塑膠性能介紹

塑膠性能介紹機(jī)械性能沖擊強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度壓縮強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率耐磨性蠕變性成型加工性能流動(dòng)性收縮性吸水性結(jié)晶性取向性熱性能玻璃化溫度脆化溫度熱變性溫度長(zhǎng)期使用溫度分解溫度熱膨脹系數(shù)總熱容量熱擴(kuò)散系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)環(huán)境性能耐酸堿性耐溶劑性抗氧性抗紫外線性能電性能體積電阻率表面電阻系數(shù)介電強(qiáng)度抗電弧能力耗散因子防火性能氧指數(shù)（OI)UL94燃燒性能測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)介V5V0V1V2HB等級(jí)介紹及判別其它性能透明性透氣性透濕性塑料的性質(zhì)

塑料雖有許多優(yōu)良性質(zhì)，但并非每一種塑料均能具備所有的優(yōu)良性質(zhì)。材料工程師與工業(yè)設(shè)計(jì)家都必須深入了解各類塑料的性質(zhì)，才能設(shè)計(jì)出完美的塑膠制品。塑料的性質(zhì)，大體可分為基本物性、機(jī)械性質(zhì)、熱性質(zhì)、化學(xué)性、光學(xué)性及電氣性等六類，下文將逐項(xiàng)加以討論。

（一）基本物性

基本物性是指塑膠原料的基本物理性質(zhì)，常見的有比重、假比重、粒徑、粘度、分子量、游離單體含量、吸水率及透氣率。

1、比重

比重是指物質(zhì)密度與水密度的比值（水密度為1），所謂密度是指單位體積的重量。目前所知塑料中比重較輕的為聚甲基戊烯（0.83），較重的為鐵氟龍（2.3），其它的多在1左右。比重可用來估算制品所需原料的重量，而要減輕塑料的用量或重量可采用發(fā)泡的方式解決。比重的測(cè)定可依ASTMD792水中置換法測(cè)得。

2、分子量

一般化合物的分子量是不變的，而聚合體的分子量則是大小不均，所以必須采用平均值及分布度表示。常用的分子量表示法為重量平均分子量MW及數(shù)目平均分子量MN，其比值MW/MN稱為分子量分布。這些的測(cè)定可依ASTMD3598的膠粒穿透色層分析法得到。

3、黏度黏度常用來顯示膠塑體（Plastisol）及膠溶體（Organosol）的特性，一般可依ASTMD1823及ASTMD1824的方法測(cè)得。

4、假比重及粒徑分布這兩項(xiàng)常用來顯示塑料原料的顆粒大小及填塞緊密狀況。粒徑分布可依ASTMD1921的篩分法測(cè)得，假比重可依ASTMD1895的方法測(cè)得。

5、游離單體（Freemonomer）

游離單體含量可表示樹脂聚合的程度，一般以?或ppm表示。用做食品容器的塑料，或單體聚有毒性的塑料對(duì)游離單體含量管制較嚴(yán)。

6、吸水率（Waterabsorption）

吸水率表示塑料吸收水份的程度。其測(cè)量方法是將樣品烘干后稱重，再浸入水中24或48小時(shí)，然后取出來再稱重，計(jì)算重量增加的百分比，即為吸水率。酚醛樹脂、尿醛樹脂、尼龍、纖維素樹脂等吸水率較高，PE、PP等吸水率較低。一般吸水率大者，其機(jī)械強(qiáng)度與尺寸穩(wěn)定性易受影響。

