温度对塑料的影响和塑料的电性能.ppt

温度对塑料的影响和塑料的电性能 北京化工大学 材料科学与工程学院 2005.11.28 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 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。 塑料对温度变化很敏感，当处于高温时，非晶态树脂将变软并在150℉（73℃）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、结晶型塑料和液晶塑料具有较高的耐温性能，当温度为150℉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。 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正常使用。 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。 当温度增加时，塑料材料的物理性能，比如蠕变、模量、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。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，这时它们开始像冰一样融化。这些材料随温度升高，它们物理性能在降低，会产生弯曲和蠕变，但是不会像无定型树脂那样变软和流动 热变形温度（HDT） 热变形温度（HDT）不是材料的上限使用温度。HDT 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受 66 或 264 psi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0.010in时的温度。 国标 温度对塑料力学性能的影响 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。这些数据被用来测试材料的热稳定性，还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 温度对塑料模量与时间关系的影响 粉化 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 30%短纤维增强塑料的性能LCP 液晶聚合物；PAI 聚酰亚胺；PEI 聚醚亚胺；PES 聚芳基砜；PPS 聚苯硫醚；PSU 聚砜；PEEK聚醚醚酮 耐热性 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66的热稳定剂使树脂显现出些许绿色，正与材料的原色即乳白透明色形成对比； 第二种热稳定剂 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。 用户使用温度 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，特殊情况下可耐400-500℉的高温。每种树脂都有用户使用温度，使用时不可以超过这个温度 温度指数 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DAM性能数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材料，并且它们是UL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也是适用的，这个数据可以从树脂性能数据表中找到。 线性热膨胀系数 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。 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胀率和收缩率。 许多材料、特别是纤维增强的和液晶树脂材料在流动方向和垂直于流动方向上的膨胀系数是不同的 线性热膨胀系数 热应力 对制品施加压力可使它在结构上产生内应力。当把制品固定在一个地方并限制其移动,然后将其加热或冷却，制品中应力就会增加。当材料收缩或膨胀时，制品的内部就会产生力，这种力被称为内部热应力。 可能有热（内）应力问题的组装 消除膨胀应力的设计 控制不同的热膨胀 电性能分析 热塑性塑料和热固性树脂是极好的电绝缘材料，它们在电和电子工业中应用广泛，为电和电子装置的电流传递运用起绝缘作用