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聚丙烯與聚碳酸酯：射出成型性能、加工和選型指南

李卓拉
2025 年 9 月 20 日
上午 10：09
材料種類

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深圳市龍華區龍華街道景新社區人民路與八一路交會處億城環誌中心1802棟18樓2室

PP（聚丙烯）是一種半結晶聚烯烴：價格低廉、化學性質穩定、可與高壓釜相容，並且是唯一具有活動鉸鏈能力的熱塑性塑膠——但它的收縮率為 1.5% 至 3.0%（各向異性），且不透明。
PC（聚碳酸酯）是一種無定形聚合物：光學透明、剛性強，熱變形溫度為 125–140°C，各向同性收縮率低（0.5–0.8%）——但其成本是普通聚合物的兩倍，成型前需要乾燥劑乾燥，並且易受許多常見溶劑的侵蝕。

這兩種材料很少在同一應用領域競爭。在需要耐化學腐蝕性、活動鉸鏈、食品接觸或低成本的應用中，PP 更勝一籌。而在需要光學透明度、尺寸精度或 80°C 以上耐熱性的應用中，PC 則更勝一籌。

本指南從射出成型的角度涵蓋了兩種材料：結構、量化工程性能、加工參數，以及針對最常見設計決策的 12 種場景選擇框架。

什麼是聚丙烯和聚碳酸酯？

聚丙烯（PP）

聚丙烯是一種半結晶聚烯烴，由丙烯在齊格勒-納塔催化劑或茂金屬催化劑的作用下聚合而成。催化劑控制鏈規整度－等規聚丙烯（標準商業形式）具有規則有序的鏈結構，在冷卻過程中結晶度可達40-70%。這種結晶度賦予了聚丙烯獨特的化學穩定性、剛性和自取向分子特性，使其能夠用於製造活動鉸鏈。

用於注塑成型的聚丙烯（PP）主要有三種結構類型：均聚物（剛性最高，熱變形溫度最高，低溫下最脆）、無規共聚物（透明度更高，低溫韌性更好，剛性略低）和抗衝擊共聚物（橡膠增韌，在-40°C下具有不同的抗衝擊性能，不透明優異的抗衝擊性能，不透明優異）。每種材料都具有不同的加工性能。

聚碳酸酯（PC）

聚碳酸酯是一種基於雙酚A (BPA) 和碳酸酯基團的非晶態聚合物。其非晶態結構－不含結晶區域－意味著它在固化過程中不會像結晶那樣發生體積收縮，從而產生收縮率低且均勻（0.5%–0.8%）的天然透明零件。正是這種結構賦予了聚碳酸酯高衝擊韌性，同時也使其在成型過程中對水分水解較為敏感。

PC的光學透明度（可見光透過率>90%）與玻璃相當，在常見的射出熱塑性塑膠中僅次於PMMA。這項特性，結合其抗衝擊性和尺寸精度，使其廣泛應用於鏡頭、保護玻璃、診斷窗口和電子設備外殼等領域，這些應用既需要結構完整性，又需要視覺檢測。

