熱塑性材料是工業(yè)應(yīng)用最廣泛的品類，這類材料在加熱時可軟化熔融、冷卻后固化定型，且該過程可反復(fù)進(jìn)行，便于批量加工。常見的熱塑性材料包括聚乙烯（PE），其耐化學(xué)性優(yōu)異、價格低廉，常用于化工管道與食品包裝；聚丙烯（PP），密度低且耐疲勞性好，適合制作汽車保險杠與家電外殼；聚氯乙烯（PVC），阻燃性強(qiáng)但需注意環(huán)保助劑，多用于建筑管材與電線絕緣層；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），沖擊強(qiáng)度高且表面易著色，是電子設(shè)備外殼的常用材料；聚碳酸酯（PC），透光率達(dá)90%且抗沖擊，適合制作燈罩與光學(xué)部件；聚酰胺（PA，俗稱尼龍），耐磨且耐油，常用于齒輪與連接器端子；聚苯硫醚（PPS），耐高溫且耐腐蝕性強(qiáng)，多用于高溫工業(yè)部件。這些分類并非孤立，而是基于分子結(jié)構(gòu)差異形成的性能梯度，為后續(xù)選型提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

 

熱塑性材料分類

 

 

在工業(yè)設(shè)計中，塑料材料的選型需遵循“需求導(dǎo)向、合規(guī)優(yōu)先、成本平衡”的核心原則，通過七步流程將模糊的設(shè)計需求轉(zhuǎn)化為明確的材料選擇。

 

第一步，解讀設(shè)計需求，這是選型的起點(diǎn)：①明確用戶核心需求-應(yīng)用場景以及使用壽命，1年短期使用與5年長期使用對材料老化性能要求不同；②認(rèn)合規(guī)性CE\UL\COC\ROHS認(rèn)證要求，CE認(rèn)證是進(jìn)入歐盟市場的基礎(chǔ)，UL認(rèn)證針對北美市場的安全標(biāo)準(zhǔn)，COC（符合性聲明）確保材料與聲明一致，ROHS則限制鉛、鎘等有害物質(zhì)，這些認(rèn)證直接決定材料能否進(jìn)入目標(biāo)市場；③外觀需求-表面處理，表面處理是啞光還是高光、是否需要染色，會影響材料的選擇；④結(jié)構(gòu)需求-機(jī)械載荷要求，沖擊、跌落、振動等要求；⑤成本，高性能材料價格可能是通用材料的5-10倍，需在性能與成本間找到平衡點(diǎn)。

 

第二步，將設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為材料性能的約束條件：阻燃等級、耐候等級、認(rèn)證、屏蔽性能、使用溫度范圍、耐化學(xué)性、屈服強(qiáng)度等等

 

第三步，篩選塑膠材料，通過企業(yè)的材料庫或第三方數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行初步排除不能滿足需求的材料

 

第四步，按照設(shè)計目標(biāo)排序選擇合適塑膠材料種類，不同場景的目標(biāo)優(yōu)先級不同。

 

第五步，查找候選材料的應(yīng)用場景，這一步可參考已有案例減少風(fēng)險。

 

第六步，選擇具體塑膠材料牌號，同一材料種類下不同牌號的性能差異可能很大。①獲取不同牌號材料的性能參數(shù)表；②優(yōu)選公司材料庫中已有的材料

 

第七步，需推薦材料，對接材料供應(yīng)商，收集用戶所需的材料樣件與認(rèn)證文件。必要時可進(jìn)行小樣加工測試（如注塑成型、性能檢測），驗(yàn)證材料是否符合實(shí)際生產(chǎn)與使用需求，確認(rèn)無誤后才能確定最終材料，形成選型閉環(huán)。

 

而要完成科學(xué)選型，必須先清晰理解塑料材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)——這些指標(biāo)既是選型時的約束條件，也是判斷材料是否適配場景的核心依據(jù)。

 

物理性能是材料的基礎(chǔ)屬性，包括密度、吸水率、收縮率等。

 

機(jī)械性能決定材料能否承受使用過程中的外力作用，主要包括拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與硬屈服強(qiáng)度。

 

阻燃性能是電子、汽車等領(lǐng)域的關(guān)鍵安全指標(biāo)。

 

UL94阻燃等級的防護(hù)能力從HB級開始，依次經(jīng)過V-2、V-1、V-0、5VB級，向5VA級逐級增強(qiáng)，各等級的測試評價標(biāo)準(zhǔn)如下：

 

HB級：厚度3-13毫米的樣品，燃燒速度需小于40毫米/分鐘；厚度不足3毫米的樣品，燃燒速度需小于70毫米/分鐘；若樣品能在燃燒至100毫米標(biāo)志線前自行熄滅，也符合該等級要求。

 

V-2級：兩次10秒的燃燒測試，測試后樣品的余焰與余燃需在60秒內(nèi)熄滅，且滴落的微粒可點(diǎn)燃下方棉花。

 

V-1級：兩次10秒燃燒測試，余焰與余燃需在60秒內(nèi)熄滅，區(qū)別在于滴落的微粒不可點(diǎn)燃棉花。

 

V-0級：兩次10秒燃燒，要求余焰與余燃在30秒內(nèi)熄滅，且滴落微粒無法點(diǎn)燃棉花。

 

5VB級：五次5秒的燃燒測試，測試后余焰與余燃需在60秒內(nèi)熄滅，滴落微粒不可點(diǎn)燃棉花，對于塊狀樣品，允許出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。

 

5VA級：五次5秒燃燒測試，余焰與余燃需在30秒內(nèi)熄滅，滴落微粒不可點(diǎn)燃棉花，且塊狀樣品不允許出現(xiàn)燒穿情況。

 

除了阻燃等級，我們還可以通過材料氧指數(shù)測定法來測試。

 

熱性能決定材料在不同溫度下的穩(wěn)定性，核心指標(biāo)包括熱變形溫度（HDT）、維卡軟化點(diǎn)與相對溫度系數(shù)。

 

電氣性能對電子領(lǐng)域的塑料材料至關(guān)重要，包括電阻率、介電強(qiáng)度、耗散因子等。

 

 

環(huán)境性能衡量材料在不同環(huán)境條件下的耐久性，包括耐化學(xué)性、耐候性兩個方面。

 

塑料材料的選型與性能認(rèn)知，并非簡單的參數(shù)對比，而是需要結(jié)合場景需求、合規(guī)要求與成本預(yù)算，通過系統(tǒng)的流程將模糊需求轉(zhuǎn)化為明確選擇；同時，對材料各項(xiàng)性能的深刻理解，能幫助設(shè)計者避開性能過剩或參數(shù)不足的陷阱。無論是電子設(shè)備的連接器外殼，還是汽車的結(jié)構(gòu)部件，只有精準(zhǔn)解讀需求、嚴(yán)格遵循選型流程、清晰掌握性能指標(biāo)，才能選出既符合技術(shù)要求，又兼具經(jīng)濟(jì)性與可靠性的塑料材料。