工程材料-塑料和橡膠課件(已修改)
2025-01-06 14:48 本頁面
【正文】 167。 塑料和橡膠是以高分子聚合物為基礎添加各種助劑而成的混合物體系，在常溫下有固定的形狀和強度，在高溫下具有可塑性的高分子材料。167。 塑料和橡膠的區(qū)別是塑料在常溫下處于玻璃態(tài)，強度較高；橡膠在常溫下處于高彈態(tài)，彈性較大。塑料167。 根據(jù)塑料的用途，可以分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三大類。167。 大多數(shù)塑料都能在加熱時反復地塑化，稱之為熱塑性塑料。另外有一些塑料，它們只能在第一次加工時塑化，做成固定的形狀。以后再把它加熱，形狀不再發(fā)生變化，這類塑料稱為熱固性塑料。熱固性塑料由于其內(nèi)部高分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使本身的機械強度和耐熱性都較熱塑性塑料好。167。 高聚物的模量和強度167。 與金屬材料相比，高聚物的模量和強度要低得多，其最大可能的斷裂伸長率又比金屬高得多。高聚物的彈性模量范圍為 7～ 35GPa，金屬材料的模量范圍為 48～ 410GPa；高聚物的最大強度為240MPa，而金屬材料中某些合金的強度可達3000MPa；高彈態(tài)高聚物的斷裂伸長率可達到1000％，而金屬塑性變形中最大的斷裂伸長率不超過 100％。 粘彈性167。 理想的彈性固體材料受力時產(chǎn)生的彈性變形與時間無關。即變形與外力是同步的。而塑料受力時產(chǎn)生的彈性變形流變是隨時間而發(fā)展的。167。 表現(xiàn)為：蠕變和應力松馳蠕變167。 是在恒定應力作用下變形隨時間而增加的現(xiàn)象。例如架空的聚氯乙烯電線套管的緩慢變彎應力松馳167。 是高聚物產(chǎn)生一定形變后，在保持變形量不變條件下，應力隨時間發(fā)展而逐漸衰減的現(xiàn)象。例如，連接管道的法蘭盤的密封墊片 (硬橡膠制品 )經(jīng)一定時間后，由于應力松馳而產(chǎn)生泄漏。對線型分子鏈經(jīng)足夠長時間后，應力可降為零。 力學損耗167。 輪胎在高速行使相當長時間后，立即檢查內(nèi)層溫度，為什么達到燙手的程度？167。 高聚物受到交變力作用時會產(chǎn)生滯后現(xiàn)象，上一次受到外力后發(fā)生形變在外力去除后還來不及恢復，下一次應力又施加了，以致總有部分彈性儲能沒有釋放出來。這樣不斷循環(huán)，那些未釋放的彈性儲能都被消耗在體系的自摩擦上，并轉(zhuǎn)化成熱量放出。167。 這種由于力學滯后而使機械功轉(zhuǎn)換成熱的現(xiàn)象，稱為 力學損耗或內(nèi)耗 。167。 以應力～應變關系作圖時，所得的曲線在施加幾次交變應力后就封閉成環(huán)，稱為滯后環(huán)或滯后圈，此圈越大，力學損耗越大回縮曲線拉伸曲線高聚物的屈服大多數(shù)高聚物有屈服現(xiàn)象，最明顯的屈服現(xiàn)象是拉伸中出現(xiàn)的 細頸現(xiàn)象 。它是獨特的力學行為。并不是所有的高聚物材料都表現(xiàn)出屈服過程，這是由于溫度和時間對高聚物的性能的影響往往掩蓋了屈服行為的普遍性，有的高聚物出現(xiàn)細頸和冷拉，而有的高聚物脆性易斷。 (1)屈服應變大 ：高聚物的屈服應變比金屬大得多，金屬 ，高聚物（例如 PMMA的切變屈服為，壓縮屈服為 ）(2)屈服過程有應變軟化現(xiàn)象 ：許多高聚物在過屈服點后均有一個應力不太大的下降，叫應變軟化，這時應變增大，應力反而下降。(3)屈服應力依賴應變速率 ：應變速率增大，屈服應力增大。應變速率對 PMMA真應力應變曲線的影響應變速率增大12341—— 吋分真應變 4—— 吋 /分3—— 吋 /分2—— 吋 /分真應力(4)屈服應力依賴于溫度： 溫度升高，屈服應力下降。在溫度達到 時，屈服應力等于 0溫度對醋酸纖維素應力～應變曲線的影響應力應變80℃65℃50℃25℃0℃－ 25℃高聚物的沖擊韌性167。 各類高聚物的沖擊韌性相差很大。未改性的聚苯乙烯，有機玻璃等脆性高聚物的沖擊韌性大都小于 0. 25J/cm2，聚碳酸酯等韌性高聚物的值大于。167。 提高沖擊韌性有兩條途徑。一是將高聚物和增強纖維復合，提高強度。二是將塑料和橡膠共混，增加斷裂伸展率。兩種方法都可以使材料在受沖擊載荷時吸收更多的能量。經(jīng)過改性的高聚物其沖擊韌性可達 8 J/cm2。 聚乙烯（ PE）167。 聚乙烯是發(fā)展最為迅速，產(chǎn)量最大的一種塑料品種。167。 按照聚合反應的壓力，可分為高壓法和低壓法。167。 高壓法制成的聚乙烯。由于產(chǎn)品的密度較小，僅－ ，因此被稱為低密度聚乙烯（ LDPE）。用低壓法生產(chǎn)的聚乙烯密度高，達～ ，故稱為高密度聚乙烯（HDPE）。 HDPE是不透明的白色粉末，力學性能是所有 PE產(chǎn)品中最好的。熔點也高于 LDPE。 聚乙烯（ PE）用途167。 PE是制備包裝材料的重要原料，可以做成中空容器、食品周轉(zhuǎn)箱，也可以做成各種日用雜品。 PE還能紡成纖維，制作漁網(wǎng)或繩索，將 PE纖維做成絮片，可以代替棉花作保暖材料。167。 利用 PE優(yōu)良的電絕緣性，經(jīng)交聯(lián)處理的 LDPE已大量用于制作電纜的絕緣層。 PE還是電視、雷達等高頻電器的絕緣材料，并能用于海底電纜的絕緣。聚氯乙烯樹脂（ PVC）Polyvinyl Chloride 167。 它是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品之一，價格便宜，應用廣泛，聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。根據(jù)不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑料可呈現(xiàn)不同的物理性能和力學性能。在聚氯乙
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