7、透氣率透氣率表示塑料膜或塑料板氣體穿透難易的程度，可依ASTMD1434的方法測(cè)得。

8、熔融指數(shù)（MeltFlowIndex,MI）

熔融指數(shù)，全稱熔液流動(dòng)指數(shù)，是一種表示塑膠材料加工時(shí)的流動(dòng)性的數(shù)值。它是美國(guó)量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ASTM)根據(jù)美國(guó)杜邦公司(DuPont)慣用的鑒定塑料特性的方法制定而成，其測(cè)試方法是先讓塑料粒在一定時(shí)間（10分鐘）內(nèi)、一定溫度及壓力（各種材料標(biāo)準(zhǔn)不同）下，融化成塑料流體，然后通過一直徑為2.1mm圓管所流出的克（g）數(shù)。其值越大，表示該塑膠材料的加工流動(dòng)性越佳，反之則越差。最常使用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是ASTMD1238，該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的量測(cè)儀器是熔液指數(shù)計(jì)(MeltIndexer)。測(cè)試的具體操作過程是：將待測(cè)高分子（塑料）原料置入小槽中，槽末接有細(xì)管，細(xì)管直徑為2.095mm，管長(zhǎng)為8mm。加熱至某溫度后，原料上端藉由活塞施加某一定重量向下壓擠，量測(cè)該原料在10分鐘內(nèi)所被擠出的重量，即為該塑料的流動(dòng)指數(shù)。有時(shí)您會(huì)看到這樣的表示法?MI25g/10min，它表示在10分鐘內(nèi)該塑料被擠出25克。一般常用塑料的MI值大約介于1~25之間。MI愈大，代表該塑料原料粘度愈小及分子重量愈小，反之則代表該塑料粘度愈大及分子重量愈大。

（二）機(jī)械性質(zhì)

機(jī)械性質(zhì)是指塑料的各種機(jī)械性能強(qiáng)度，主要可分下列各項(xiàng)：

1、抗張強(qiáng)度（Tensilestrength）及伸長(zhǎng)率（Elongation）

抗張強(qiáng)度又稱抗拉強(qiáng)度，是指將塑膠材料拉伸到某一程度，所需力量的大小，通常以每單位面積多少力來表示，而其所拉伸長(zhǎng)度的百分比即為伸長(zhǎng)率。拉伸強(qiáng)度試片其拉伸的速度通常為5.0～6.5mm/min。詳細(xì)測(cè)試方法依ASTMD638。Strain）。

2、彎曲強(qiáng)度（Flexualstrength或Bendingstrength）

彎曲強(qiáng)度又稱折曲強(qiáng)度，主要用來測(cè)定塑料耐折的能力，可依照ASTMD790的方法測(cè)試，常以每單位面積多少力來表示。一般塑料以PVC、美臘明樹脂、環(huán)氧樹脂及聚酯類彎曲強(qiáng)度為佳。玻璃纖維也常用來提升塑料的耐折性。

彎曲彈性率是指將試片彎曲時(shí)（測(cè)試方法如彎曲強(qiáng)度），在彈性范圍內(nèi)，單位變形量所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。一般彎曲彈性率越大，則表示該塑膠材料的剛性越好。

3、壓縮強(qiáng)度（Compressivestrength）

壓縮強(qiáng)度是指塑料承受外來壓縮力的能力，其測(cè)試值可依照ASTMD695方法測(cè)定。聚縮醛、聚酯、壓克力、尿權(quán)樹脂和美臘明樹脂在這方面性能較突出。

4、沖擊強(qiáng)度（Impactstrength）

沖擊強(qiáng)度是指塑料受外力打擊所能承受的強(qiáng)度，其測(cè)試值可依照ASTMD256測(cè)試，其中有夏比（Charpy）法及艾氏（Izod）法兩種。計(jì)算方法是將破壞試片所需的能量值除以試片的寬度。一般塑料以PVC、PE、PP、ABS等沖擊強(qiáng)度較高。

5、硬度（Hardness）

一般塑料的硬度常采用RockWellDurometer（洛氏硬度）及ShoreDurometer（蕭氏硬度）法來測(cè)試。其中ShoreA常用來測(cè)定較軟的塑料，如TPE等彈性體或橡膠；ShoreD則用來測(cè)定較硬的塑料；而RockWell幾乎都是測(cè)定較硬之工程塑料或高性能工程塑料。它們的公式換算為ShoreD＋50=ShoreA。普通PE、MF、UF、FRP等塑料較硬，PE類較軟。

6、彈性系數(shù)（Modulus）

彈性系數(shù)是指塑料受外力作用變形后恢復(fù)原來形狀的能力，一般以應(yīng)力對(duì)應(yīng)變的比值表示。彈性值愈大表示塑料材料的剛性（Rigidity）愈好。

（三）熱性質(zhì)

熱性質(zhì)是指塑料在溫度變化的影響下，各種形性改變的程度。通常熱性質(zhì)與塑料加工的關(guān)系最為密切。現(xiàn)將重要的項(xiàng)目分述如下：

1、玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)（GlassTransitionPoint，Tg）

