高性能应用首选的5大耐高温塑料

制造商倾向于用镍、不锈钢等金属应对高性能应用，因它们高度耐热。例如镍基合金在高温、循环热暴露、高碳环境下仍能保持强度。尽管金属通常比塑料更耐热，但许多情况下工程师用耐高温塑料替代金属用于高性能应用更有利。

耐高温塑料分两大类：热固性和热塑性。热固性塑料受热硬化，固化后不可重塑。高性能热塑性塑料受热熔融、冷却固化、冷却后可再熔融。热塑性塑料的结构完整性受玻璃化转变温度（Tg）和各材料固有熔点影响。现有高性能热塑性塑料可在150°C以上长期保持结构性能，短期甚至耐250°C以上。

除耐热外，这些材料还耐化学腐蚀、耐腐蚀，是优良电热绝缘体。常见高性能应用包括汽车活塞部件、航空航天电缆管道、半导体海底连接器等。设计将接触极高温度的零件时，产品团队应考虑以下五大耐高温塑料。

五大耐高温塑料

热塑性塑料的耐热性源于分子结构。当刚性芳香环取代脂肪族基团引入树脂时，分子链主链被限制和强化，需断裂两个化学键才能断链。这种新结构使热塑性塑料的耐化学和耐热性可匹敌或超越热固性塑料。

以下是五种耐高温塑料。

1. 聚醚酰亚胺（PEI）

ULTEM®是聚醚酰亚胺（PEI）的品牌名，是目前市场上为数不多的商业化非晶态热塑性塑料之一。它强度高、耐化学和阻燃，在制造业应用超35年。ULTEM以拥有所有高性能热塑性塑料中最高介电强度脱颖而出。

该材料熔点极高达219°C，最大连续使用温度170°C，非常适合电路板、食品灭菌设备，尤其是飞机部件。ULTEM是商业航空航天工业极少数可用树脂之一——在蠕变抵抗性上胜过其他热塑性塑料，在各种燃料和冷却剂中表现良好。但遇极性氯化溶剂易开裂。该材料用于阻燃剂和飞机座椅套。

ULTEM优势：

• 蠕变抵抗性优于热塑性塑料
• 耐燃料和冷却剂

ULTEM劣势：

• 遇极性氯化溶剂易开裂
• 价格较贵

2. 聚醚醚酮（PEEK）

PEEK即聚醚醚酮，是一种半结晶高性能工程热塑性塑料，耐化学、耐磨、耐疲劳、耐蠕变、耐热。该材料强度高、适应恶劣环境，在许多应用中作为金属替代材料，不论温度。PEEK短期耐310°C，熔点超371°C。更重要的是，它拥有所有高性能聚合物中最高的拉伸和弯曲强度。

因类金属耐用性，PEEK广泛用于医疗器械、汽车变速箱活性部件、飞机外部零件。额外优势是易于通过注塑或挤出加工，固态PEEK兼容CNC加工。

这种流行热塑性塑料有几个小缺点，包括对紫外线和某些酸敏感。但PEEK仍是所有工程师应储备的高通用性热塑性塑料。

PEEK优势：

• 强度高、适应恶劣环境
• 最高拉伸和弯曲强度
• 易于注塑挤出加工
• 兼容CNC加工

PEEK劣势：

• 对紫外线和某些酸敏感

3. 聚四氟乙烯（PTFE）

PTFE俗称特氟龙，是一种柔软、耐热、低摩擦、耐化学性极佳的塑料。具有高弯曲强度、足够耐候性、在干湿环境下均具良好电绝缘性。

PTFE独特之处在于几乎完全化学惰性、在大多数溶剂中高度不溶，使其成为高温应用的理想选择。PTFE熔点达327°C，是所有热塑性塑料中最高之一，工作温度范围极大。热稳定性足以在-200°C至+260°C间使用。

PTFE最著名的是商业应用。也用于保护管道免受腐蚀材料侵害、涂覆热交换器、为电气组件提供绝缘。

PTFE在极高低温下表现优异，但室温下力学性能通常不如可比塑料。对蠕变、磨损、辐射敏感，烟雾有毒。此外，PTFE加工成本较高。

PTFE优势：

• 高弯曲强度
• 足够耐候性
• 干湿环境下良好电绝缘性

PTFE劣势：

• 室温下不如可比塑料
• 对蠕变、磨损、辐射敏感
• 烟雾有毒
• 加工成本较高

4. 聚苯并咪唑（PBI）

聚苯并咪唑（PBI）是当今市场上耐热耐磨、强度和力学性能稳定性最高的工程热塑性塑料。PBI纤维无已知熔点、不燃、不粘其他塑料。惰性环境下最大连续使用温度398°C，空气中343°C，短期暴露潜力高达537°C。

尽管强项众多，PBI极其昂贵且难制造。工程师常需用金刚石工具加工，进一步推高成本。设计角度看，PBI主要缺点是缺口敏感性高。产品设计师必须避免任何锐边锐角，打磨所有表面光洁度。

PBI优势：

• 高稳定性
• 极端耐热——所有热塑性塑料中最高
• 纤维无熔点——不燃、不粘其他塑料

PBI劣势：

• 昂贵且难制造
• 高缺口敏感性

5. 聚二环戊二烯（pDCPD）

聚二环戊二烯（pDCPD）是定制工程热固性聚合物，旨在提供优异的耐化学、耐腐蚀、耐热性，兼具刚性和冲击强度。该材料融合热固性成型灵活性与顶级工程热塑性塑料高性能特征。热变形温度达120°C。

pDCPD独特之处在于几乎无零件尺寸重量限制——可变壁厚、模制加强筋等不会拖慢生产。pDCPD是相对较新材料，应用目前有限，但在耐腐蚀化工设备、化粪池、水处理设备中显示出前景。

pDCPD优势：

• 融合耐化学、耐腐蚀、耐热性
• 无零件尺寸重量限制——不拖慢生产
• 融合成型灵活性与高性能

pDCPD劣势：

• 新材料：应用有限

制造商能否提高耐热性？

工程师和制造商可通过添加剂和/或热稳定剂提高大多数塑料的耐热性能。三种最常见添加剂是抗氧剂、阻燃剂、加工助剂。每种添加剂提供不同特性，增强聚合物耐久性。

热稳定剂保护聚合物在制造或最终零件正常使用中免受热损伤，如今添加到大多数聚合物中。热稳定剂也能保持聚合物外观、强度和弹性。

选择专家制造商协助选材

针对高温应用，上述任何高性能塑料都能胜任。但并非任何材料都适用。工程师必须调研，确保选择最适合其特定应用的耐高温塑料。选错材料将危及零件功能，被迫从头再来。

Fast Radius等经验丰富的制造合作伙伴凭借专家工程咨询服务，让选材过程无忧。我们可帮助任何产品团队为其零件和独特需求选择正确材料。

除选材外，我们资深工程师和设计师团队准备好简化产品开发流程，以实惠价格和闪电般时间表交付优质零件——让每位客户放心获得最优性价比产品。立即联系我们获取报价。

更多材料指南和塑料制造信息，请查看Fast Radius资源中心。

准备好与Fast Radius合作制造零件了吗？

开始报价