塑料材料选用

总结—塑料材料选用

§选材应考虑的主要因素

§根据制品的性能和用途选材

§选材应考虑的主要因素在选材时，需要考虑的因素很多，如材料的性能特点、制品的使用环境、加工适应性、原料来源、成本核算等。这些因果关系如下图所示。

在进行塑料选材时，先进行初选，进行综合评价后再试验，反复论证最后确定最佳材料。一、塑料材料的适用条件塑料材料与其它材料相比有自身的适用性，选用塑料材料就是要最大限度的发挥其优势，避免劣势。塑料与金属、木材等几种材料的比较如下表。表塑料与金属等材料的一般性能比较二、塑料制品的性能要求塑料材料选用的根本目的就是以最低的成本满足制品的性能要求，这是塑料选用中首先要考虑的因素。对特定的塑料制品而言，性能要求是多方面的，选用中要分清主要性能、相关性能和次要性能，如下表。表制品的主要性能、相关性能和次要性能三、塑料材料的使用环境使用环境是指材料或制品在使用时所经受的温度、湿度、介质等条件，以及风、雨、雪、雾、阳光及有害气体等因素的影响。所以在塑料选材时，应考虑拟选用材料对环境的适应能力。

四、塑料材料的加工适应性一般塑料材料加工适应性要考虑下述几方面：

（1）树脂的热稳定性

如PVC、POM等属热敏性材料，成型加工中易产生分解，对成型工艺要求较高。通常在加工中需严格控制温度，对PVC等物料还需加入热稳定剂、增塑剂等。

（2）树脂的成型原理

热塑性树脂受热熔融、流动，冷却后即可硬化成型，易于制得制品；而热固性树脂成型中伴随着交联固化反应，往往难以用熔融成型加工的方法，生产效率较低。

（3）树脂脂熔体粘度度的高低热塑性树脂脂一般采用用熔融成型型加工的方方法，熔体体粘度的高高低对成型型影响很大大。对高粘粘度物料（（如PC、、PSU））成型中需需采用较高高的成型温温度和压力力，而粘度度过高（如如UHMWPE、PTFE））则难以用用普通的方方法加工，，需用如冷冷压烧结等等特殊成型型方法。五、塑料材材料的经济济适用性经济适用性性是塑料选选材中的一一个重要因因素，如果果选取的塑塑料材料在在性能和加加工方面均均能满足要要求，成本本过高也难难以投入生生产，更谈谈不上进入入市场，只只有物美价价廉的制品品才能具有有市场竞争争力。塑料料制品的成成本主要包包括原料价格、、加工费用用、使用寿寿命、维护护费用等。（1）原料料价格制品成本中中原料价格格占的比例例最大，约约占注塑制制品的60%~70%，挤挤出制品70%~80%。而而且原料价价格随运输输费用和市市场需求波波动较大，，一些塑料料原料的大大致价格区区域如下表表。表塑塑料原料价价格区域生产中在满满足制品性性能的前提提下，应尽尽量选择价价格较低的的原料，对对于某些性性能要求较较高的制品品可通过改改性来加以以弥补。（2）加工工费用是制品成本本的重要组组成部分，，应尽量以以低加工成成本来完成成制品。加加工费用主主要包括设备成本、、加工能耗耗和废品废废料等。生产中应尽尽量选用现现有设备。。如某厂要生生产农用大大棚膜，可可选用LDPE、LLDPE和PVC树脂。如如工厂现有有压延机，，则选用PVC；如如有挤出机机，则选用用LDPE、LLDPE。同时，塑料料加工方法法多，加工工设备的价价格不同，，从减少投投资来看，，应依次选择下列方法：：真空吸塑、、压制成型型、中空吹吹塑成型、、挤出成型型、注塑成成型、压延延成型。加工能耗主主要是指在在成型加工工中应加热热和提供动动力而对电电能的消耗耗。一般工程塑料成型前需进进行干燥处处理，成型型后制品易易残留内应应力而要求求进行后处处理，相应应能耗就会增增加；通用塑料较少需要干干燥处理和和后处理，，相应能耗较低。此外，成型加工温温度较高的塑料品种种，如PC、PSU、PPO等加工能耗也会增增大。塑料加工废废料产生率因成成型方法的的不同而不不同，具体顺序如下：真空吸塑＞＞挤出吹塑塑＞注塑＞＞压延＞压压制＞挤出出其中真空吸塑产产生废料最最多，如成型一一次性口杯杯废料率高高达30%。生产中中的废料应应尽量重新新利用。以以提高材料料的利用率率，减低材材料成本。。（3）使用用寿命对于非一次使用用的塑料制制品，使用寿命的的延长就意意味着价格格的降低。如普通大大棚一般使使用一季，，长寿大棚棚膜可使用用两季，尽尽管后者的的售价是前前者的1.5倍，但但在整个使使用寿命期期限内采用用长寿大棚棚膜价格却却降低了25%。选选用合适的的塑料原料料，对塑料料进行稳定定化处理均均可延长制制品的使用用寿命，但但制品的售售价往往会会提高。一、根据制制品的性能能选材1．制品的的力学性能能对制品的力力学性能要要从三个方方面考虑：：一是受力的的大小，可分为中中低载荷和和高载荷；；二是受力的的类型，有拉伸、、压缩、弯弯曲、冲击击、剪切等等；三是受力的的性质，包括固定定载荷和间间歇载荷。。不同的制制品因受力力的情况不不同，对塑塑料材料的的力学性能能要求也不不同，见下下表。