當(dāng)塑料的溫度達(dá)到玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)時(shí)，其分子鍵的分枝開始局部脈動(dòng)，塑料便由玻璃狀變成橡膠狀。也就是說，當(dāng)聚合物的溫度在Tg時(shí)，會(huì)由較高溫下呈現(xiàn)的橡膠態(tài)，轉(zhuǎn)至低溫下所呈現(xiàn)的具堅(jiān)硬易脆性質(zhì)的玻璃狀。結(jié)晶性塑料有明顯的Tg及潛熱值，聚合物是呈現(xiàn)橡膠態(tài)還是玻璃狀全視Tg與當(dāng)時(shí)使用時(shí)的溫度而定，故Tg為聚合物在使用上的重要指針。以下列舉數(shù)種塑料的Tg值：

塑料名稱Tg(℃)

塑料名稱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

聚縮醛

(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、塑料的熔點(diǎn)（MeltingPoint，Tm）

塑料的熔點(diǎn)是指塑料由固體狀態(tài)變成熔融狀態(tài)時(shí)的溫度，此時(shí)結(jié)晶性塑料的比容顯著增加，此溫度又稱可加工溫度。下表為一些塑料的Tm值：

塑料名稱Tm(℃)

塑料名稱Tm(℃)

HDPE130~135PET250~265

LDPE107~120PBT225~230

Polypropylene,PP165~176POB450

PA220PEEK334

聚縮醛

(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、熱變形溫度（Heatdistortiontemperature，HDT）

熱變形溫度顯示塑膠材料在高溫受壓下能否保持不變的外形，一般用來表示塑料的短期耐熱性。若考慮安全系數(shù)，短期使用的最高溫度應(yīng)保持低于熱變形溫度10℃左右，以確保不致于因溫度而使材料變形。最常用的熱變形測(cè)定法為ASTMD648試驗(yàn)法，即將試片在一定壓力及一定加溫速度下，彎曲到一定程度時(shí)的溫度。例如，在一標(biāo)準(zhǔn)試片（127×13×3mm）的中心，置放在455kPa或1820kPa負(fù)載下，并以2℃/min條件升溫直到變形量為0.25mm時(shí)的溫度。對(duì)非結(jié)晶塑料，HDT比Tg小10~20℃；對(duì)結(jié)晶塑料，HDT則接近于Tm。通常加入纖維補(bǔ)強(qiáng)后，塑料的HDT會(huì)上升，因?yàn)槔w維補(bǔ)強(qiáng)可以大幅提升塑料的機(jī)械強(qiáng)度，以致在升溫的耐撓曲測(cè)試時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)HDT急劇升高的現(xiàn)象。下表列舉幾項(xiàng)常用塑料的熱變形溫度比較：塑料名稱HDT1820Kpa(℃)塑料名稱HDT1820Kpa(℃)

結(jié)晶性非結(jié)晶性

聚乙烯

(Polyethylene,PE)29~126硬質(zhì)PVC54~79

聚丙烯

(Polypropylene,PP)40~152聚苯乙烯

(Polystyrene,PS)63~112

PBT60~65ABS66~107

PET80~100壓克力PMMA

(AcrylicResin)68~99

尼龍6PA-663~80PPO100~128

HomopolymerPOM125~136聚碳酸酯

(Polycarbonate,PC)39~148

CopolymerPOM110H-PVC54~74

PI315~360PSF175

HDPE43~49PAR175

MDPE32~41PES205

尼龍6,6PA-6,662~261GPPS96

HDPE43HIPS96

LDPE32PS+20~30%GF103

尼龍6-10PA-6-1057AS88~104

尼龍6-12PA-6-1260Poly

(vinylchloride)60~76

尼龍11PA-1155Polysulfone146~273

尼龍12PA-1255

4、熱膨脹系數(shù)（HeatExpansioncoefficient）

熱膨脹系數(shù)是指塑料加熱時(shí)尺寸膨脹的比率，可依ASTMD696的試驗(yàn)法測(cè)定。由于一般塑料的熱膨脹系數(shù)比金屬大2～10倍，因此在設(shè)計(jì)模具、塑料與金屬并用的器具、塑料的鉗核物時(shí)，必須詳加考慮，以防止因內(nèi)部應(yīng)力而造成產(chǎn)品的龜裂變形。

