七種工程塑料板材綜合性能對比分析報告

一、目的

在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中，工程塑料板材因其優(yōu)異的性能和多樣化的特性，已成為替代傳統(tǒng)玻璃、金屬等材料的重要選擇。PMMA 板（有機(jī)玻璃 / 亞克力）、PC 板（聚碳酸酯）、PET 板、PS 板（聚苯乙烯）、SAN 樹脂板、TPX 板、COP/COC 板作為當(dāng)前市場上的核心主流產(chǎn)品，在光學(xué)、建筑、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。

隨著全球環(huán)保意識的提升和可持續(xù)發(fā)展理念的深入，用戶對工程塑料板材的需求已從單純的性能要求轉(zhuǎn)向性能與環(huán)保并重的綜合考量。特別是在 2025 年的市場環(huán)境下，各國環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，RoHS、REACH 等國際認(rèn)證已成為產(chǎn)品進(jìn)入市場的基本門檻。

本報告旨在通過系統(tǒng)性的技術(shù)對比分析，為用戶提供七種主流工程塑料板材在物理性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能、熱學(xué)性能、阻燃性能以及環(huán)保可持續(xù)性等方面的詳細(xì)數(shù)據(jù)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的對比表格，為材料選擇和應(yīng)用決策提供科學(xué)依據(jù)。

二、材料性能對比分析

2.1 物理性能對比

從物理性能數(shù)據(jù)可以看出，TPX 板具有最低的密度（0.83 g/cm³），是所有材料中最輕的，這使其在輕量化應(yīng)用中具有獨(dú)特優(yōu)勢。PMMA 的吸水率最高（0.3-0.4%），在所有光學(xué)塑料中表現(xiàn)最為突出，這可能影響其在高濕度環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性。

COP/COC 材料的吸水率極低（<0.01%），與 TPX 相當(dāng)，顯示出優(yōu)異的耐水性。在熱膨脹系數(shù)方面，PET 板的熱膨脹系數(shù)最大（60×10??/°C），是其他材料的數(shù)倍，這意味著其對溫度變化更為敏感。

2.2 力學(xué)性能對比

PET 板的拉伸強(qiáng)度最高（165 MPa），顯著優(yōu)于其他材料，這使其在需要高強(qiáng)度的應(yīng)用中具有優(yōu)勢。PC 板具有最高的沖擊強(qiáng)度（1900 kJ/m²），被譽(yù)為 "不碎玻璃"，在抗沖擊性能方面表現(xiàn)卓越。

PMMA 和 PS 的彈性模量相對較高（3.16-3.2 GPa），顯示出較好的剛性，但相應(yīng)地也表現(xiàn)出較大的脆性。TPX 的力學(xué)性能相對較低，拉伸強(qiáng)度僅為 20 MPa，彎曲強(qiáng)度 33.6 MPa，這是其作為輕質(zhì)材料的權(quán)衡結(jié)果。

2.3 光學(xué)性能對比

PMMA 具有最佳的光學(xué)性能，透光率高達(dá) 92-95%，可與無機(jī)玻璃相媲美，霧度極低（<0.5%），在光學(xué)應(yīng)用中具有無可替代的地位。COP/COC 材料的霧度極低（≤0.1-0.5%），顯示出優(yōu)異的光學(xué)純度。

TPX 的紫外線透過率僅次于無機(jī)玻璃，這一特性使其在需要紫外線透過的特殊應(yīng)用中具有獨(dú)特價值。PC 材料雖然透光率略低（85-90%），但原生材質(zhì)略帶藍(lán)相的特點(diǎn)可能需要通過添加擴(kuò)散層來消除眩光。

2.4 熱學(xué)性能對比

PC 板具有最高的玻璃化溫度（145-150°C）和熱變形溫度（132-141°C），長期使用溫度范圍為 - 40 至 115°C，短期可達(dá) 140°C，在耐熱性能方面表現(xiàn)最為優(yōu)異。

COP/COC 材料的玻璃化溫度范圍最寬（85-178°C），熱變形溫度為 75-170°C，通過調(diào)整共聚單體比例可以實現(xiàn)性能的精確調(diào)控。TPX 的熔點(diǎn)最高（235-240°C），但玻璃化溫度僅為 30°C，這限制了其在高溫應(yīng)用中的使用。

2.5 阻燃性能對比（UL94 標(biāo)準(zhǔn)）

根據(jù) UL94 標(biāo)準(zhǔn)，PC 材料在無阻燃劑情況下即可達(dá)到 V-2 級（2.5mm 厚度），具有一定的自熄性能，LOI（氧指數(shù)）為 25.0%。通過添加阻燃劑，PC 材料可以達(dá)到更高的 V-0 等級（1.5mm 厚度），滿足高阻燃要求的應(yīng)用。

其他材料（PMMA、PET、PS、SAN）在無阻燃劑情況下通常為HB 級（水平燃燒等級），屬于易燃材料，需要通過添加阻燃劑或進(jìn)行特殊處理才能達(dá)到更高的阻燃等級。

三、環(huán)保可持續(xù)性分析

3.1 環(huán)保認(rèn)證情況

所有七種材料均符合 RoHS 和 REACH 標(biāo)準(zhǔn)，這是進(jìn)入歐盟市場的基本要求。PMMA 和 PC 材料的認(rèn)證最為全面，不僅通過了基礎(chǔ)的 RoHS 和 REACH 認(rèn)證，還獲得了 FDA 食品接觸認(rèn)證和中國十環(huán)認(rèn)證。