聚丙烯與聚碳酸酯：性能對比

此表涵蓋了注塑成型材料選擇中最相關的11項性能。數據代表標準未填充商用級材料的典型範圍；玻璃纖維材料的數值在差異顯著時會特別註明。

Property	聚丙烯（PP）	聚碳酸酯（PC）
結構體	半結晶聚烯烴。結晶度40-70%。真熔點~160°C。	無定形聚合物。無結晶區域；無明顯熔點。高於玻璃化轉變溫度（Tg）約147°C時逐漸軟化。
抗拉強度	25–40 MPa（均聚物） 20–35 MPa（抗衝共聚物）	55–75 MPa——靜載下強度顯著增強
熱變形溫度（1.82 MPa，264 psi）	未填充溫度 55–65°C，填充溫度 130–145°C（GF30 等級）	未填充溫度 125–140°C，填充溫度 140–150°C（GF 級）
模具收縮	1.5–3.0% — 高各向異性 GF 填充：0.5–1.0%	0.5–0.8% — 低且各向同性GF填充：0.2–0.5%
光學清晰度	不透明（標準等級）無規共聚物：略微半透明	可見光透過率 > 90% — 自然透明
耐化學性	性能優異。耐酸、耐鹼、耐油、耐溶劑、耐燃料，並能耐受大多數水溶液。	中等耐腐蝕性。耐稀酸和水。易受酮類、酯類、氯代溶劑和有機酸侵蝕。
吸水率（24h）	< 0.02% — 幾乎為零。無需預先乾燥。	0.1–0.2% — 成型前必須使用乾燥劑將含量乾燥至 < 0.02%。
活動鉸鏈功能	是的－這是PP材料特有的。正確的澆口方向+0.25-0.35毫米壁厚→可承受數百萬次彎曲循環。	無。 PC材料在反覆小半徑彎曲下會開裂。
消毒	高壓滅菌（121°C，有限循環）、伽馬射線、環氧乙烷－均相容。	環氧乙烷和伽馬射線－效果極佳。高壓滅菌會隨著反覆循環降低透明度和衝擊力。
火焰性能	HB 標準；可提供 V-0 等級	V-0 級材料廣泛應用（科思創 Makrolon FR 系列）
可回收性	樹脂代碼#5。可廣泛回收。	樹脂代碼 #7。可回收；市政回收範圍有限。

決定大多數PP與PC問題的五個屬性

90% 的 PP 與 PC 決策最終都取決於以下五個因素中的一到兩個：

1. 耐化學性

聚丙烯（PP）近乎完美的耐化學腐蝕性源自於其非極性烴骨架－幾乎沒有官能基可供大多數化學物質侵蝕。在正常條件下，它能無限期地耐受酸、鹼、油、燃料、醇和水溶液的侵蝕。唯一能有效侵蝕它的只有高濃度氧化性酸以及高溫下某些芳香族/氯代溶劑。

聚碳酸酯（PC）則恰恰相反。它的碳酸酯骨架能與強鹼、有機酸、酮類（丙酮、甲基乙基酮）、酯類和氯代溶劑反應。即使是那些不溶解PC的溶劑，也會導致環境應力開裂－侵蝕注塑成型過程中受力點（例如澆口區域和尖角）處的零件，而不會對本體材料造成明顯的劣化。

醫院常用的消毒劑和潤滑劑中含有一些化合物，這些化合物的濃度足以使 PC 外殼產生應力裂紋，但不會傷害 PP 外殼。

2. 尺寸精度和收縮率

PC的非晶態結構使其收縮率低且各向同性（0.5%–0.8%）。對於連接器外殼、感測器外殼和儀表板等產品，如果要求引腳間距或孔徑尺寸在不同生產批次間保持±0.05 mm的精度，PC是理想之選。

聚丙烯（PP）在冷卻過程中會發生結晶，其收縮程度在一個方向上大於另一個方向。對於一塊大型的PP平板，即使使用設計精良的模具，零件上不同方向的收縮差異也會導致平板彎曲數毫米。填充玻璃纖維（GF）的PP可以減少總收縮率，但並不能完全消除各向異性－雖然各向異性程度有所降低，但仍需要透過模擬進行控制。

3. 活動鉸鏈

聚丙烯（PP）是唯一具有真正「活性鉸鏈」能力的射出式熱塑性塑膠。其半結晶鏈結構允許分子在填充過程中進行取向－當流動方向垂直於鉸鏈軸且壁厚為0.25-0.35毫米時，PP鏈會沿彎曲方向排列，形成可承受50萬至100億次彎曲循環的結構。一體式翻蓋、醫用分配器蓋和鉸鍊式容器蓋都依賴此特性。

PC材料無法勝任這項工作。其無定形、玻璃狀的鏈狀結構在活動鉸鏈反覆小半徑彎曲的情況下會發生斷裂。任何需要一體成型鉸鏈的設計都必須使用PP材料。

4. 光學清晰度和耐熱性

PC 的可見光透過率超過 90%，這得益於其非晶態結構——沒有晶體邊界散射光線。標準 PP 是不透明的。對於透鏡、儀器蓋、診斷設備視窗或任何需要透過外殼讀取 LED 的零件，PC 是這兩種材料中唯一可注塑成型的選擇。

