塑料的热膨胀性能与材料结构有关，结晶度高的，常温下比较刚硬的塑料，热膨胀性要小些，热固性塑料，分子呈三维交联结构，因此热膨胀性相对要低于热塑料性塑料。对于注射成型生产的注塑加工制件，甚至流动方向与流动方向垂直方向的线膨胀系数也有较大的差别。塑料材料加入填料或玻璃纤维，可以明显降低热膨胀系数，不过在使用纤维增强时，纤维和分子的取向效应，会导致复合材料的热膨胀行为呈各向异性。不对称的热膨胀行为还会产生扭曲或翘曲等形式的变形。
 
齿轮、轴承这类运动部件，因摩擦、疲劳生成热量。如果因导热性低、热交换不充分，逐渐蓄积的热量会影响部件的工作状态。因此，类似的产品设计，应注意采取有利于散热的各种措施，如控制壁厚、设计有利于散热的几何形状、扩大散热面积，根据可能设置金属嵌件等。塑料材料可以在组成中添加导热性好的填料、纤维来改善和提高导热性能，如石墨、碳纤维、金属粉末或金属纤维。
 
在实际使用中，总希望材料的热膨胀系数越小越好。热膨胀系数大的材料，在温度变化条件下会影响制件的尺寸稳定性。塑料材料作为一个部件与其他材料组合时，不同材料的热膨胀系数的差异甚至会导致产品质量事故。例如带有金属嵌件的塑料制件，当温度变化时，很容易因热膨胀系数之差，引起塑料材料内应力和应力集中，从而导致材料开裂，特别是像聚碳酸酯这样一类容易因应力而开裂的材料。因此，设计人员在制品设计过程中，必须预先采取措施来校正热膨胀失配问题。
 
用石墨填充氯化聚氯乙烯，当石墨填充量达到50份时，导热率可扩大20倍。能作为导热材料使用。一种添加了特殊碳纤维的导热PA，其导热率可达到10W/（m.K）。但纤维增强的复合材料会存在各向异性。比如，单向连续碳纤维增强的复合材料，其纤维方向的导热率比垂直于纤维方向的导热率大10倍以上，且随着纤维含量的增加，差别会越来越大。因此在进行热设计时，应合理选用组分材料的类型、含量及复合形式。
 
塑料材料的低导热性作为塑料的一个优点，在很多方面得到广泛应用。例如，用作炊具手柄、电动工具外壳、汽车方向盘等。闭孔结构的多孔塑料具有很低的导热性，因此常用作绝热材料。注塑加工材料导热性低，也常常容易造成过热现象。一些家电产品在严重过载及异常条件运行时，产生的热量不易及时散发，使温升较快，从而可导致电器塑料机械强度和电气性能下降，严重时还会产生事故。
 
同金属材料相似，塑料材料也有受热膨胀的特点。表征材料热膨胀性能的参数是热膨胀系数。定义为单位温度变化条件下，材料在长度或体积上的变化率。由定义可知，热膨胀系数分为先线膨胀系数和体积膨胀系数。设计上通常使用的是线膨胀系数。在工程技术中，对于那些处于温度变化条件下的结构材料来说，热膨胀系数不仅是材料一个重要的使用性能，并且是进行结构设计的关键参数。
 
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