艾邦高分(fēn)子 

工(gōng)程塑料的性能各有不同，正是因爲這些各異的性能，才會有不用的材料應用在不同的領域，下(xià)面我(wǒ)們就一(yī)起看看，不同的工(gōng)程塑料的一(yī)些性能對比。

1.工(gōng)作溫度
2.硬度
3.耐沖擊強度
4.抗撕裂強度
5.耐紫外(wài)輻射性能
6.耐伽瑪射線性能

1.工(gōng)作溫度

選擇材料時需要考慮的一(yī)個關鍵因素就是材料的耐熱性。通常來講，如果想使材料的最大(dà)工(gōng)作溫度提高就相應需要增加更多的成本。填充劑的加入能夠極大(dà)地提高材料的硬度和熱變形溫度，而且，對于高性能的和專用的聚合物(wù)來說，玻璃纖維的加入能使成本大(dà)輻下(xià)降。所以，通常在聚合物(wù)填充玻璃纖維中(zhōng)來提高材料的性能及降低成本。

圖1: 填充30％玻璃纖維的聚合物(wù)的最大(dà)工(gōng)作溫度和熱變形溫度

注：高性能材料一(yī)般會加入碳纖維來提高材料的硬度和熱變形溫度。與玻璃纖維相比，其優點：

1.硬度更高

2.密度更低

3.良好的導電(diàn)性

4.良好的摩擦性能

因爲這些原因，碳纖維經常被用在汽車(chē)的燃料輸送線和燃料系統上。

2.硬度

金屬相對于塑料最大(dà)的優點之一(yī)就是它們具有很高的硬度（平均值比較要比塑料的高8倍）。然而，在許多實際應用中(zhōng)，并不需要這麽高的硬度，如果有必要的話(huà)，還可以通過靈活的設計、骨架增強和低密度來進行補充。 填充劑和纖維的加入都可以極大(dà)地提高材料的硬度。在很多情況下(xià)，硬度也是材料一(yī)個關鍵的性能。

當表面外(wài)觀并不是一(yī)個主要關心的問題時，玻璃纖維由于其高的性價比被經常使用。然而，玻璃纖維會使材料産生(shēng)各向異性，降低了它的加工(gōng)性能，同時易磨損。

當需要關注産品的外(wài)觀時，則可以加入一(yī)些礦石填充劑，如碳酸鈣、滑石、矽灰石、雲母都是很好的選擇。然而材料的硬度和熱變形溫度都要比填充玻璃纖維的材料低很多。

檔次較高的産品，可以選用碳纖維作爲填充劑，它可以賦予材料非常高的硬度。填充碳纖維的其它優點有：導電(diàn)性、極好的摩擦性能、低密度。

圖2：常用來替代金屬的聚合物(wù)的硬度（未填充的和填充了30％玻璃纖維的材料）

填充玻璃纖維的高結晶度的聚合物(wù)的彎曲模量高于10GPa：聚丁二醇酯PBT，聚甲醛POM，聚乙二醇酯PET，聚苯硫醚PPS，聚醚醚酮PEEK，液晶樹(shù)脂LCP。在這些材料中(zhōng)，液晶樹(shù)脂LCP具有最高的硬度且有最高的各向異性。

3.耐沖擊性能

在許多實際應用中(zhōng)，耐沖擊性能是一(yī)個關鍵的性能。在這些材料中(zhōng)，對于未填充的材料，聚碳酸酯PC和它的混合物(wù)：聚碳酸酯PC/ABS樹(shù)脂和聚碳酸酯PC/聚丁二醇酯PBT具有高的耐沖擊性能。當持續工(gōng)作溫度不超過100-120°C時，這些材料都是極好的選擇。對于填充玻璃纖維的材料有更高的硬度，液晶高分(fēn)子LCP表現了傑出的性能。