§根据制制品的性能能和用途选选材表塑料制制品受力类类型对材料料力学性能能要求（1）一般般结构零件件主要包括螺螺母、螺栓栓、垫片、、支架、管管件、手柄柄、管件、、手柄、方方向盘等，，受力不大，，一般为固固定载荷，可选用HDPE、、PP、HIPS及及热固性树树脂；对力学性能能要求较高高的特殊场场合可选用PA、POM、PC及及玻纤增强强塑料。（2）受间间歇载荷作作用的制品品如齿轮、齿齿条、链轮轮、链条、、活塞环、、凸轮等。。这类制品品要具有较较高的抗弯、耐冲冲击、耐疲疲劳性，优优良的耐磨磨性，一定定的耐热性性，对有些场场合还要求求有自润滑性，以此保证证长期使用用中的性能能稳定。常常用材料有有PA、POM、PPO、PC、UHMWPE、PTFE、PEEK、PI及玻纤纤增强塑料料等。2．制品的的热性能塑料材料与与金属和陶陶瓷相比线线性膨胀系系数较大，，比热容和和热导率较较低，具有有优异的绝绝热性能，，特别是泡泡沫塑料被被广泛用作作绝热、保保温材料。。衡量制品品的耐热性性能好坏的的指标有热热变形温度度、马丁耐耐热温度和和维卡软化化点及Tg、Tm等，其中以以热变形温度度最为常用。。根据热变形形温度的大大小可把塑塑料的耐热热性分成四四种类型，，见下表所所示。表部分分塑料品种种的耐热性性3．制品的的其他性能能（1）制品品的化学性性能对一些大分分子中存在在酯基、酰酰酯基、醚醚基及硅氧氧基的塑料料，在酸、、碱和水存存在的环境境中，易发发生水解反反应。如PET不耐耐酸、碱及及高温水；；PA易吸吸湿，不耐耐酸；PF和UP不不耐碱。而PVC、PE、、PP及PS等树脂脂的耐酸、、碱、水性性均很好。。大分子主主链或支链链含有-CH3、-C6H5基团往往不不耐汽油、、苯、甲苯苯等非极性性溶剂。对于强氧化化剂（如浓硫酸酸、浓硝酸酸和王水等等）除PTFE外其他塑塑料品种几几乎均易受受到侵蚀。溶剂介质质的腐蚀主主要与塑料料的溶度参参数有关，，这在非晶晶塑料的选选用中尤其其重要。综合来看，，常用塑料料的耐化学学腐蚀性可可表示如下下。氟树脂＞氯氯化聚醚＞＞PPS＞＞PVC、、PE、PP＞PC、PET、POM、PA、、PSU、、PI＞PF、EP、UP在塑料防腐腐材料的实实际选用中中要针对介介质的种类类、状态、、浓度、温温度及氧化化性、视制制品的受力力及强度要要求，以及及成本和成成型加工等等各方面因因素，做出出综合评定定，最终选选取合适的的塑料材料料。（2）制品的的光学性能表征材料光学学性能指标常常用透光率、、雾度、折射射率等。一般纯净的无无定形塑料，，大都无色透透明，结晶高高聚物的结晶晶度愈大透光光性和透明性性愈差。但通过加入成成核剂和拉伸伸等方法改变变结晶结构可可获得透明的的结晶塑料制制品，如PET和PP双双轴拉伸薄膜膜等。除透明性外，，在选用中还还应注意制品品的应用场合合和具体要求求，用于光盘材料要求其性能受受环境影响小小，抗蠕变性性能好，具有有长期的力学学稳定性；用用于隐性眼镜则要求高度稳稳定的光学性性能，高吸水水率，高透氧氧性，卫生无无毒，生理相相容性好，柔柔软而有弹性性。常用透明塑料料选用的例子子如下表。表常用透明明塑料材料的的选用举例（3）制品的的阻隔性是指制品对气气体、液体、、香味、药味味等具有的一一定屏蔽能力力，一般用透透过系数来表表征，塑料的透过过系数越小，，阻隔能力越越强。几种阻阻隔性能较好好的塑料品种种的透过系数数及其应用见见下表。表几种塑塑料的透过系系数及其应用用举例（4）制品的的电性能塑料都是优良良的电介质、、介电常数较较小，但不同同塑料介电常常数也有明显显差别。非极性塑料介电常数在1.8~2.5之间，如如PE、PP、PS、F4；弱极性塑料在2.5~3.5之间，，如PMMA、PBT、、PET、PC；极性塑料在3.5~8之间，如PVC、PF、PA等。。作为绝缘电线电缆缆等为减少能量量损耗宜选用用介电常数较小小的塑料品种，，用作电容器则可选用介电常数稍大大的品种，目前前常用于电容容器的是双向向拉伸PP和和PET薄膜膜。作为绝缘材料料一般电阻率率应大于1010Ω·cm。塑塑料材料的电电阻率绝大多多数符合绝缘缘材料的要求求，被广泛用用作不同用途途的电绝缘材材料。一般用途电线线电缆可选用PVC，对于高频高压场合合需要选用电阻阻率高、介电电常数小、高高介电强度的的PE和PE-Cl，硬质制件可选用HDPE、PP、、PTFE、、PI等；作为电工类绝缘材材料和制品（如闸盒、继继电器、接触触器、封装材材料等）要求求有较高的介介电强度、耐耐电弧性和耐耐热性，一般般选用热固性性塑料，常用用氨基塑料、、酚醛塑料和和环氧塑料等等；在电子工业对各种元器件除电气性能要要求外，还对对力学性能、、耐热性和成成型加工性能能有较高的要要求，可根据据具体情况选选用，常用的的塑料品种有有PP、PC、POM、、PET、PBT、PSU、PPS、PI、PTFE等。。（5）制品的的燃烧与阻燃燃性塑料是有机化化合物，分子子内含有大量量碳、氢等可可燃元素，有有些品种易燃燃，阻燃性差差。但大分子子结构中若含含有卤素及氮氮、磷、硫等等