常用塑料的吸水性

塑料的吸水性是材料核心性能之一，直接影響其加工工藝選擇、成品質(zhì)量穩(wěn)定性及應(yīng)用場(chǎng)景適配性。本文從吸水性判定標(biāo)準(zhǔn)、不同吸水率等級(jí)塑料的參數(shù)與應(yīng)用、對(duì)注塑成型的影響及改性?xún)?yōu)化方向等方面展開(kāi)，所有數(shù)據(jù)均參考行業(yè)公認(rèn)的ASTM D570 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（常溫常壓下浸泡 24 小時(shí)），確保內(nèi)容精準(zhǔn)權(quán)威。

一、塑料吸水性的判定標(biāo)準(zhǔn)

塑料吸水性的核心衡量指標(biāo)為吸水率，其定義為：干燥狀態(tài)下的塑料試樣，在規(guī)定環(huán)境中浸泡至恒重后，所吸收水分的質(zhì)量與試樣干燥質(zhì)量的百分比。行業(yè)內(nèi)依據(jù) 24 小時(shí)吸水率數(shù)值，將常用塑料劃分為四大類(lèi)，具體分類(lèi)閾值及工藝指導(dǎo)意義如下：極低吸水率類(lèi)（≤0.01%），無(wú)需干燥處理；低吸水率類(lèi)（0.01%~0.2%），按需簡(jiǎn)易干燥；中吸水率類(lèi)（0.2%~1.0%），必須嚴(yán)格干燥；高吸水率類(lèi)（>1.0%），需精準(zhǔn)控濕干燥。

二、不同吸水率等級(jí)的常用塑料及性能特點(diǎn)

吸水率極低類(lèi)（≤0.01%）

代表塑料及吸水率

聚四氟乙烯（PTFE）：24 小時(shí)吸水率 < 0.01%

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）：24 小時(shí)吸水率 < 0.01%

聚丙烯（PP）：24 小時(shí)吸水率 = 0.01%

此類(lèi)塑料分子結(jié)構(gòu)致密，無(wú)極性基團(tuán)，幾乎不具備吸濕能力，注塑加工前無(wú)需進(jìn)行干燥處理，即便在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期儲(chǔ)存或使用，也不會(huì)出現(xiàn)尺寸變形、力學(xué)性能下降等問(wèn)題。其耐化學(xué)腐蝕性和耐水性?xún)?yōu)異，適配潮濕、耐腐蝕的應(yīng)用場(chǎng)景，比如 PP 可直接生產(chǎn)水管接頭、衛(wèi)浴配件，PTFE 常用于制造化工設(shè)備密封件、耐高溫軸承部件，UHMWPE 則用于制作耐磨的輸送管道內(nèi)襯。

低吸水率類(lèi)（0.01%~0.2%）

代表塑料及吸水率

高密度聚乙烯（HDPE）：24 小時(shí)吸水率 = 0.02%

低密度聚乙烯（LDPE）：24 小時(shí)吸水率 = 0.03%

聚苯乙烯（PS）：24 小時(shí)吸水率 = 0.04%

該類(lèi)塑料分子極性較弱，對(duì)環(huán)境濕度敏感度低，若原材料在干燥通風(fēng)環(huán)境中存放，注塑加工時(shí)可直接省略干燥步驟；若儲(chǔ)存環(huán)境濕度較高，僅需在 60~80℃溫度下預(yù)干燥 1~2 小時(shí)即可去除表面浮水。其成品尺寸穩(wěn)定性良好，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，廣泛應(yīng)用于包裝容器、日用品外殼等領(lǐng)域，比如 HDPE 制作的食品保鮮盒和化工桶，LDPE 生產(chǎn)的塑料薄膜和購(gòu)物袋，PS 加工的文具外殼和透明收納盒。

中吸水率類(lèi)（0.2%~1.0%）

代表塑料及吸水率

丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物（ABS）：24 小時(shí)吸水率 = 0.2%~0.4%