在耐熱性方面，PC 的熱變形溫度 (HDT) 為 125–140°C，足以滿足大多數電子產品、汽車內裝和醫療器材外殼的要求。未填充的 PP 在 65°C 以上的溫度下負載會軟化，因此不適用於馬達附近或高溫環境。 GF30 PP 的熱變形溫度為 130–145°C，彌補了這一差距，但僅適用於結構（非光學）應用。

5. 成本和預乾燥基礎設施

PP比PC便宜，但生產成本差距往往比材料價格所顯示的要大。 PP生產線無需乾燥設備。而PC生產線每台壓機都需要配備專用的乾燥劑乾燥機，這不僅增加了設備投入，而且每次生產前還需要預乾燥步驟（3-4小時）。對於高產量、多班次生產的生產線來說，這筆準備成本相當可觀。

對於兩種材料都能滿足規格要求的零件，PP幾乎總是更經濟的選擇。而PC的優勢恰恰體現在PP無法勝任的領域：光學透明度、潮濕環境下的尺寸精度以及80°C以上的持續耐熱性。

加工：印刷機的關鍵差異

PP和PC的生產流程要求不同。最重要的差異不在於溫度，而是是否需要預乾燥設備。 PP不需要預乾燥設備。 PC則需要在每個生產單元配備專用的乾燥劑料斗乾燥機；否則，零件會變脆，甚至可能無法使用。

參數	PP	PC
預乾燥	無需額外操作。 PP材質幾乎不吸水。如果從冷藏庫取出，請讓顆粒升溫至室溫。	必須使用乾燥劑料斗乾燥器，在 120°C 下乾燥 3-4 小時，直到水分含量低於 0.02%。 PC 在濕成型時會發生不可逆水解，導致零件變脆變色。
料筒溫度	220–280°C。寬廣且容錯性高的溫度範圍。長時間停機時，請使用聚乙烯（PE）進行吹掃。	260–320°C。溫度範圍較窄。切勿超過320°C，否則會發生鏈斷裂。漸進式註射可減少光學表面上的流動痕跡。
模具溫度	20–80°C。溫度越高，光澤度越好，收縮率越低。活動鉸鏈部件：15–30°C；柔性鉸鏈在彈出後立即進行測試。	必須達到 70–100°C。冷模成型會產生流痕和較高的殘餘應力。對於光學零件：為了最大限度地減少雙折射，成型溫度應為 85–95°C。
模具收縮	1.5–3.0%（未填充），各向異性。對於任何精密PP零件，在切割鋼材之前，請先執行Moldex3D或Moldflow進行模擬。	0.5–0.8%，各向同性。標準特徵的公差為±0.05毫米，可透過簡單的腔體補償來實現。
工具鋼	P20 適用於未填充的 PP。 GF 填充的 PP：需要 H13，硬度為 48–52 HRC（玻璃纖維具有磨蝕性）。	P20 適用於結構 PC。光學表面：S136 不鏽鋼，拋光至 Ra < 0.05 µm。
後模	無需預處理。 24-48小時後檢查尺寸－聚丙烯在脫模後仍會繼續輕微結晶。	將應力敏感零件或光學零件在 120–130°C 下退火 1–4 小時。可降低因化學暴露而導致的應力開裂風險。

聚丙烯各向異性收縮：為什麼模擬必不可少

對於任何公差小於±0.25 mm的PP工藝，在訂購模具之前，都應進行模具填充模擬。垂直於流動方向的收縮率可能比平行於流動方向的收縮率高3-4倍，具體數值取決於澆口位置、壁厚和冷卻均勻性。這些相互作用無法透過人工估算得出。

