塑料材料类

   在设计一种塑料产品时，有许多材料和性能可供设计者选择，并以决定产品的性质。在选择过程中，相关的性能参数无疑具有决定性的意义。我们将先介绍常用的塑料的性能名词，然后再梳理一下当前常见的塑料材料。

同质性

同质性指材料所有部位的性能均匀。
注意
未填充的热塑性塑料和热固性塑料都有相当均匀的物理性能分布。
设计注塑产品的截面厚度要均匀，以保证在充模过程中有均匀的应力，减少产品在冷却过程中形成孔隙的可能性。
浇口的位置和制品的收缩率对在流动方向和垂直于流动方向上的物理性能都有不同的影响。

异质性

异质性指材料的一部分和另一部分或同一部分的不同方向上物理性能值不同，性能不均匀。

注意
塑料的异质性行为的强弱取决于在填充模具模腔时流体的流动方式。
玻璃纤维增强制品和非常精细的矿物填料增强的塑料都是异质性的。
对称的增强材料和填料，如玻璃球、云母和非常细的矿物，在所有方向上性能更加均匀并且有相同的收缩量。
增强的塑料在横向上较流动方向上有更大的收缩率。

各向异性

各向异性的材料在所有方向上具有不同的物理性能值。
提示
挤出的薄膜和片材在卷取方向上与横向上性能有所不同，双轴取向的薄膜可以减弱其各向异性。可以通过取向而提高制品的强度。

密度

密度是材料单位体积的重量，通常用g/cm3表示。

注意
注塑过程中，可把零件的重量变换为密度，用于检查每模成型产品的质量，或者评估制品注塑过程模与模之间的均匀性。
零件重量可以用作质量和过程控制的检测点。

弹性

弹性是用来描述材料受力变形后恢复到原来形状和尺寸的能力。

注意
塑料在较低的拉伸强度（≦1%）下呈现出一定的弹性。
弹性取决于树脂和添加剂的多少和类型。
橡胶和热塑性弹性体在较宽的温度范围内（50-180F）有较好的弹性。

塑性

塑料材料在受力还未达到破坏之前，释放力后不能恢复到原来的形状的性能称为塑性，但这并不是指材料的流动和蠕变。

注意
增强和填充的树脂有较低的塑性，在低应力下就会断裂。
随温度的升高，热塑性塑料会有更好的塑性。
在低温下塑料有较低的塑性而变得很脆。
伸长率是一个测量塑性的很好的方法。

热固性塑料，特别是酚醛树脂，塑性非常低。

冲压成型

根据材料的塑性，冲压成型可以使材料在集中的高压下流动。

注意
冲压成型可以使材料的分子取向，在冲压成型的区域增加柔性和撕裂强度。
半结晶和结晶的树脂经常被冲压成型以制成零件的铰链。
塑性材料如ABS、PVC和其他无定形树脂也可冲压成型，但它们的柔性和撕裂强度通常较工程树脂低。

应力发白效应

由于塑料产品的局部受力过大容易产生应力发白，在没有形变的条件下弯曲至超出其屈服点或其他不导致其变形的方法也会产生该效应。

注意
可以利用应力发白来分析一种产品是否失效或可能失效。

延展性

具有延展性的材料可以被拉伸、卷曲或在不破坏其物理性能整体性的情况下伸展成另一种形状。延展性是指材料被拉伸后的性能，通常为受热后改变材料形变的速度。

注意
注塑和挤出成型的产品利用其延展性可以在其仍然很热的情况下与其他零件装配或改性产品。如挤出的高硬度高填充PVC管，在成型管材之后，就在一端通过机械扩张出一个连接用扩张口。

韧性

韧性是材料在不发生失效的情况下，吸收物理能量的能力。

注意
通常韧性材料具有高的伸长率，脆性材料具有低的伸长率。
PE、PP、未填充的PVC和尼龙等具有较高的拉伸伸长率。

落锤冲击

这是一种快速剧烈的冲击测试方法，是在一个模塑成型的特定厚度的圆片上完成。

注意
这是一种评估材料韧性的方法，但并不能测试所有材料。

简支梁和悬臂梁冲击强度

简支梁和悬臂梁冲击强度测试是测量材料在一个模塑成型或机加工的试样上有缺口和无缺口的样条吸收冲击能量的能力。

张力冲击

张力冲击是测定塑料材料在受力状态下突然受到冲击后的韧性，测试装置类似于悬臂梁冲击强度的测试仪器。张力冲击试验检验材料的冲击撕裂强度，样品可以是方形、圆形或哑铃形测试样条。

注意
许多工程师认为张力冲击与简支梁和悬臂梁冲击测试相比更能代表材料在实际中的韧性。
具有高分子量或经过冲击改性剂改性的热塑性塑料具有好的张力冲击韧性。
玻璃纤维增强材料具有比预期较高的冲击强度。
热塑性塑料本身具有比热固性塑料更好的韧性。

脆性

脆性是表示树脂没有韧性和延展性，具有低的伸长率的性能。

注意
热固性塑料，特别是酚醛类塑料，如果没有经过能吸收能量的添加剂和填充剂改性的话，便会显示出脆性。
许多填充和纤维增强性树脂有良好的高张力强度，但是拉伸伸长率却很低，在较高应力下会突然破坏。
影响材料脆性的因素有分子量和改性剂如增塑剂、炭黑、填充剂、橡胶和增强材料等。
许多基材树脂本身坚韧而没有脆性，如PE、PP、PET、尼龙、聚甲醛和PC。

缺口灵敏度

缺口灵敏度是描述裂纹沿着材料蔓延的容易程度的术语。

注意
高伸长率的树脂有较好的抑制缺口的能力，缺口灵敏度在材料的数据表上以缺口悬臂梁冲击强度数据列出。

润滑性

热塑性塑料具有自润滑性，表示材料在相对运动时承受载荷的特性。

注意
润滑性较好的塑料在运动和静止测试中都具有较小的摩擦系数。

磨损和摩擦

当零件、齿轮、轴承、滑轮等的接触表面和其他组件有相对运动时，就需要认真地选择材料以降低磨损。

注意
材料供应商通常会提供树脂在应用于不同的配合材料和表面抛光时的磨损和摩擦信息。
为了降低零件在运动时的接触磨损，经常使用不相似的材料。性能相似的材料之间在高摩擦速率时经常比不同材料间产生的磨损高。
一般来说，纤维增强塑料较无纤维增强材料有较大的磨损。
尼龙具有天然的润滑性能够在负荷情况下形变而没有磨损。
塑料不遵从经典的摩擦定律。
在选择材料作磨损应用前，要决定所有在zui终应用环境中的因素。

收缩

热塑性塑料加热后会变成流体并且膨胀，冷却时会从初始的熔融状态固化并收缩，这种从液态到固态并伴随体积和密度的变化称为材料或模具收缩率。

注意
供应商通常提供的收缩率是在*注塑条件下测得的收缩率。该数值是平均值并且根据注塑条件和方向会有变化。
无定形树脂较结晶和工程树脂收缩率要小。
注塑过程中，在横向及与流动方向成90°角的方向上收缩稍高一些。
如果截面厚度增加，模具和材料收缩量就会增加，甚至在与流动方向垂直的横向上收缩会更高。
模具设计者必须通过模腔内的尺寸来调整那些不能由模具控制的尺寸。必须根据截面厚度调整每种材料的收缩率、浇口在零件上的位置，材料充模的位置。注塑条件如熔化温度、模具温度、注射温度和压力在生产过程中也有助于控制收缩量。

原创作者：力试（上海）科学仪器有限公司