材料是工业设计中非常重要的一个环节

1、材料是工业设计中非常重要的一个环节， 对材料的认识和掌握是实现产品设计的 前提和保证。早在 1919年成立的包豪斯学校就十分重视材料及其质感的研究和 实际练习。其灵魂教师伊顿曾经这样说道 ：“当学生们陆续发现可以利用各种材 料时，他们就能创造出更具有独特材质感的作品 ”。我们要了解材料， 尊重材料， 最大限度的利用材料； 这是一个工业设计者必须具备的一个基本素质， 让我们先 来了解塑料这个广泛使用的材料吧 塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填 充剂、润滑剂，着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料； 由许多较小而结构简单的小分子借共价键来组合而成

2、材料。 塑料的种类繁多，一般是以对热变化来分类，它可以分为两大类： 热固性塑料（ Thermoset Plastics ）：指的是加热后，会使分子构造结合成网 状型态。一旦结合成网状聚合体， 即使再加热也不会软化， 显示出所谓的非可逆 变化，是分子构造发生变化 （ 化学变化 ） 所致。例如环氧树脂。 聚甲基丙烯酸甲酯、 聚氯乙烯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯等。 热塑性塑料 （Thermoplastic） 指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常 生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。 热塑性塑料是加热后软化、 可塑，冷却 后硬化，再加热后又会软化的塑料： 即运用加热及冷却， 使其产生液态与固态之

3、 间的可逆变化的物理变化。 热塑性塑料可分为泛用塑料、 泛用工程塑料、 高性能 工程塑料等三类 。 主要的热塑性塑料有 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、 尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯（特富龙）、 ，分子链之间无化学键产生， 热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构 加热时软化流动 冷却变硬的过程是物理变化 。按照塑料的应用情况， 热塑性塑 料又可分为 通用塑料、工程塑料 两大类。 通用塑料的热塑性其连续的使用温度在100C以下，聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯、 聚苯乙烯并称为四大通用塑料。 工程塑料一般是指工作应力大于150MPa连续工作温度能超过150C以上的塑 料。通常把聚酰胺（尼龙）、聚碳

4、酸脂、聚甲醛、聚苯醚和热塑性聚酯称为五大 工程塑料 工程塑料中还可以分为 特殊工程塑料 和通用工程塑料 两类。所谓通用工程塑料常 指热塑性塑料聚酰胺（PA）.聚甲醛（POM,聚碳酸酯（PC）,改性聚苯醚（PPO,也 有缩写为PPE的），聚酯（PBT和PET）等五种，而特殊工程塑料常指除以上五种以 外的性能更优异的工程塑料。按照使用温度分，一般使用温度在150C以下为通 用工程塑料（一般为100C 150C），超过150C为特种工程塑料，特种工程塑料 又分为150 一 250 C类（含通用工程塑料的复合物在内）和250 C以上类 按加工分类： 根据各种塑料不同的成型方法，可以分为 膜压、层压、注

5、射、挤出、吹塑、浇铸 塑料和反应注射塑料 等多种类型。 分类比较 a) 不同塑料材料对应的产品精度 精度等级 1 级 无 2 级 无 3级 PS ABS PMMA PC PE 30%GF曾强塑料等,其中以30%GF曾强塑料的精度最高. 4级PA类氯化聚醚HPVC等 5 级 POM PP HDP等 6 级 LDPE LLD PE等 b) 塑胶受力制品用原料选用的一般原则 1 拉伸强度 弯曲强度及模量 :这几种性能较好的塑料品种有 POM PA PC PPO PSF及 PI等，以及相应的玻璃纤维增强材料和 PET PBT PP等的玻璃纤维增强 材料. 2冲击强度：以PC为最好,POM PPO PS

6、等次之,PP HPVC PA6 PA66氯化聚醚 等品种的低温脆性大 . 3 耐蠕变性 ： 热固性塑料的耐蠕变性能好于热塑性塑料 . 热塑性塑料中 PC PPO PSF PI及PAR的蠕变性较好,而ABS PA HPVC POM耐蠕变性不好. 4 耐疲劳性 ： 几种塑料的耐疲劳性大小为 POMPBT PETPA66PA6PP, 纯PC的耐蠕变性不好，但玻璃纤维增强后可大幅度增高，接近POM. 5尺寸稳定性PC PPO PSF PI PAR PES PPS的尺寸稳定性好，可适用于三级 以上精度的塑料制品选用；而PA POM及高结晶性塑料的尺寸稳定性都 不高 , 只适用于五级以下精度的塑料制品选用

7、 . ABS 丙烯腈-丁二烯-苯二烯(ABS)共聚物 性质：丙烯腈提供耐热及抗化性， 丁二烯提供韧性及耐冲击性， 苯乙烯提供延展 性及加工性 优点：坚硬，易压出、易染色、难燃、耐冲击、表面性佳 缺点：耐溶剂性差、低介电强度、低拉伸率 用途：把手、外壳、行李箱、冰箱衬垫、家电制品 PC (聚碳酸酯) 性质：为非结晶性热塑性塑料 优点：具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广、高度透明性及自由 染色性、 H.D.T. 高、耐疲劳 性佳、耐候性佳、电气特性优、无味无臭对人体无 害符合卫生安全、成形收缩率低、尺寸安定性良好 缺点：成形品设计不良易产生内部应力问题 用途：电子电器：CD片、开关、家

