--这类材料在极端条件下具有高功能性，但在设计、制造和制备方面带来挑战。

发布日期：2025年9月15日

（作者：Vincent Etchen，特瑞堡公司技术与创新经理）

高性能塑料在高温环境、高压应用和严苛的机械场合中表现出色。凭借其减轻重量、提高能效和耐

腐蚀的能力，高性能塑料在汽车、航空航天、工业自动化、加工工业和半导体等领域极具价值。作

为一类材料，它们表现出卓越的耐化学性、低摩擦特性，并且非常适用于高压力-速度的应用。它们

是旋转应用以及需要高精度和严格公差的应用的理想选择。最后，它们还能降低噪音、振动和粗糙

度，并提供电绝缘性或导电性。

然而，只有拥有合适设备和专业知识的供应商合作伙伴，才能帮助客户利用高性能塑料创造价值。

本文深入探讨高性能塑料的独特性能、制造工艺和实际应用，展示其对工程和设计的影响。

*问：什么是高性能塑料？与其他材料相比其优势何在？*

高性能塑料可以从两个不同的角度来理解。它可以指即使在恶劣环境中也能保持其机械、热或化学

特性的一组聚合物。或者，高性能塑料也可以指经过改性以提升性能的工程聚合物（例如，在聚邻

苯二甲酰胺中加入碳纤维以提高强度，或在聚酰胺中加入二硫化钼以改善耐磨性和耐久性）。

许多高性能塑料采用定向纤维制造，即塑料浸渍了填料，这些填料能增加其强度和/或减少应用中的

摩擦。这些填料可以是添加到聚醚醚酮材料中的聚四氟乙烯，用以降低摩擦和改善磨损特性；也可

以是添加到尼龙导程中的二硫化钼，以获得更耐磨的表面。高性能塑料的组合需要在基础树脂和适

当的填料负载量之间取得正确的平衡。

*问：高性能塑料能否替代结构部件中的金属？*

可以。高性能塑料能使应用更轻、更耐用，从而取代传统的金属部件。例如，传统的钢垫圈可以用

轻质聚合物替代品取代，通过减少配对硬件的磨损来改善功能。使用这些更轻的部件减轻重量，提

高了系统的效率，因为驱动应用所需的机械能更少。高性能塑料还有助于防止金属部件与水接触时

出现的腐蚀。最后，高性能塑料本质上是绝缘的，并且不像传统金属部件那样传导那么多的噪音或

振动。

*问：高性能塑料能在高温环境中表现良好吗？*

可以。传统金属可以被能承受高温环境的高性能塑料所取代。像聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚酰胺-酰亚

