温度对塑料的影响和塑料的电性能(PPT40页)29505.ppt
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1、温度对塑料的影响温度对塑料的影响和塑料的电性能和塑料的电性能 北京化工大学材料科学与工程学院2005.11.28苑会林目 录(一)绪论(二)温度和热对塑料的影响(三)电性能分析(四)塑料的阻燃性和抑烟性(一)绪论(一)绪论设计人员必须了解温度的上升和降低是如何影响设计人员必须了解温度的上升和降低是如何影响塑料制品的性能的。塑料制品的性能的。塑料对温度变化很敏感,当处于高温时,非晶态塑料对温度变化很敏感,当处于高温时,非晶态树脂将变软并在树脂将变软并在150(73)以上时就很快失)以上时就很快失去室温时的物理性能。工程塑料、半结晶塑料、去室温时的物理性能。工程塑料、半结晶塑料、结晶型塑料和液晶塑
2、料具有较高的耐温性能,当结晶型塑料和液晶塑料具有较高的耐温性能,当温度为温度为150 时它们的物理性能变化较小。温度时它们的物理性能变化较小。温度增加时液晶树脂的性能变化更小。增加时液晶树脂的性能变化更小。因此,设计时必须了解制品的使用温度范围。不因此,设计时必须了解制品的使用温度范围。不管任何时候制品都必须满足在使用温度范围内的管任何时候制品都必须满足在使用温度范围内的正常使用。正常使用。温度和热对塑料的影响温度和热对塑料的影响 制品的最终使用温度对设计有很大的影响。制品的最终使用温度对设计有很大的影响。当温度增加时,塑料材料的物理性能,比如蠕变、模当温度增加时,塑料材料的物理性能,比如蠕变
3、、模量、拉伸性能和韧性都受影响量、拉伸性能和韧性都受影响结晶型、半结晶型和液晶树脂因为有很强的分子键的结晶型、半结晶型和液晶树脂因为有很强的分子键的晶体分子结构,所以,随温度的变化性能变化较小。晶体分子结构,所以,随温度的变化性能变化较小。结果,在温度增加时,这些材料的物理性能降低较小。结果,在温度增加时,这些材料的物理性能降低较小。当在无负荷作用下升温时,它们也仍保持它们的物理当在无负荷作用下升温时,它们也仍保持它们的物理形状,但是一旦到达到玻璃化转变温度时,这时它们形状,但是一旦到达到玻璃化转变温度时,这时它们开始像冰一样融化。这些材料随温度升高,它们物理开始像冰一样融化。这些材料随温度升
4、高,它们物理性能在降低,会产生弯曲和蠕变,但是不会像无定型性能在降低,会产生弯曲和蠕变,但是不会像无定型树脂那样变软和流动树脂那样变软和流动 热变形温度(热变形温度(HDT)热变形温度(热变形温度(HDT)不是材料的上限)不是材料的上限使用温度。使用温度。HDT 是美国材料试验学会是美国材料试验学会标准测试样条在两端被固定而中心承标准测试样条在两端被固定而中心承受受 66 或或 264 psi的压力并且以均匀速的压力并且以均匀速度升温的温度控制在油浴中样条变形度升温的温度控制在油浴中样条变形0.010in时的温度。时的温度。国标 温度对塑料力学性能的影响温度对塑料力学性能的影响 热老化和氧化效
5、应热老化和氧化效应 塑料的热老化和氧化效应是在老化箱里测塑料的热老化和氧化效应是在老化箱里测试样条来评价的。把无应力的测试样条放试样条来评价的。把无应力的测试样条放入老化箱中,在不同温度下老化一定的时入老化箱中,在不同温度下老化一定的时间。在一定的时间间隔取一次测试样品,间。在一定的时间间隔取一次测试样品,分别在室温下测定这些样条的拉伸性能和分别在室温下测定这些样条的拉伸性能和弯曲性能。根据这些数据可以得出材料的弯曲性能。根据这些数据可以得出材料的物理性能与老化时间或老化温度的关系图。物理性能与老化时间或老化温度的关系图。这些数据被用来测试材料的热稳定性,还这些数据被用来测试材料的热稳定性,还
