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塑胶的物理性能简介
发表时间:2014-12-24 浏览量:1651

机 械 性 能

抗拉强度
极限抗拉强度是指材料拉伸断裂时单位面积上的方英寸塑胶的拉力范围需要1000磅至50000磅或更高。钢材或其它结构合金的抗拉强度要高得多,例如SS304钢的抗拉强度为84Psi.

延伸率
延伸率(常常与抗拉强度相关)指断裂时长度的增加,用原始长度的百分数表示。例如,拉断一张书写纸几乎看不见它的伸长,而橡皮条可以拉长其原始长度的几倍而不断裂。

设计考虑要点
    在设计时,需要考虑零件的韧性,抗拉强度高和延伸率是两个重要因素。某种抗拉强度高和延伸率高的材料例如Radel*RPAZS,要比抗拉强度高而延伸率低的材料具有更好的韧性。

抗压强度
抗压强度是衡量一种材料支撑压力的能力。用磅/平方英寸来表示(Psi),该性能表示下列内容:
 极限抗压强度(破坏试片的最大压力)
 在某种特定变形下的压缩强度(例如0.1%.1%.10%变形而未破坏一典型地用于塑胶材料)
 压缩屈服强度(在材料永久屈服点,即拉压曲线上斜率为0的点,所测量的压力Psi 值)
 
抗弯强度
弯曲性能衡量一种材料在负载情况下的耐能强度。材料的抗弯强度是指屈服时的负载,一般用Psi表示。对于塑胶,其参数通常以变形/拉伸5%计算(此负载足以改变外形5%)。

硬度
硬度通常采用两种试验方法表示—洛氏硬度(ASTM D 785)或者压痕度/硬度计(ASTMD2240).洛氏试验一般被选作硬材料,例如缩醛.尼龙和聚醚醚酮,它们的蠕变在试验结果中是次要因素。
硬度计用来检验一些材料的硬度,如聚氨酯和PVC.两种方法之间没有关联,不能比较。硬
度是在比较材料时最经常采用的参数。而试验本身并不表示材料的强度.耐磨性或耐腐蚀性。

弹性模量(抗拉、抗压、抗弯)
弹性模量(抗拉.抗压.抗弯)与某一综合变形所加的压力有关。由于所有塑胶对于负荷不表现准确的弹性模量(在其拉压曲线上的某部分一个准确的连续斜率),通常用正确模量来进行表达。
鉴于塑胶在受压条件下,其表现对时间的依赖性(粘弹性),在设计上要特别注意连续负载或长时间负载情况。当必须确定依赖时间的变形时,应使用视在模量值(蠕变)。这些参数
与时间和温度均有关联,可用一台DMA仪(动态模量分析仪)进行测量。

冲击强度/韧性
某种材料吸收突然附加能量的性能就是它的耐冲击性。冲击强度随材料的外形.尺寸.厚度以及型号而变化。各种冲击试验方法并非向设计人员提供可立即使用的结果,但是在比较各种不同材料之间相应的冲击强度视非常有用。最常使用的冲击试验为缺口试验及拉伸试验。也采用摆锤式冲击试验来得到材料韧性的完整性能。

缺口冲击试验
测量冲击强度的一种最常用的方法是V形缺口冲击试验。在试验中,悬臂梁式的摆锤摆动冲击一个缺口。在试片破坏后,摆锤继续沿原来的方向运动,但由于与试片碰撞而损失了能量。该能量损失,按每英寸厚度试片所消耗的英尺—磅(ft_lb/in.或者J/m)表示,这就是缺口冲击强度。本试验既可以带缺口试片,也可以用无缺口试片,还可以用反方向缺口试片进行,相应地称之为“无缺口”或“反向缺口”冲击强度。
拉伸冲击强度
该试验采用与V形缺口冲击试验相似的摆锤,所不同的是其试片为一拉伸片。试片的安装所示,用来测量其在突然载入的情况下使此试片遭到破坏所需的能量。

电 气 及 热 力 性 能

线性热膨胀系数
线性热膨胀系数(CLTE)是单位温差下材料的线性尺寸变化与原始尺寸的比值,通常用in./in./F表示。如果在温差大的环境使用不同材料,必须充分重视CLTE,使之尺寸稳定性更高。塑胶的CLTE变化很宽。尺寸稳定性最好的塑胶的CLTE接近于铝,而要超出钢的十几倍。

热弯曲温度
热弯曲温度是指对1/2英尺厚的试片,施加一特定的弯曲应力,使其弯曲0.010英寸时的温度有时称之为“热变形温度”(HDT).此参数被用于相应地测量各种不同材料在短时间升温而且载入的情况下 耐受温度的能力。
连续工作温度
该参数最通俗的定义是:在长时间工作(约十年)后某一材料能够耐受或保持其至少50%固有物理性能的最高环境温度(在空气中)。大多数热塑性塑胶能够耐受短时间暴露在较高的温度而不产生明显退化。当选择一种材料在高温环境工作时,热变形温度和连续工作温度这两种因素都要考虑。
玻璃化温度
玻璃化温度Tg,就是温度高于以上时,非晶体聚合物将变软和橡胶状。除非是热成型,确保非晶体聚合物的使用温度低于Tg非常重要,这样才能获得理想的机械性能。

