如何选用刚度优良的塑料材料？

塑料的刚度不能像金属材料那样用拉伸（或弯曲）弹性模量来表示，通常以低应变区的应力-应变曲线的斜率来作为弹性模量，塑料的弹性模量（刚度）比金属小得多，介于橡胶与金属之间，一般为3～100GPa。而且影响塑料刚度的因素很多，主要的因素有以下几个方面：

1）高聚物主链的刚性和侧基的极性，使材料具有较高模量。

2）结晶型塑料的结晶度和热固性塑料的交联度高，会使模量有所提高。

3）塑料取向方向模量高于各向同性的该种塑料的模量；垂直取向方向的模量低于取向材料。

4）塑料模量是温度T的函数，温度升高至T_g、T_f或T_m以上时模量有很大的下落。塑料模量也是时间t的函数。蠕变现象的特征是模量随时间的推延而下降。

5）填料使塑料模量改变，大致按“混合规律”推断。高模量刚性填料使塑料模量增大。反之，低模量的填料或空气作填料使塑料模量减小。

6）塑料对于试验速度和应变速率是敏感的。试验加载速度加快，模量值略有增高。

由此可见，多数未改性的塑料模量较低，其制品刚度不及金属制品，如果要提高制品的刚性只能采用加大制品壁厚、设置加强筋、设计各种增强结构（如增强凸缘、夹芯蜂窝结构）等措施。(www.xing528.com)

但塑料中还是有些品种，尤其是增强填充复合材料，它们大大地提高了自身的强度和模量，如高模量石墨-环氧树脂复合材料的弹性模量可达385GPa，高于锰钢（196GPa）和铝合金（70GPa）；聚芳酰胺增强料的模量可达117GPa；液晶聚合物的拉伸模量可达8.4～21.0GPa，弯曲模量可达11.2～13.3GPa。另外，定向结晶料沿取向方向也具有较高的刚性，如单向拉伸PET的纵向拉伸模量可达8.95GPa，横向拉伸模量为1.78GPa；双向拉伸PET的相应值分别可达7.04GPa和3.52GPa。从比强度和比模量来看，多数增强改性工程塑料都优于铝合金及部分钢制品。

综上所述，在制作刚性制品时需从制品结构设计及选择材料两方面来考虑，按制品刚性要求酌情选料。塑料中多数增强和填充高模量填料的塑料、热固性塑料及结晶度高、交联度高，取向性强的材料、硬质脆性材料等的刚性都较好，但高刚性料的价格高，成本会增加。几种常用塑料的模量指标值见表19-61。

表19-61 几种常用塑料的模量指标值

（续）

注：名称中的百分数为填料的质量分数。