6、被用于在设计时估计特定的温度和时间下被用于在设计时估计特定的温度和时间下材料的弯曲模量材料的弯曲模量温度对塑料模量与时间关系的影响温度对塑料模量与时间关系的影响 粉化粉化粉化是长期氧化效应的结果,它并不像粉化是长期氧化效应的结果,它并不像开裂那样严重,但是表面会脱色。尼龙开裂那样严重,但是表面会脱色。尼龙制件经常被用作舟船的结构材料,所以制件经常被用作舟船的结构材料,所以常被日晒而引起粉化,用适量的研磨清常被日晒而引起粉化,用适量的研磨清洁剂可使其恢复。为防止表面氧化效应洁剂可使其恢复。为防止表面氧化效应在制备树脂时添加少量抗氧化剂,不会在制备树脂时添加少量抗氧化剂,不会影响制品的其他物理性能
7、。碳黑是常用影响制品的其他物理性能。碳黑是常用的并且很有效的抗氧化添加剂,制造者的并且很有效的抗氧化添加剂,制造者常常把它混合到树脂中去常常把它混合到树脂中去 温度对塑料模量与时间关系的影响温度对塑料模量与时间关系的影响 30%短纤维增强塑料的性能短纤维增强塑料的性能LCP LCP 液晶聚合物;液晶聚合物;液晶聚合物;液晶聚合物;PAI PAI 聚酰亚胺;聚酰亚胺;聚酰亚胺;聚酰亚胺;PEI PEI 聚醚亚胺;聚醚亚胺;聚醚亚胺;聚醚亚胺;PES PES 聚芳基聚芳基聚芳基聚芳基砜;砜;砜;砜;PPS PPS 聚苯硫醚;聚苯硫醚;聚苯硫醚;聚苯硫醚;PSU PSU 聚砜;聚砜;聚砜;聚砜;PE
8、EKPEEK聚醚醚酮聚醚醚酮聚醚醚酮聚醚醚酮 耐热性耐热性 耐热添加剂基本上有两种类型耐热添加剂基本上有两种类型一种是当材料被置于高温下时能阻碍材料表面一种是当材料被置于高温下时能阻碍材料表面氧化,高温时把热稳定剂混入树脂中,这氧化,高温时把热稳定剂混入树脂中,这样可减少制品表面的氧化效应,所有塑料样可减少制品表面的氧化效应,所有塑料材料在高温应用时都需加热稳定剂。由杜材料在高温应用时都需加热稳定剂。由杜邦公司生产的作为尼龙邦公司生产的作为尼龙66的热稳定剂使树的热稳定剂使树脂显现出些许绿色,正与材料的原色即乳脂显现出些许绿色,正与材料的原色即乳白透明色形成对比;白透明色形成对比;第二种热稳定
9、剂第二种热稳定剂 是在制备过程中用来保护树脂是在制备过程中用来保护树脂的。制备过程中热敏性树脂需要保护,以的。制备过程中热敏性树脂需要保护,以免注射的料筒受强热或高剪切温度时熔化免注射的料筒受强热或高剪切温度时熔化树脂而造成材料脱色或分解。树脂而造成材料脱色或分解。用户使用温度用户使用温度 塑料树脂的用户使用温度是基于材料的塑料树脂的用户使用温度是基于材料的分子结构、增强材料、制品使用时承分子结构、增强材料、制品使用时承受的力、环境、添加剂和制品使用的受的力、环境、添加剂和制品使用的寿命。新型塑料树脂,如液晶树脂,寿命。新型塑料树脂,如液晶树脂,特殊情况下可耐特殊情况下可耐400-500 的高
10、温。每的高温。每种树脂都有用户使用温度,使用时不种树脂都有用户使用温度,使用时不可以超过这个温度可以超过这个温度 温度指数温度指数 温度指数是用来对材料最高使用范围进行分级温度指数是用来对材料最高使用范围进行分级的又一种方法。电和机械应用的令人满意的连的又一种方法。电和机械应用的令人满意的连续的最高使用温度都在树脂的性能说明表中列续的最高使用温度都在树脂的性能说明表中列出,这些数据是经过测试得出的。对于电和机出,这些数据是经过测试得出的。对于电和机械应用中的温度则分为受冲击和不受冲击两种械应用中的温度则分为受冲击和不受冲击两种情况分别列出。树脂的情况分别列出。树脂的DAM性能数据表以表格性能数
11、据表以表格的形式列出,这些数据用来评估作为特殊应用的形式列出,这些数据用来评估作为特殊应用的材料,并且它们是的材料,并且它们是UL和材料供应商们提供的,和材料供应商们提供的,是可信的。这些数据对低温时处于脆性的材料是可信的。这些数据对低温时处于脆性的材料也是适用的,这个数据可以从树脂性能数据表也是适用的,这个数据可以从树脂性能数据表中找到。中找到。线性热膨胀系数线性热膨胀系数 所有材料在受热或冷却时都会引起它所有材料在受热或冷却时都会引起它长度或体积尺寸上的变化。长度或体积尺寸上的变化。当和金属或其它不同的材料相互配合当和金属或其它不同的材料相互配合安装时,设计者必须要考虑它们的膨安装时,设计
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