→ 了解更多關於Fecision的信息 PC注塑成型以及 PP注塑功能：

每種材料的優勢所在

PP 和 PC 之間的應用領域劃分很少受到質疑——每種材料都已在其性能相匹配的領域中找到了自己的定位。

PP：一次性用品、化學品處理、活動鉸鏈、食品接觸

醫用耗材 聚丙烯 (PP) 在全球範圍內應用最廣泛的領域包括：注射器、標本杯、靜脈輸液接頭和實驗室耗材。符合 FDA 21 CFR 177.1520 標準、可進行高壓蒸氣滅菌以及成本優勢，使得聚丙烯成為一次性醫療器材的首選材料。 ^[3]

汽車流體系統： 燃油加註口、冷卻液罐、蓄電池外殼、進氣歧管（採用GF-PP材質）。 PP材質對汽車用油液具有優異的耐化學腐蝕性，因此在經常接觸油液的場合，PP都是標準之選。

食品與消費品包裝： 微波爐安全容器、瓶蓋、活動鉸鏈蓋和食品儲存組件均採用 PP 材料，因為 PP 符合 FDA 標準，並且具有其他材料在這個價位上無法提供的獨特鉸鏈功能。

PC：光學元件、電子外殼、汽車照明、精密外殼

消費類電子產品： 筆記型電腦、顯示器、家用電器和工業控制外殼使用 PC 或 PC/ABS 混合物，以確保尺寸精度、UL 94 V-0 阻燃等級、便於噴漆的表面質量以及成熟的認證等級供應（Covestro Makrolon、SABIC Lexan）。 ^[1]

汽車照明： 頭燈外透鏡、霧燈罩和車內照明擴散器。 PC材質透光率>90%，抗衝擊性強，熱變形溫度(HDT)高於125°C，滿足頭燈要求，同等成本下沒有其他熱塑性材料能與之媲美。

可重複使用的醫療器材外殼： 診斷儀器、輸液幫浦泵體和監視器外殼通常採用聚碳酸酯（PC）材料，因為它相容於環氧乙烷/伽馬射線滅菌，透明度高（便於LED讀數），且抗衝擊。醫療材料通常分為兩類：一次性組件採用聚丙烯（PP）材料，可重複使用的外殼採用聚碳酸酯（PC）材料。

選擇指南：12 種常見場景

逐條查看列表，找到您的需求。最後一行指出了一個常見的錯誤——需要電鍍的零件，PP 和 PC 都不是合適的選擇。

需求	選擇	原因
部件必須能夠重複彎曲、鉸接或彈開。	PP	只有熱塑性材料才具備活動鉸鏈功能。 PC材料在反覆小半徑彎曲下會開裂。
部分需要光學清晰度	PC	透光率大於90%。標準PP不透明。雖然也有透明PP，但會犧牲機械性質。
接觸化學品或油類（酸、鹼、溶劑、燃料）	PP	近乎普遍的耐化學腐蝕性。 PC容易受到酮類、酯類和氯代溶劑的侵蝕。
在負載下持續運轉溫度高於 80°C。	PC（或GF-PP）	未填充PP：HDT 55–65°C。 PC：125–140°C。 GF30-PP的中間範圍為130–145°C。
嚴格的公差（關鍵尺寸<±0.1毫米）	PC	各向同性收縮率在0.5%至0.8%之間是可以預測的。 PP的收縮率是各向異性的，需要透過模流模擬來控制。
食品接觸水或飲用水	PP	符合FDA 21 CFR 177.1520標準。標準含雙酚A的聚碳酸酯未獲準用於食品接觸。
一次性醫用耗材（注射器、容器）	PP	可高溫高壓滅菌。成本更低。符合FDA標準。
可重複使用的設備外殼，經環氧乙烷或伽馬射線滅菌	PC	與環氧乙烷/伽馬射線具有極佳的兼容性。經滅菌循環後仍能保持透明度和衝擊力。
電子產品UL 94 V-0阻燃等級	PC	V-0 牌號的鋼材廣泛可用。 PP V-0 牌號的鋼材也有，但加工窗口較窄。
低於−20°C時的抗衝擊性	PP（抗衝擊共聚物）	PC的衝擊強度在-20°C以下急劇下降。抗衝擊共聚物PP在-40°C時仍能維持韌性。
對成本敏感的大批量商品零件	PP	每磅價格為 0.80-1.20 美元，而 PC 的價格為每磅 1.60-2.40 美元，此外無需乾燥基礎設施。
需要電鍍	改用ABS塑料	PP和PC都無法透過標準的ABS酸蝕製程進行電鍍。 ABS是鍍鉻零件的正確選擇。

