塑胶性能介绍

塑胶性能介绍机械性能冲击强度弯曲强度压缩强度拉伸强度断裂伸长率耐磨性蠕变性成型加工性能流动性收缩性吸水性结晶性取向性热性能玻璃化温度脆化温度热变性温度长期使用温度分解温度热膨胀系数总热容量热扩散系数导热系数环境性能耐酸碱性耐溶剂性抗氧性抗紫外线性能电性能体积电阻率表面电阻系数介电强度抗电弧能力耗散因子防火性能氧指数（OI)UL94燃烧性能测试设备简介V5V0V1V2HB等级介绍及判别其它性能透明性透气性透湿性塑料的性质

塑料虽有许多优良性质，但并非每一种塑料均能具备所有的优良性质。材料工程师与工业设计家都必须深入了解各类塑料的性质，才能设计出完美的塑胶制品。塑料的性质，大体可分为基本物性、机械性质、热性质、化学性、光学性及电气性等六类，下文将逐项加以讨论。

（一）基本物性

基本物性是指塑胶原料的基本物理性质，常见的有比重、假比重、粒径、粘度、分子量、游离单体含量、吸水率及透气率。

1、比重

比重是指物质密度与水密度的比值（水密度为1），所谓密度是指单位体积的重量。目前所知塑料中比重较轻的为聚甲基戊烯（0.83），较重的为铁氟龙（2.3），其它的多在1左右。比重可用来估算制品所需原料的重量，而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。比重的测定可依ASTMD792水中置换法测得。

2、分子量

一般化合物的分子量是不变的，而聚合体的分子量则是大小不均，所以必须采用平均值及分布度表示。常用的分子量表示法为重量平均分子量MW及数目平均分子量MN，其比值MW/MN称为分子量分布。这些的测定可依ASTMD3598的胶粒穿透色层分析法得到。

3、黏度黏度常用来显示胶塑体（Plastisol）及胶溶体（Organosol）的特性，一般可依ASTMD1823及ASTMD1824的方法测得。

4、假比重及粒径分布这两项常用来显示塑料原料的颗粒大小及填塞紧密状况。粒径分布可依ASTMD1921的筛分法测得，假比重可依ASTMD1895的方法测得。

5、游离单体（Freemonomer）

游离单体含量可表示树脂聚合的程度，一般以?或ppm表示。用做食品容器的塑料，或单体聚有毒性的塑料对游离单体含量管制较严。

6、吸水率（Waterabsorption）

吸水率表示塑料吸收水份的程度。其测量方法是将样品烘干后称重，再浸入水中24或48小时，然后取出来再称重，计算重量增加的百分比，即为吸水率。酚醛树脂、尿醛树脂、尼龙、纤维素树脂等吸水率较高，PE、PP等吸水率较低。一般吸水率大者，其机械强度与尺寸稳定性易受影响。

7、透气率透气率表示塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度，可依ASTMD1434的方法测得。

8、熔融指数（MeltFlowIndex,MI）

熔融指数，全称熔液流动指数，是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(DuPont)惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成，其测试方法是先让塑料粒在一定时间（10分钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数。其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。最常使用的测试标准是ASTMD1238，该测试标准的量测仪器是熔液指数计(MeltIndexer)。测试的具体操作过程是：将待测高分子（塑料）原料置入小槽中，槽末接有细管，细管直径为2.095mm，管长为8mm。加热至某温度后，原料上端藉由活塞施加某一定重量向下压挤，量测该原料在10分钟内所被挤出的重量，即为该塑料的流动指数。有时您会看到这样的表示法?MI25g/10min，它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。一般常用塑料的MI值大约介于1~25之间。MI愈大，代表该塑料原料粘度愈小及分子重量愈小，反之则代表该塑料粘度愈大及分子重量愈大。

（二）机械性质

机械性质是指塑料的各种机械性能强度，主要可分下列各项：

1、抗张强度（Tensilestrength）及伸长率（Elongation）

抗张强度又称抗拉强度，是指将塑胶材料拉伸到某一程度，所需力量的大小，通常以每单位面积多少力来表示，而其所拉伸长度的百分比即为伸长率。拉伸强度试片其拉伸的速度通常为5.0～6.5mm/min。详细测试方法依ASTMD638。Strain）。

2、弯曲强度（Flexualstrength或Bendingstrength）

弯曲强度又称折曲强度，主要用来测定塑料耐折的能力，可依照ASTMD790的方法测试，常以每单位面积多少力来表示。一般塑料以PVC、美腊明树脂、环氧树脂及聚酯类弯曲强度为佳。玻璃纤维也常用来提升塑料的耐折性。

弯曲弹性率是指将试片弯曲时（测试方法如弯曲强度），在弹性范围内，单位变形量所产生的弯曲应力。一般弯曲弹性率越大，则表示该塑胶材料的刚性越好。

3、压缩强度（Compressivestrength）

压缩强度是指塑料承受外来压缩力的能力，其测试值可依照ASTMD695方法测定。聚缩醛、聚酯、压克力、尿权树脂和美腊明树脂在这方面性能较突出。

4、冲击强度（Impactstrength）

冲击强度是指塑料受外力打击所能承受的强度，其测试值可依照ASTMD256测试，其中有夏比（Charpy）法及艾氏（Izod）法两种。计算方法是将破坏试片所需的能量值除以试片的宽度。一般塑料以PVC、PE、PP、ABS等冲击强度较高。

