ProE模流分析教程 第三章 什么是塑料

发布日期:[10-12-17 18:14:46] 浏览人次:[]

的结构强度。钢的模数为210 GPa。一般而言,塑料的模数比金属小数十倍到数百倍。模数的定义E = 应力σ0╱应变ε0,单位是Pa(= N/m2)。塑料材料与金属、陶瓷材料之特性比较如表3-1。

表3-1  塑料材料与金属、陶瓷材料之特性比较

特性

优点

缺点

低熔点

容易加工成形

使用温度范围窄

高拉伸率

Low brittleness

高潜变强度和低降伏强度

低密度

成品轻

结构强度低

低热传导性

隔热性佳

散热性差

低导电性

优良的绝缘体

不导电

着色容易

不必在成品着色

颜色比对不易

溶剂之敏感性

可应用为溶液(solution)

可能被溶剂(solvent)影响

可燃性

废料可以燃烧

可能产生烟害(fumes or fire hazards)

透光性

可以产生透明塑件

因阳光照射而劣化

  将数种聚合物混合,或是将聚合物与其它材料、补强剂复合,可以改变其物理性质、机械性质和材料之成本。这些混合制程造就了下列聚合物系统:

(1) 聚合物合金及混合物

  聚合物合金(polymer alloys)及聚合物混合物(polymer blends)是将两种或更多种聚合物混合的系统。当混合结果产生融合效应(synergistic effect)而具有单一的玻璃转移温度,称为聚合物合金,其性质比各别的聚合物更佳。当混合结果具有多重的玻璃转移温度,称为聚合物混合物,其性质是各别聚合物的平均。ABS是最早期的一种成功混合物,它结合了各个成分聚合物的耐化学性、韧性(toughness)以及刚性(rigidity)。

(2) 聚合物复合材料

  聚合物复合材料(polymer composites)是将强化物质添加到聚合物内,以增加所需的性质。单晶/须晶、黏土、滑石、云母等低长宽比(aspect ratio)之片状填充料可以提高材料的劲度(stiffness);然而,纤维、玻璃纤维、石墨、硼等高长宽比的填充料可以同时提高拉伸强度和劲度。

3-1  塑料之分类

  根据分子联结的聚合反应种类,塑料可以区分为热塑性塑料(thermoplastics)和热固性塑料(thermosets)。表3-2列出热塑性塑料与热固性塑料相关的结构与性质之整理。热塑性塑料根据分子结构或链的结构可以再细分为不定形(amorphous)、半结晶(semi-crystalline))或液晶(liquid crystalline)聚合物。聚合物的微结构及加热与冷却的效应如图3-3。其它类别的塑料包括弹性体(elastomers)、共聚合物(copolymers)、复合物(compounds)、商用塑料和工程塑料。添加物填充料和补强剂是直接与塑料性质和性能相关的其它分类方法。

表3-2 热塑性塑料与热固性塑料的结构与性质

微结构

˙线性或分枝分子链,分子间无化学作用。

˙化学反应后,分子链产生交联网状结构。

对热的反应

˙可以再软化(属于物理相态变化)。

˙无裂解时,交联后无法再软化。

一般性质

˙较高的耐冲击强度。

˙加工较容易。

˙对于复杂设计有较佳的适应性。

˙较好的机械强度。

˙较好的尺寸稳定性。

˙较佳的耐热性及湿气绝缘性。

3-2  热塑性塑料

  一般而言,热塑性塑料聚合度较高,分子量也较大。线状或分枝状的长分子链有侧链或官能基,而且不与其它聚合物分子相连接,结果,热塑性塑料可以重复地加热而软化,冷却而凝固。这种以物理反应之相变化为主的程序允许将塑料废料回收。虽然热塑性塑料可以回收,但在成形时仍可能有小程度的化学变化,回收塑料的性质可能不会与原始塑料的性质完全相同。

  热塑性塑料占所生产塑料的70%,热塑性塑料以小球状或颗粒状贩售,它们在压力下加热熔化成黏稠状流体,冷却时形成所需的成品形状。与热固性塑料比较,热塑性塑料通常具有较高的耐冲击强度,容易加工,对复杂设计有较好的适应性。

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