熔点
在此温度下,结晶型热塑性胶从固态变成液态。

体积电阻
材料的体积电阻是 对电流的抗力,用ohms—cm表示。电流越容易通过,体积电阻可以用来预测所加电压产生的电流,象欧姆定律一样。

           V=IR
 其中 : V=所加电压(伏特)
           I=电流(安培)
           R=导线阻抗(欧姆)

表面电阻
该试验测量电流通过一种材料表面的能力。与体积电阻试验不同的是,测试电极均放置在试片的相同一侧。然而表面电阻与体积电阻一样也受环境变化的影响,例如吸湿率。表面电阻用作评估和选择材料以便测试,确保静电排放或其他表面特性较为严格的使用要求。

电离强度
绝缘体置于极高的电压下突然击穿。允许载入电压而未穿的最小试片厚度就是材料的电离强度,用Voits/mil.表示。通常的测量方法是在试片的任意侧放置电极,以可控制速率升高电压。在具体应用时影响电离强度的因素为:温度.试片厚度。试片状态。升压速度以及试验持续时间等。污染或试片的内部杂质也影响电离强度。

设计考虑要点     
     工程塑料ULtem*1000PEI的短时电离强度最高,为830voite/mil.

电离常数           
电离常数,或介电参数,是衡量某一种储存电能的能力。塑胶内的极性分子和感应性分子在电厂会自动排列。能量促使这种排列的产生。这一过程中一些能量转化成热能,这种电能以热能形式的损失成为介电损失,且与介电常数相关联。其余的电能所需排列电极性被储存在材料内。这部分能量在以后做功时被释放出来。
介电常数越高,材料所储存的能量越多。绝缘体需要较低的介电常数,而电容器需要较高的介电常数。介电常数取决于频率.温度。湿度。化学污染以及其他因素。

介电因素 
介电因素,或者介电损失切值,标志著在所加电压下发生分子排列的难易程度。它经常与介电常数联在一起使用来预测绝缘体的能量损失。

可燃性
在电气应用场合,或在任何塑胶应用占相当百分比的封闭场所,必需考虑到裸露在火焰的情
形,例如飞机客仓内部使用的塑胶板。可燃性衡量材料的燃烧性。烟雾产生性以及点燃温度。
UL94可燃性级别(HB,V-2,V-1,V-0,5V)在该试验中,试片 接近一个专用的火焰发生装置。火焰移开后试片的持续燃烧能力就是划分级别的基础,总之,较为理想的测定是所燃材料自己熄灭而不掉落燃烧颗粒。每一对应于特定的材料厚度(例如UL94-V1@1/8”厚)UL可燃性参数尺规是从最易燃到最阻燃的顺序排列,即HB,V-2,V-1,V-0,5V。

其 它 性 能

比重
比重就是在73°F(23°C)单位体积某种材料的质量与相同体积水的质量的比值。因为比重是一个与尺寸无关的量,经常被用来进行材料比较,最常用的就是决定零件成本和重量。

设计考虑要点
     比重小于1.0的材料会浮于水,例如聚乙烯和聚丙烯。这对识别未知塑胶很有帮助

吸水率 
吸水率是指材料吸水后其重量增加的百分比。标准试片先要进行乾燥,而后在浸水73°F(23°C)前后都要称重。浸水24小时后称量一次,饱和之后在 称量一次。两种比值都很重要,它们反映了吸水率。材料的机械性能.电气性能及尺寸稳定性都会受到吸水性的影响。

摩擦系数
摩擦系数(COF)用来衡量两个接触面得滑动阻力。尽管止推垫圈测试方法最常用,还可以采用各种不同方法测试。因为摩擦系数是作用于两个配合面的摩擦力与常规力的比值,因而它没有单位。COF对比较各种材料之间的“光滑度’’非常有用,通常是在无润滑的条件下在抛光钢面上运行。该值反映滑动阻力,越低表明材料越光滑。

通常使用两种COF.               
         ●  静摩擦系数,指一个支撑面从“休息’’状态到开始运动时的阻力。
         ● 动摩擦系数,指一个支撑面或配合面按给定速度运动时的阻力。

设计考虑要点
    静摩擦系数和动摩擦系数之间的差异表明滑动粘附现象。差异越大说明滑动粘附程度越高,反之亦然。滑动粘附特性对选择间歇运动还是往复运动非常重要。滑动粘附较低的塑胶,见MC兰色尼龙。

PV和极限PV
支撑面的应用必需考虑两个因素:
支撑面将要承载的载荷,用压力P(磅/英寸)表示
接触面的速度,用速度V(英尺/分钟)表示
支撑面应用时要用到P与V的乘积PV。由于压力和速度的双重作用,在支撑面引起摩擦热。如果所采用的PV参数超出了塑胶的耐力,会因过热导致支撑面过早破坏。

极限PV是指作为支撑面材料用在无润滑条件下所能承载的最大PV值。超出此极限会因表面熔化或者过度磨损,造成材料的提前破坏。

耐磨性/“K”系数
耐磨系数K是支撑表面磨损量与压力.速度.时间的比值。
                K=磨损量/PVT* 1010
                或 磨损量(in.)=K•PNT*10 -10

K值越低说越耐磨。如果采用不同的压力和速度,该试验结果变化很大。如果K值比较不同材料性能,则应严格限定试验方法。

设计考虑要点
 我们特别推荐的轴承和耐磨材料,例如二硫化钼尼龙,兼有耐磨系数低和极限PV高的优点,使之具有更宽的设计柔性和更高的安全系数。

 
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