5、硬度（Hardness）

一般塑料的硬度常采用RockWellDurometer（洛氏硬度）及ShoreDurometer（萧氏硬度）法来测试。其中ShoreA常用来测定较软的塑料，如TPE等弹性体或橡胶；ShoreD则用来测定较硬的塑料；而RockWell几乎都是测定较硬之工程塑料或高性能工程塑料。它们的公式换算为ShoreD＋50=ShoreA。普通PE、MF、UF、FRP等塑料较硬，PE类较软。

6、弹性系数（Modulus）

弹性系数是指塑料受外力作用变形后恢复原来形状的能力，一般以应力对应变的比值表示。弹性值愈大表示塑料材料的刚性（Rigidity）愈好。

（三）热性质

热性质是指塑料在温度变化的影响下，各种形性改变的程度。通常热性质与塑料加工的关系最为密切。现将重要的项目分述如下：

1、玻璃转移点（GlassTransitionPoint，Tg）

当塑料的温度达到玻璃转移点时，其分子键的分枝开始局部脉动，塑料便由玻璃状变成橡胶状。也就是说，当聚合物的温度在Tg时，会由较高温下呈现的橡胶态，转至低温下所呈现的具坚硬易脆性质的玻璃状。结晶性塑料有明显的Tg及潜热值，聚合物是呈现橡胶态还是玻璃状全视Tg与当时使用时的温度而定，故Tg为聚合物在使用上的重要指针。以下列举数种塑料的Tg值：

塑料名称Tg(℃)

塑料名称Tg(℃)

PVC(rigid)80~212聚碳酸酯

(Polycarbonate,PC)39~150

HDPE-120PET79

LDPE-120PBT20

Polypropylene,PP-10~-18PI410

聚苯乙烯

(Polystyrene,PS)63~112PPS85

PMMA100~120PSF190

ABS88~105PESF230

PA57PEEK143

聚缩醛

(Polyacetal,POM)-50~-85UPolymer190

PEI217~220PAI280

Nylon650~59Nylon6,649~261

Nylon4678聚乙烯

(Polyethylene,PE)

-120~-125

Polyvinylchloride60~76Polysulfone146~273

聚丙烯

(Polypropylene,PP)-10~-18ASA104

HIPS100PES230

SAN100PU120

2、塑料的熔点（MeltingPoint，Tm）

塑料的熔点是指塑料由固体状态变成熔融状态时的温度，此时结晶性塑料的比容显着增加，此温度又称可加工温度。下表为一些塑料的Tm值：

塑料名称Tm(℃)

塑料名称Tm(℃)

HDPE130~135PET250~265

LDPE107~120PBT225~230

Polypropylene,PP165~176POB450

PA220PEEK334

聚缩醛

(Polyacetal,POM)175~181PPS285~290

PTFE327Nylon6215~225

Nylon46295Nylon11184~187

聚碳酸酯

(Polycarbonate,PC)220Nylon12177~178

PMMA160Nylon6,6225~265

PVC(rigid)212Nylon6,10213

ACETAL160聚乙烯

(Polyethylene,PE)115~176

Nylon6,12210~220聚丙烯

(Polypropylene,PP)176

3、热变形温度（Heatdistortiontemperature，HDT）

热变形温度显示塑胶材料在高温受压下能否保持不变的外形，一般用来表示塑料的短期耐热性。若考虑安全系数，短期使用的最高温度应保持低于热变形温度10℃左右，以确保不致于因温度而使材料变形。最常用的热变形测定法为ASTMD648试验法，即将试片在一定压力及一定加温速度下，弯曲到一定程度时的温度。例如，在一标准试片（127×13×3mm）的中心，置放在455kPa或1820kPa负载下，并以2℃/min条件升温直到变形量为0.25mm时的温度。对非结晶塑料，HDT比Tg小10~20℃；对结晶塑料，HDT则接近于Tm。通常加入纤维补强后，塑料的HDT会上升，因为纤维补强可以大幅提升塑料的机械强度，以致在升温的耐挠曲测试时，会呈现HDT急剧升高的现象。下表列举几项常用塑料的热变形温度比较：塑料名称HDT1820Kpa(℃)塑料名称HDT1820Kpa(℃)