圖：室溫下(xià)常用的替代金屬的聚合物(wù)的沖擊性能（未填充的和填充了30％玻璃纖維的）

沖擊性能改性劑的影響
沖擊性能改性劑的添加能夠使許多脆性聚合物(wù)材料的韌性得到很大(dà)的增強。聚合物(wù)的韌性由它自身、沖擊改性劑的份量和改性劑在基體(tǐ)中(zhōng)分(fēn)散的質量共同決定。然而，在所有的情況下(xià)你必須和硬度、耐化學性和加工(gōng)性能相結合折衷考慮
4.抗撕裂性能
塑料替代金屬的一(yī)個很有前景的領域就是磨擦應用方面，例如齒輪、泵轉子、引擎部件、刹車(chē)部件、滑動部分(fēn)等等。在這一(yī)領域，塑料具有以下(xià)優點：設計的靈活性減輕重量、不使用潤滑自潤滑性、降低噪聲。因爲這些迫切的應用需要，就要求材料具有低的動态摩擦和好的耐磨損性，以避免在接觸的界面上生(shēng)熱，因此要做到以下(xià)幾點：避免機械性能的降低、使材料的磨損最小(xiǎo)化、避免平滑現象。隻有很少的材料自身就具備很好的自潤滑性和耐磨損性，因此，材料本身的這些性能通常不能滿足工(gōng)業的要求，因爲這個原因，磨擦材料常含有層狀填充劑、矽油和一(yī)些聚合物(wù)這些物(wù)質，聚四氟乙烯PTEE就是商(shāng)品中(zhōng)常使用的一(yī)種聚合物(wù)。在某些情況下(xià)，最終材料的選擇也将依賴于工(gōng)作溫度、硬度或耐化學性。

圖：常見塑料的硬度和熱變形溫度

常用的用于降低材料摩擦系數的組分(fēn)有：石墨、氧化钼、聚四氟乙烯PTEE、矽油或高分(fēn)子量的矽樹(shù)脂。

添加碳纖維也是一(yī)個不錯的選擇，特别是對于那些需要非常高的硬度的應用場合。
添加碳纖維的潤滑配合體(tǐ)系（聚四氟乙烯PTEE和有機矽或無機矽）将會使材料具備相當低的動态摩擦系數。

5.耐紫外(wài)輻射性能

當一(yī)個制品持續暴露于紫外(wài)光下(xià)，或者它被用于戶外(wài)，這樣的材料需要有極好的耐紫外(wài)輻射性能。這樣的應用如汽車(chē)、運輸工(gōng)具、照明設備等等都需要有極好的耐氣候性。按照一(yī)般的規則解決聚合物(wù)的耐紫外(wài)輻射性能是不可行的，因爲這極大(dà)地依賴于材料的化學結構和特殊的老化機理。含有雙鍵的聚合物(wù)通常對紫外(wài)光更爲敏感（如ABS樹(shù)脂）。在很多情況下(xià)，應用于耐紫外(wài)輻射的材料含有紫外(wài)光穩定劑或者碳黑。

圖：常用塑料耐紫外(wài)輻射性能

助劑對抗紫外(wài)性能的影響

沖擊性能改性劑
添加沖擊性能改性劑的材料通常比不加的基體(tǐ)本身耐紫外(wài)輻射性能更差，這個規則對于含有雙鍵的聚合物(wù)進行沖擊性能改性後更爲準确，如三元乙丙橡膠EPDM，抗沖改性劑MBS樹(shù)脂，丁二烯-苯乙烯共聚物(wù)SBS樹(shù)脂。
酸類和基團的影響 
酸和基團的影響來自于聚合過程、添加劑的分(fēn)解、填料和外(wài)部環境（如化工(gōng)廠），它們對于材料的耐氣候性有負面影響。聚合物(wù)如聚碳酸酯或聚酰胺中(zhōng)少量或痕量的基團（氫氧化鈉、胺）對材料的耐氣候性也有不利的影響。這些基團能常會促使酯基交換反應，從而導緻聚合物(wù)老化和泛黃。

注：在聚碳酸酯中(zhōng)隻要有痕量的ppm級的鈉就足以使材料的顔色穩定性、水解穩定性和最終的老化性能受到極大(dà)的影響。
因爲這些原因，聚合物(wù)的純度和添加劑的純度就必須受到重視，它們是提高材料的耐氣候性時需要考慮的至關重要的因素。

6.耐伽瑪射線性能

在一(yī)些專用的場合裏，材料要經常暴露在伽瑪射線下(xià)，這特别是在一(yī)些醫療應用上，經常需要進行定期的殺菌消毒。通常，含有雙鍵或者大(dà)量脂肪族單元的材料不具備好的耐伽瑪射線的能力。

例如一(yī)些對伽瑪射線耐受力很差的材料，如：ABS樹(shù)脂, 聚甲醛POM, 聚丙烯PP.在醫療應用上，如外(wài)科手術工(gōng)具、牙科工(gōng)具、過濾的器具等等，這些材料都應當有好的耐水性，耐蒸汽性和好的耐化學性。
對于要求高的場合，一(yī)些材料，例如PSU, PPSU, PEEK, LCP, PEI，都是極好的選擇，對于要求稍低的場合，聚碳酸酯是一(yī)個有很好性價比的選擇

圖：各種塑料的耐伽瑪射線能力

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