聚碳酸酯（PC）：24 小時(shí)吸水率 = 0.15%~0.3%

丙烯腈 - 苯乙烯共聚物（AS）：24 小時(shí)吸水率 = 0.3%~0.6%

此類(lèi)塑料分子含有一定極性基團(tuán)，對(duì)水分較為敏感，注塑前必須進(jìn)行嚴(yán)格的干燥處理，若跳過(guò)干燥步驟，熔融態(tài)塑料中的水分會(huì)在高溫高壓下汽化，導(dǎo)致成品出現(xiàn)銀紋、氣泡、熔接痕等缺陷，嚴(yán)重影響外觀和力學(xué)性能。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)干燥工藝為溫度 80~120℃、時(shí)間 2~4 小時(shí)，部分厚壁制品需延長(zhǎng)干燥時(shí)間至 4~6 小時(shí)。成品主要用于制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的家電外殼、汽車(chē)內(nèi)飾件等，比如 ABS 生產(chǎn)的電視機(jī)外殼和洗衣機(jī)面板，PC 加工的汽車(chē)前大燈燈罩和防彈玻璃，AS 制作的透明家電部件和食品容器。

高吸水率類(lèi)（>1.0%）

代表塑料及吸水率

聚酰胺 6（PA6，尼龍 6）：24 小時(shí)吸水率≈8%

聚酰胺 66（PA66，尼龍 66）：24 小時(shí)吸水率≈6%

聚酰胺 12（PA12，尼龍 12）：24 小時(shí)吸水率≈1.5%

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）：24 小時(shí)吸水率 = 0.6%~1.2%

部分改性聚甲醛（POM）：24 小時(shí)吸水率 > 1.0%

該類(lèi)塑料分子含有強(qiáng)極性基團(tuán)，對(duì)水分極其敏感，注塑前的干燥處理是保障成品質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)，需使用除濕干燥機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)控濕，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)干燥工藝為溫度 100~120℃、時(shí)間 4~6 小時(shí)，其中 PA 類(lèi)塑料干燥后需在密閉環(huán)境中保溫存放，防止二次吸濕。若干燥不充分，制品會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、翹曲、力學(xué)強(qiáng)度驟降等問(wèn)題，同時(shí)成品在使用過(guò)程中吸濕后會(huì)出現(xiàn)一定的尺寸膨脹，需在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段預(yù)留 0.2%~0.8% 的尺寸余量。此類(lèi)塑料力學(xué)強(qiáng)度高、耐磨性好，主要用于制作高強(qiáng)度的機(jī)械傳動(dòng)零件，比如 PA 生產(chǎn)的齒輪、軸承和發(fā)動(dòng)機(jī)部件，PET 制作的纖維和工程塑料配件，改性 POM 加工的精密連接件和齒輪。

三、吸水性對(duì)注塑成型工藝的關(guān)鍵影響

塑料吸水率直接決定干燥溫度、時(shí)間和設(shè)備選擇，吸水率越低，預(yù)處理流程越簡(jiǎn)化，可降低能耗和生產(chǎn)成本；吸水率越高，對(duì)干燥設(shè)備的控濕精度要求越高，需采用除濕干燥機(jī)替代普通熱風(fēng)干燥機(jī)，避免干燥不充分或材料熱降解。未充分干燥的塑料在注塑過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水汽，導(dǎo)致成品出現(xiàn)銀紋、氣泡、縮孔等缺陷，同時(shí)會(huì)降低塑料的熔融強(qiáng)度，影響制品的力學(xué)性能和表面光潔度，尤其是中高吸水率塑料，干燥質(zhì)量直接決定成品合格率。對(duì)于高吸水率塑料，模具需設(shè)計(jì)合理的排氣系統(tǒng)，及時(shí)排出注塑過(guò)程中產(chǎn)生的水汽，同時(shí)需優(yōu)化冷卻水路，減少制品因吸濕膨脹導(dǎo)致的翹曲變形。

四、高吸水性塑料的改性?xún)?yōu)化方向

針對(duì)高吸水率塑料耐濕性差的問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)常采用以下改性手段提升性能：一是添加無(wú)機(jī)填料，如玻璃纖維、滑石粉等，填充分子間隙，降低材料的吸濕通道；二是進(jìn)行表面涂層處理，如噴涂防水涂層、電鍍金屬層，隔絕水分與材料接觸；三是采用共聚改性，如 PA 與聚乙烯共聚，降低分子極性，減少吸水率。