结晶性非结晶性

聚乙烯

(Polyethylene,PE)29~126硬质PVC54~79

聚丙烯

(Polypropylene,PP)40~152聚苯乙烯

(Polystyrene,PS)63~112

PBT60~65ABS66~107

PET80~100压克力PMMA

(AcrylicResin)68~99

尼龙6PA-663~80PPO100~128

HomopolymerPOM125~136聚碳酸酯

(Polycarbonate,PC)39~148

CopolymerPOM110H-PVC54~74

PI315~360PSF175

HDPE43~49PAR175

MDPE32~41PES205

尼龙6,6PA-6,662~261GPPS96

HDPE43HIPS96

LDPE32PS+20~30%GF103

尼龙6-10PA-6-1057AS88~104

尼龙6-12PA-6-1260Poly

(vinylchloride)60~76

尼龙11PA-1155Polysulfone146~273

尼龙12PA-1255

4、热膨胀系数（HeatExpansioncoefficient）

热膨胀系数是指塑料加热时尺寸膨胀的比率，可依ASTMD696的试验法测定。由于一般塑料的热膨胀系数比金属大2～10倍，因此在设计模具、塑料与金属并用的器具、塑料的钳核物时，必须详加考虑，以防止因内部应力而造成产品的龟裂变形。

5、收缩率（Shrinkage）

收缩率是指塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后，其尺寸与原模具尺寸之差的百分比，可依ASTMD955方法测得。在塑料模具设计时，收缩率是首先必须考虑的，以免造成成形品尺寸的误差。

因结构不同的关系，结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。一般地，结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍（如下表所示）。同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料，其收缩率可降低好几倍。影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度（热塑性）或硬化度（热固性）、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。

（1）热塑性塑料

塑料名称成形收缩率(%)

ABS0.3~0.8PA0.6~2.5POM0.8~3.5

AS0.2~0.7PA-60.5~2.2PP1.0~2.5

CA0.3~0.8PA-660.5~2.5PPO0.5~0.7

CAB0.4~0.5PA-6101.2PPS0.6~1.4

CAP1PA-6121.1PS0.2~1.0

CP0.4~0.5PA-111.2PVA0.5~1.5

EC0.4~0.5PA-120.3~1.5PVAC0.5~1.5

EPS0.4PAR0.8~1.0PVB0.5~1.5

FEP3.0~4.0PBT1.3~2.4硬质PVC0.1~0.5

FRP0.1~0.4PC0.4~0.7软质PVC1.0~5.0

EVA0.5~1.5PCTFE0.2~2.5PVCA1.0~5.0

HDPE1.2~2.2PE0.5~2.5PVDC0.5~2.5

HIPS0.2~1.0PET2.0~2.5PVFM0.5~1.5

LCP0.1~1.0PES0.5~1.0SAN0.2~0.6

LDPE1.5~3.0PMMA0.2~0.8SB0.2~1.0（2）热固性塑料

塑料名称成形收缩率(%)塑料名称成形收缩率(%)

EP0.1~0.5SP0.0~0.5

MF0.5~1.5UF0.6~1.4

PDAP0.1~0.5UP0.1~1.2

PF0.4~0.9DAP0.1~0.5

PU0.6~0.8BMC0.0~0.2（3）各类塑料对超音波融接的难易

材质适宜融着技术的难易强度

PS（一般用）优优优

Polyester（tetorondacron）优优优

AS良良优

ABS良良良

PC良良优

Polyactal（Delrin，Duracon）良良优

亚克力（Acrylic）可可可

PVC（硬质）可可良

PP不可可良

PE不可不可不可

Polyamide

（尼龙）不可不可不可1．塑料性能参数含义

拉伸强度

在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力。其结果以公斤力/厘米2[帕]表示，计算时采用的面积是断裂处试样的原始截面积。

扬氏模量

在拉力作用下的弹性模量，即在比便极限内，拉伸应力与相应的应变之比，用用公斤力/厘米2[帕]比表示。

弹性极限

在应力除遗留任何永久变形的条件下，材料能承受的最大应力，用公斤/厘米2[帕]表示

注：在实际测量应变时，往往采用小负荷而不用零负荷作为最终或最初的参考负荷。

弹性模量

在比例极限内，材料所受应力如拉伸，压缩，弯曲，扭曲，剪切等）与材料产生的相应应变之比，用公斤/厘米2[帕]表示

冲击强度

（1）材料承受冲击负荷的最大能力。

（2）在冲击负荷下，材料破坏时所消耗的功与试样的横截面积之比，用公斤力·厘米/厘米2（牛顿·米/米2）表示。

弯曲强度

材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力，用公斤/厘米2[帕]表示

维卡软化点试验

评价热塑性塑料高温变形趋势的一种试验方法。该法是在等速升温条件下，用一根带有规定负荷，截面积为1毫米2的平顶针放在试样上，当平顶针刺入试样1毫米时的温度即为该度样所测的维卡软卡软化温度。

硬度

塑料材料对压印，刮痕的抵抗能力。

注：根据试验方法不同，有巴氏（Barcol）硬度，布氏（Brinell）硬度，洛氏（Rockwell）硬度，邵氏（Shore）硬度，莫氏（Mohs）硬度，刮痕（scratch）硬度和维氏（vickers）硬度等。

屈服应力

在应力-应变曲线上屈服点处的应力。

应力

作用于物体单位面积上的力。用（公斤力/厘米2[帕]表示。

注：若单位面积按原始截面积计算，则所得应力为工程应力；若单位面积按变形瞬间的截面积计算，则所得的应力为真应力。应力有剪应力，拉