∶ 左右，通常作為材料短期使用的溫度上限。半結(jié)晶性聚合物在達(dá)到這個(gè)溫度時(shí)會(huì)損失部分剛性，但在材料熔點(diǎn)以下仍保持可以使用的特性。

熔點(diǎn)（Tm）是指使半結(jié)晶性聚合物內(nèi)結(jié)晶區(qū)域軟化的溫度。熔點(diǎn)通常表示半結(jié)晶性聚合物的保持固體形態(tài)絕對(duì)溫度上限。

力學(xué)特性

由于多數(shù)的應(yīng)用都會(huì)處于某種程度的力學(xué)載荷下，懂得材料在載荷影響下產(chǎn)生的變化是很重要的。設(shè)計(jì)工程師常常通過(guò)改變截面厚度來(lái)改變部件的承載能力或負(fù)載下的形變。拉伸強(qiáng)度可通過(guò)固定試樣的一端、以特定的速率在另一端加載直到試樣屈服或斷裂為止的過(guò)程來(lái)測(cè)量。

延伸率是試樣在屈服或斷裂前能被伸長(zhǎng)多少的量度。延伸率高說(shuō)明材料有韌性、易延展。延伸率低通常說(shuō)明材料有剛性和脆性。由于加入了玻璃纖維，玻璃纖維增強(qiáng)材料一般表現(xiàn)出低的伸長(zhǎng)率，因而低的伸長(zhǎng)率數(shù)值并不總表示脆性。撓曲模量可通過(guò)向由兩點(diǎn)支撐著的試樣中部加載測(cè)得。該模量定義為應(yīng)力/應(yīng)變曲線的斜率，是剛度或硬度的有用指標(biāo)。

在進(jìn)行材料對(duì)比時(shí)，若滿足同樣的承載能力要求，則材料的拉伸強(qiáng)度越高，所需的截面厚度越小。類似地，在同樣的形變下，若材料的撓曲模量越高，則所需的截面厚度越小。對(duì)于有一些應(yīng)用，考慮到注塑工藝的實(shí)際情況，截面可能已經(jīng)采用了最小的厚度，這時(shí)相對(duì)強(qiáng)度可能不在考慮因素之內(nèi)。耐沖擊性大致可定義為材料遭受物體擊打或墜落到堅(jiān)硬表面上時(shí)抗破損的能力。伊佐德（Izod）沖擊是評(píng)估材料此種特性最為常用的實(shí)驗(yàn)方法，該實(shí)驗(yàn)可使用有缺口或無(wú)缺口的樣條。

無(wú)缺口伊佐德（Izod）沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果能很好地反映材料的實(shí)際耐沖擊性。結(jié)果為 NB 表明在實(shí)驗(yàn)條件下試樣沒(méi)有破損。缺口伊佐德（Izod）沖擊實(shí)驗(yàn)用來(lái)檢測(cè)當(dāng)表面有劃痕或缺口時(shí)材料的開裂趨勢(shì)。若在一種材料上測(cè)出高的無(wú)缺口伊佐德（Izod）值和低的缺口伊佐德（Izod）值，則表明這是一種具有高缺口敏感度的韌性材料。當(dāng)考慮使用這類材料時(shí)，很重要的一點(diǎn)是要容許所有拐角處的半徑盡可能的大。

電特性

大部分塑料都是良好的電絕緣體。這里所列出的電特性— 介電強(qiáng)度、體積電阻率和表面電阻率 — 提供了關(guān)于材料作為電絕緣體能力方面的基本信息。含有大量碳纖維或碳粉的材料牌號(hào)通常不適合于這一類的應(yīng)用。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)主要功能為電絕緣的塑料部件時(shí)，在最終選定材料之前，必須考慮其它若干電特性。

一般特性

減輕重量是推動(dòng)許多用塑料取代金屬應(yīng)用的主要原因。比重，即樹脂的密度除以水的密度，可以用來(lái)估算一個(gè)部件的重量。比重最小的材料可以造出最輕的部件。比重還會(huì)影響部件的材料成本。以單位重量計(jì)，用比重較小的材料可以造出比用比重大的材料更多的部件。

吸水性可通過(guò)分別稱量部件在水中暴露 24 小時(shí)之前和之后的重量測(cè)得。吸水性可造成材料尺寸和特性的變化，且不同材料受影響的形式不同。雖然一般來(lái)說(shuō)需要低吸水性，但要特別關(guān)注吸水對(duì)材料性能的影響，而不僅僅是考慮所吸入的絕對(duì)水量。

化學(xué)相容性

暴露在化學(xué)環(huán)境中會(huì)影響材料的工作性能，對(duì)于每一種具體應(yīng)用，要檢測(cè)材料和所屬應(yīng)用環(huán)境中化學(xué)品的相容性。本手冊(cè)中列出了化學(xué)相容性等級(jí)，希望能夠建立起哪類化學(xué)品與哪類材料相容、可能與哪類材料不相容的概念。這些等級(jí)是根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間暴露來(lái)劃定的，有些定義為等級(jí)較低的材料可能會(huì)適合于暴露時(shí)間較短的應(yīng)用。有些被定為優(yōu)等的化學(xué)品/材料組合也不一定適合于某種特定的試劑、溫度、應(yīng)力水平和材料組合。

加工和制造

這里列出的特性說(shuō)明每一類材料所需的加工溫度范圍。熔融溫度和模具溫度數(shù)據(jù)可以幫助選擇加工設(shè)備。列出的模塑收縮率數(shù)值是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法獲得的，可能與某些具體部件不甚相關(guān)。然而該數(shù)值在材料對(duì)比中很有價(jià)值，可以幫助決定用來(lái)成形一種材料的模具是否可以用來(lái)成形另一種材料并做成同樣尺寸的部件。

熔體流動(dòng)速率用來(lái)描述我們的無(wú)定形塑料的特性，這些數(shù)值反映材料流動(dòng)的難易程度。在與其他廠商提供的無(wú)定形塑料的熔體流動(dòng)速率進(jìn)行對(duì)比時(shí)，須明確其測(cè)試時(shí)使用的溫度和載荷是否與我們使用的一致。我們列出了每一產(chǎn)品系列中各類產(chǎn)品的典型加工工藝。我們的大部分產(chǎn)品是通過(guò)注塑來(lái)加工的，但有些牌號(hào)的板材、型材和其它形狀的產(chǎn)品可以通過(guò)擠出來(lái)加工。擠出板材可以熱成型。生產(chǎn)涂料和膜可采用溶液加工方法。

塑料測(cè)試方法

下面的表格中列出了得到本手冊(cè)中給出的典型材料特性數(shù)值所用的測(cè)試方法。因?yàn)橥环N特性常常會(huì)用不同的名稱來(lái)表示，所以在此也一同列出最常用的特性名稱供您參考。如需獲取關(guān)于測(cè)試方法的詳細(xì)信息，請(qǐng)與美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所（UL）或國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）聯(lián)系。