5、收縮率（Shrinkage）

收縮率是指塑膠制品經(jīng)冷卻、固化并脫模成形后，其尺寸與原模具尺寸之差的百分比，可依ASTMD955方法測(cè)得。在塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)，收縮率是首先必須考慮的，以免造成成形品尺寸的誤差。

因結(jié)構(gòu)不同的關(guān)系，結(jié)晶性塑料與非結(jié)晶性塑料的收縮率存在明顯的差異。一般地，結(jié)晶性塑料的收縮率比非結(jié)晶性塑料的收縮率大上好幾倍（如下表所示）。同時(shí)有添加玻璃纖維或其它強(qiáng)化劑的塑膠材料，其收縮率可降低好幾倍。影響成型收縮的因素有熱收縮、結(jié)晶度（熱塑性）或硬化度（熱固性）、彈性回復(fù)、分子配向、與成型條件等因素。

（1）熱塑性塑料

塑料名稱成形收縮率(%)

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硬質(zhì)PVC0.1~0.5

FRP0.1~0.4PC0.4~0.7軟質(zhì)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）熱固性塑料

塑料名稱成形收縮率(%)塑料名稱成形收縮率(%)

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）各類塑料對(duì)超音波融接的難易

材質(zhì)適宜融著技術(shù)的難易強(qiáng)度

PS（一般用）優(yōu)優(yōu)優(yōu)

Polyester（tetorondacron）優(yōu)優(yōu)優(yōu)

AS良良優(yōu)

ABS良良良

PC良良優(yōu)

Polyactal（Delrin，Duracon）良良優(yōu)

亞克力（Acrylic）可可可

PVC（硬質(zhì)）可可良

PP不可可良

PE不可不可不可

Polyamide

（尼龍）不可不可不可1．塑料性能參數(shù)含義

拉伸強(qiáng)度

在拉伸試驗(yàn)中，試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應(yīng)力。其結(jié)果以公斤力/厘米2[帕]表示，計(jì)算時(shí)采用的面積是斷裂處試樣的原始截面積。

揚(yáng)氏模量

在拉力作用下的彈性模量，即在比便極限內(nèi)，拉伸應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變之比，用用公斤力/厘米2[帕]比表示。

彈性極限

在應(yīng)力除遺留任何永久變形的條件下，材料能承受的最大應(yīng)力，用公斤/厘米2[帕]表示

注：在實(shí)際測(cè)量應(yīng)變時(shí)，往往采用小負(fù)荷而不用零負(fù)荷作為最終或最初的參考負(fù)荷。

彈性模量

在比例極限內(nèi)，材料所受應(yīng)力如拉伸，壓縮，彎曲，扭曲，剪切等）與材料產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變之比，用公斤/厘米2[帕]表示

沖擊強(qiáng)度

（1）材料承受沖擊負(fù)荷的最大能力。

（2）在沖擊負(fù)荷下，材料破壞時(shí)所消耗的功與試樣的橫截面積之比，用公斤力·厘米/厘米2（牛頓·米/米2）表示。

彎曲強(qiáng)度

材料在彎曲負(fù)荷作用下破裂或達(dá)到規(guī)定撓度時(shí)能承受的最大應(yīng)力，用公斤/厘米2[帕]表示

維卡軟化點(diǎn)試驗(yàn)

評(píng)價(jià)熱塑性塑料高溫變形趨勢(shì)的一種試驗(yàn)方法。該法是在等速升溫條件下，用一根帶有規(guī)定負(fù)荷，截面積為1毫米2的平頂針放在試樣上，當(dāng)平頂針刺入試樣1毫米時(shí)的溫度即為該度樣所測(cè)的維卡軟卡軟化溫度。

硬度

塑料材料對(duì)壓印，刮痕的抵抗能力。

注：根據(jù)試驗(yàn)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）硬度和維氏（vickers）硬度等。

屈服應(yīng)力

在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上屈服點(diǎn)處的應(yīng)力。

應(yīng)力

作用于物體單位面積上的力。用（公斤力/厘米2[帕]表示。

注：若單位面積按原始截面積計(jì)算，則所得應(yīng)力為工程應(yīng)力；若單位面積按變形瞬間的截面積計(jì)算，則所得的應(yīng)力為真應(yīng)力。應(yīng)力有剪應(yīng)力，拉