8、电外壳、信号筒、电话机、 汽车：汽车保险杆、汽车分电盘、汽车安全玻璃、 工业零件：照相机本体、机具外壳、安全帽、潜水镜、安全镜片 POM（聚缩醛） 性质：为结晶性热可塑性塑料，具明显熔点 165175C，性质最接近金属，一般 称其为塑钢 优点：具高机械强度和刚性、最高的疲劳强度、环境抵抗性、耐有机溶剂性佳、 耐反复冲击性强、广泛的使用温度范围（-40r-1200）6、良好的电气性质、复原 性良好、具自已润滑性、耐磨性良好、尺寸安定性优 缺点：加工过程若长时间高温下易起热分解、无自熄性、抗酸性差、成形收缩率 大 用途：电子电器：洗衣机、果汁机零件、定时器组件汽 汽车：车把零件、电动窗零件 工业零

9、件：机械零件、齿轮、把手、玩具、螺杆 塑胶分类标志中，代码是 5 性质： 优点： 缺点： 用途： pp （聚丙烯） 极轻之塑料，密度仅为 0.9g/cm3 加工性质毋须预热干燥 易染色、耐湿性佳、耐化性佳、高铰链特性、耐冲击性 复杂之异形押出不易、易被紫外线分解、不易接合、易氧化 水管、胶膜、胶布、电线蔽护材料、容器、汽车保险杆、仪表板、铰链 PA （聚酰胺、尼龙Nylon） 性质：结晶性热可塑性塑料，有明显熔点，Nylon6 Tm为220-2300，Nylon66 则为 260270r， Nylon 本身具吸水基故有吸水性，成形前须干燥，温度过高干 燥则尼龙粒变色 优点：具高抗张强度、耐韧、

10、耐冲击性特优、自润性、耐磨性佳、耐药性优、低 温特性佳、具自熄性 缺点：尼龙吸湿性高、长期尺寸精密度及物性受影响。 用途：电子电器：连接器、卷线轴、定时器、护盖断路器、开关壳座 汽车：散热风扇、门把、油箱盖、进气隔栅、水箱护盖、灯座 工业零件：椅座、自行车框、溜冰鞋底座、纺织梭、踏板、滑轮 pMM（A 聚甲基丙烯酸甲酯 雅克力有机玻璃） 性质：非晶体聚合物，92%t线穿透率，热变性温度介于 74C 102C间 收缩率 0.4-0.7% 合适的薄厚 1.5-4mm 优点：高光学透明性在光的加速老化 240小时后仍可透过 92%的太阳光，室外十 年仍有 89%，紫外线达 7 8.5%、耐候性佳、刚

11、性佳、易染色机械强度较高，有一 定的耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好、尺寸稳定，易于成型、质较脆，易熔于有 机溶剂 缺点：耐化性差、长期时用温度最高 93C、应力集中处，较易碎化、表面硬度 不够，易擦毛 用途：灯罩、窗玻璃、标示牌、光学透镜、硬式隐形眼镜、汽车零件。 PS 塑胶分类标志中，代码是 6 性质：非晶体聚合物，成型后收缩率小于 0.6 低密度特性使产量大于一般料之 20%到 30% 优点：成本低、透明可染色、尺寸安定特性、高刚性 缺点：碎裂性高、抗溶剂性差、耐温差 用途：文具、玩具、电气用品外壳、保丽龙餐具 PVC聚氯乙烯） 性质： 分解 优点： 缺点： 用途： 塑胶分类标志中，代码是

12、3 未加可塑剂前，PVC为一坚硬之塑料，耐湿性佳，但亦被酮类、酯类溶剂 尺寸安定性佳、低成本、耐候性佳、加不同比例可塑剂可轻易调整软硬度 耐化性差、耐温性差、密度较一般塑料类为高、热分解后会产生氯化氢 薄板、胶膜、容器、人造皮、地板材料、收缩膜、管材、玩具 LDPE 塑胶分类标志中，低密度聚乙烯代码是 4 性质：LDPE容度为 0.9100.925g/cm3 优点：耐寒性优、卫生无毒 3. 耐水性、 耐药品性、 电气特性优、柔软性优 （LDPE） 缺点：低温时的耐冲击性劣 2. 耐候性不佳 用途：各种容器（耐热用）、HINGE成形品、玩具类、FILM、SHEET5板, PIPE6、 耐热的工业

13、部品 HDPE 性质 优点 缺点 用途 塑胶分类标志中，高密度聚乙烯代码是 2 HDPE度为 0.9410.965g/cm3 耐寒性优、卫生无毒、耐水性、 耐药品性优、电气特性优 耐热性劣、耐候性劣、成形收缩大 各种容器 （密闭容器） 、包装袋、玩具类、厨房用品、机械部品 PETE（再生聚乙烯对苯二甲酸酯） 塑胶分类标志中，代码是 1 聚对苯二甲酸乙二酯，回收再利用产品。 PET 被广泛用于饮料瓶 （可乐）包装，但是当这些材料被废弃时， 面临着如何处理 的问题。废旧PET瓶的再生利用，既能减少污染，又可以增加效益。 再生 pet 主要用于纤维，片材，非食品包装用瓶等，开发的用途有：建筑材料， 食品包装和容器等， 日本