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)晶性聚合物是本來就具有透明性的材料，以未增強(qiáng)級為主。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)的測試方法是很重要的。只有具備了這些知識，您才能夠評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。以下論述將幫助對塑料不熟悉的設(shè)計(jì)工程師了解并掌握這些知識在選材過程中的重要性。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)方面是材料的長期熱穩(wěn)定性。由于長期處于高溫下會(huì)導(dǎo)致材料特性下降，因此了解長期熱環(huán)境對您應(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）是對塑料在高溫承載下工作能力的相對量度。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∶。

相對熱指數(shù)（RTI）是對塑料在高溫下持續(xù)工作能力的相對量度。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。本手冊中給出的相對熱指數(shù)的數(shù)值是基于拉伸強(qiáng)度的保持。相對熱指數(shù)（RTI）可作為考慮最高連續(xù)使用溫度時(shí)的保守依據(jù)。針對時(shí)間要求不長的應(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)。對于無定形聚合物，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)工程師常常通過改變截面厚度來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程來測量。

延伸率是試樣在屈服或斷裂前能被伸長多少的量度。延伸率高說明材料有韌性、易延展。延伸率低通常說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)出低的伸長率，因而低的伸長率數(shù)值并不總表示脆性。撓曲模量可通過向由兩點(diǎn)支撐著的試樣中部加載測得。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)可使用有缺口或無缺口的樣條。

無缺口伊佐德（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)條件下試樣沒有破損。缺口伊佐德（Izod）沖擊實(shí)驗(yàn)用來檢測當(dāng)表面有劃痕或缺口時(shí)材料的開裂趨勢。若在一種材料上測出高的無缺口伊佐德（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。

吸水性可通過分別稱量部件在水中暴露 24 小時(shí)之前和之后的重量測得。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。雖然一般來說需要低吸水性，但要特別關(guān)注吸水對材料性能的影響，而不僅僅是考慮所吸入的絕對水量。

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，對于每一種具體應(yīng)用，要檢測材料和所屬應(yīng)用環(huán)境中化學(xué)品的相容性。本手冊中列出了化學(xué)相容性等級，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。這些等級是根據(jù)長時(shí)間暴露來劃定的，有些定義為等級較低的材料可能會(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)值是通過標(biāo)準(zhǔn)測試方法獲得的，可能與某些具體部件不甚相關(guān)。然而該數(shù)值在材料對比中很有價(jià)值，可以幫助決定用來成形一種材料的模具是否可以用來成形另一種材料并做成同樣尺寸的部件。

熔體流動(dòng)速率用來描述我們的無定形塑料的特性，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定形塑料的熔體流動(dòng)速率進(jìn)行對比時(shí)，須明確其測試時(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)品是通過注塑來加工的，但有些牌號的板材、型材和其它形狀的產(chǎn)品可以通過擠出來加工。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。

塑料測試方法

下面的表格中列出了得到本手冊中給出的典型材料特性數(shù)值所用的測試方法。因?yàn)橥环N特性常常會(huì)用不同的名稱來表示，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)于測試方法的詳細(xì)信息，請與美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所（UL）或國際電工委員會(huì)（IEC）聯(lián)系。