胺这样的材料能够满足此类恶劣环境的要求。

*问：高性能塑料部件如何处理高压力-速度（高PV）应用？*

要让高性能塑料处理高PV应用，需要考虑几个因素，如工作温度、化学暴露、冷却和热管理，以优

化性能。选择和设计过程包括评估整个应用环境，以确保不超过材料的PV极限，并整合设计特性以

维持最佳性能。在高性能塑料中使用填料可以进一步优化高PV或不同润滑条件下的摩擦和磨损特性。

配对表面的选择以及应用是干式运行还是润滑运行，也是决定高性能塑料在PV应用中性能的关键因

素。

*问：使用高性能塑料有什么好处？*

使用高性能塑料可以显著减少设计、原型制造和生产过程中的时间和费用。它们可以被回收、再加

工或降级回收，这有助于减少浪费。它们与不同材料粘合的能力使得能够创建混合结构。此外，高

性能塑料部件比钢制部件更轻，因此像汽车这样的应用运行所需的能量更少。

添加剂根据应用需求进一步增强了高性能塑料的性能。例如，碳纤维或玻璃纤维使材料变硬，而聚

四氟乙烯和石墨则降低摩擦水平并提高耐磨性。这使得高性能塑料非常适用于航空航天、汽车、化

学品运输、工业自动化、医疗和半导体行业。

*问：生产高性能塑料部件面临哪些挑战？*

用高性能塑料生产部件，尤其是在加入添加剂时，会带来与模具、温度和部件收缩相关的挑战。高性

能塑料可能对注塑设备的压缩区具有高磨损性，因此压缩区通常配备定制设计的螺杆和机筒系统，

以减少磨损、延长寿命并提高工艺能力。由于高性能塑料的分子化学特性，材料在多腔模具中的流

动具有挑战性。为了成功生产部件，模塑需要在非常高的温度下进行。使用标准聚合物模塑部件的压

机，其熔体温度运行在392-527°F（200-275°C）之间。而用于高性能塑料的压机，温度最高可达

797°F（425°C）。维持所有模具部件的温度很困难，因此可以安装使用经过处理的软水的可编程热

管理系统，以成功地在440°F（227°C）下运行水流。

热塑性塑料模塑的热管理机制也很复杂。控制模具温度有助于确保材料具有正确的机械特性，并且

部件的结晶度和循环时间不会受到负面影响。对于要求平整的高精度部件，合适的冷却系统的设计

尤为关键，因为它们容易翘曲。另一个与温度相关的挑战是部件收缩。当部件冷却到室温时，其体

积会发生变化。设计具有最佳冷却效果的模具，同时考虑部件收缩，需要经验丰富的工程师深入的

知识来克服多重挑战。

由于添加剂和填料的选择有限，且它们必须具有高热稳定性并与高性能塑料基体相容，因此配制高

性能塑料比标准塑料更复杂。这需要先进的技术专业知识，并与供应商紧密合作，为特定应用创建

定制配方。

模具设计、工艺模拟以及针对可制造性优化设计，是衡量一个合格的聚合物工程解决方案合作伙伴

的关键资格标准。

*问：请介绍一下高性能塑料的加工制造过程。*

高性能塑料通常通过注塑、压缩模塑或挤出工艺制造。这些工艺可以非常精确地控制最终产品的形

状和尺寸。塑料部件可以进行精密模塑以实现严格的公差，或者进行机械加工以进一步精修和满足

独特规格。其目标是提高组件的整体性能，并减少系统中公差的总累积，从而实现可靠的性能。

精密模塑或挤出的塑料有助于吸收系统中其他部件的部分公差。它们无需在二次加工中对配对部件

进行研磨和修改，从而降低了整体系统成本。换句话说，在应用中，高性能塑料通常比金属部件更

耐用。它们在适应配对硬件方面具有更大的灵活性。

包覆模塑和焊接也用于将高性能塑料与其他材料结合，从而实现具有可靠粘合的多组分部件。

*问：高性能塑料如何与PFAS议题相关联？*

高性能塑料可以作为无PFAS的替代品。部件合作伙伴应积极响应客户受监管和市场压力驱动的对

PFAS替代品的需求。他们应与材料供应商合作，开发和测试替代PFAS的定制配方，包括不含PFAS的

耐磨添加剂。

*问：能否举例说明高性能塑料的应用？*

通过设计，高性能塑料环可以用于吸收液压缸活塞和杆中的侧向负载力，同时消除金属与金属的接

触。它们还具有低摩擦系数、长使用寿命、良好的耐化学性和高负载能力，以及比金属更低的磨损

率。这些高性能塑料环可以需要来订购，比如带斜切口的用于直线运动，直切口的用于旋转运动，

或阶梯切口的用于特殊应用。

塑料轴承和轴衬同样能防止金属与金属接触并减少摩擦，延长非液压系统的寿命。最后，安装在沟

槽中的挡圈用于保护和支撑弹性密封件，防止它们被推入密封间隙。它们常用于挖掘机和农业机械

的液压缸中。

*关于作者*

Vincent Etchen 是特瑞堡公司 River Falls 工厂的专家，该工厂专注于先进的工程能力和材料定制化

配方，用于大批量、严格公差的高性能工程聚合物产品。Vincent 和 River Falls 团队专注于高端的专

业化生产，在设备和专业知识上均有投入，包括用于高温模塑的清洁水系统、人工智能驱动的全电

动机器，以及用于处理磨蚀性填料和高温的陶瓷加热器和高耐磨螺杆与机筒。