值得注意的是，PMMA 部分型號（如 Plexiglas® Nature）含有 30% 生物基原料，顯示出在可持續(xù)發(fā)展方面的積極探索。PC 材料通過 FDA 認(rèn)證，可用于嬰兒奶瓶、食品容器等直接接觸食品的應(yīng)用，體現(xiàn)了其安全性。

3.2 可持續(xù)性評估

PMMA 在可持續(xù)性方面表現(xiàn)最為突出，可通過化學(xué)回收技術(shù)將廢舊 PMMA 分解為 MMA 單體，實現(xiàn)真正的閉環(huán)回收，質(zhì)量和性能不會降低。生物基 PMMA（如韓國 LX MMA 的 BA123）通過甘蔗渣發(fā)酵技術(shù)，碳排放較傳統(tǒng)工藝降低 40%。

PET 材料的回收技術(shù)相對成熟，可通過化學(xué)方法將 PET 分解為單體或酯化物，再重新合成高純度 PET，實現(xiàn)閉環(huán)回收利用。在 PET 降解體系中，引入不同的聚酯單體或聚合物組分，可精確調(diào)控共聚物鏈結(jié)構(gòu)，制得高值的共聚酯。

TPX 和 COP/COC 材料的回收利用性相對較低，主要原因是其特殊的分子結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域限制了回收技術(shù)的發(fā)展。這些材料通常用于高端應(yīng)用，回收成本較高。

3.3 環(huán)保特性對比

所有七種材料均為無鹵聚合物，生產(chǎn)與使用過程中不含有害重金屬或鹵素化合物，燃燒后主要生成 CO?與 H?O，對環(huán)境無二次污染。

PMMA 的可回收性最高，通過先進(jìn)的化學(xué)回收技術(shù)（如 NXRe™熔融金屬解聚工藝）可將無法機(jī)械回收的 PMMA 轉(zhuǎn)化為純 MMA 單體。R-Life 產(chǎn)品系列提供含 rMMA 的 PMMA，至少采用了 50% 的化學(xué)或機(jī)械回收原材料。

四、應(yīng)用場景與選擇建議

4.1 典型應(yīng)用場景

基于性能特點(diǎn)，七種材料的典型應(yīng)用場景如下：

PMMA：光學(xué)透鏡、眼鏡鏡片、照明燈具、建筑裝飾、廣告展示、醫(yī)療器械

PC：安全防護(hù)玻璃、汽車天窗、防彈玻璃、電子設(shè)備外殼、照明器具、光學(xué)儀器

PET：包裝容器、電子絕緣材料、薄膜材料、纖維制品、工程結(jié)構(gòu)件

PS：光學(xué)透鏡、照明燈具、包裝材料、裝飾品、一次性用品

SAN：化妝品容器、文具、家電部件、醫(yī)療器械、食品包裝

TPX：耐高溫光學(xué)器件、化學(xué)儀器、絕緣材料、醫(yī)療用品

COP/COC：光學(xué)鏡頭、光學(xué)薄膜、隱形眼鏡、平面顯示器材、醫(yī)療器具

4.2 材料選擇決策矩陣

基于綜合評估，PMMA 和 PC 材料在綜合性能方面表現(xiàn)最佳，均獲得 81.5 分，但各有側(cè)重：

• • PMMA在光學(xué)性能（95 分）和環(huán)保性能（90 分）方面優(yōu)勢明顯，適合光學(xué)應(yīng)用和環(huán)保要求高的場景
• • PC在力學(xué)性能（95 分）和耐熱性能（95 分）方面表現(xiàn)突出，適合需要高強(qiáng)度和耐高溫的應(yīng)用

PET 材料獲得 78.5 分，在成本效益（85 分）和環(huán)保性能（80 分）方面具有優(yōu)勢，適合大規(guī)模應(yīng)用。TPX 材料得分最低（62.8 分），主要因為成本過高（40 分），但在特殊的輕量化和耐高溫光學(xué)應(yīng)用中具有不可替代的價值。

五、結(jié)論與展望

通過對七種主流工程塑料板材的全面對比分析，可以得出以下核心結(jié)論：

在性能方面，PMMA 和 PC 材料憑借優(yōu)異的綜合性能占據(jù)領(lǐng)先地位，其中 PMMA 以卓越的光學(xué)性能見長，PC 則以高強(qiáng)度和耐熱性著稱。PET 材料在拉伸強(qiáng)度方面表現(xiàn)突出，而 COP/COC 材料在光學(xué)純度方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。

在環(huán)保可持續(xù)性方面，PMMA 材料表現(xiàn)最為優(yōu)異，通過化學(xué)回收技術(shù)可實現(xiàn)真正的閉環(huán)循環(huán)，部分型號已含有 30% 生物基原料。所有材料均符合 RoHS 和 REACH 標(biāo)準(zhǔn)，但在回收利用技術(shù)的成熟度方面存在顯著差異。

展望未來，隨著環(huán)保法規(guī)的不斷完善和可持續(xù)發(fā)展理念的深入，工程塑料板材將朝著高性能化、綠色化、智能化的方向發(fā)展。建議材料供應(yīng)商加強(qiáng)生物基材料的研發(fā)，完善回收技術(shù)體系；用戶在材料選擇時應(yīng)綜合考慮性能需求、環(huán)保要求和成本因素，選擇最適合的材料方案。

特別值得關(guān)注的是，隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的推廣和化學(xué)回收技術(shù)的成熟，傳統(tǒng)上被認(rèn)為難以回收的高性能材料（如 COP/COC）有望在未來實現(xiàn)更好的可持續(xù)性。同時，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將幫助實現(xiàn)材料的精準(zhǔn)設(shè)計和優(yōu)化使用，進(jìn)一步提升資源利用效率。