第 4 行中關於 GF-PP 橋樑的註釋值得進一步闡述。 GF30-PP 的熱變形溫度範圍擴展至 130–145°C，與未填充 PC 的 125–140°C 範圍有相當大的重疊。對於該溫度範圍內的結構（非光學）應用，GF-PP 是未填充 PC 的一種切實可行的低成本替代方案——它成本更低，且無需預先乾燥。

結語

聚碳酸酯具有高抗衝擊性、高透明度和良好的耐熱性能，但透過硬化塗層可以增強其抗刮擦和抗紫外線能力。聚丙烯具有耐化學腐蝕、耐油、耐磨和柔韌性；雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜可在需要的地方提高透明度。最終選擇時，應根據實際使用條件來匹配效能需求。

Fecision公司在獨立的生產線上生產PP和PC－PP單元無需乾燥設備；PC單元則標配乾燥劑料斗乾燥器。從DFM到大量生產，我們為這兩種材料系列提供全方位支援。

生產中使用的PP牌號： 均聚物、無規共聚物、抗衝擊共聚物、GF30/GF40、紫外線穩定型、醫用級（ISO 10993）。具有已驗證門方向的活性鉸鏈程序。
生產中的PC等級： 通用型、高流量、UL 94 V-0 等級、醫用等級（ISO 10993）PC/ABS 共混物。所有 PC 批次均採用乾燥劑乾燥，水分含量低於 0.02%。
質量： ISO 9001:2015；ISO 13485:2016（醫療領域）；AS9100 Rev D（航空航太領域）。三坐標測量機首件檢驗。關鍵尺寸的 Cpk ≥ 1.33。
DFM 服務： PP精密製程程序仿真。 PC光學零件應力及雙折射分析。 PP活動鉸鏈製程澆口方向審查。

如需材料選擇建議和DFM審查，請聯絡Fecision： fecision.com/contact-us

常見問題

PP和PC，哪個抗衝擊性比較高？

在室溫下，聚碳酸酯（PC，缺口衝擊強度為 60–80 kJ/m²，Izod 衝擊強度）的韌性遠高於均聚物聚丙烯（PP，衝擊強度為 3–8 kJ/m²）。然而，抗衝擊共聚物聚丙烯的衝擊強度可超過 60 kJ/m²，且韌性可維持至 -40°C——而聚碳酸酯的衝擊強度在 -20°C 以下會急劇下降。對於低溫應用，抗衝擊共聚物聚丙烯的韌性可以達到甚至超過聚碳酸酯的實際應用韌性。

GF填充PP能否取代PC用於高溫結構應用？

是的，在100–145°C的連續使用溫度範圍內，GF30-PP的熱變形溫度（HDT）可達130–145°C，與未填充PC的125–140°C溫度範圍基本重疊。對於這些溫度下無需光學透明度的結構應用，GF-PP是一種可行的低成本替代方案。高於150°C時，請考慮使用PPS或PEEK。在需要光學透明度或各向同性收縮的應用中，GF-PP不能取代PC。

任何等級的聚碳酸酯都符合食品接觸標準嗎？

由於雙酚A遷移問題，標準含雙酚A的聚碳酸酯（PC）未獲准在美國或歐盟用於食品接觸。聚丙烯（PP）符合美國食品藥物管理局（FDA）21 CFR 177.1520關於食品接觸的規定，是食品接觸應用的標準注塑熱塑性塑膠。 Tritan共聚酯（伊士曼公司）是推薦的不含雙酚A的透明PC替代品，適用於食品和飲料行業。