熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

5/5熱固性熱固性指加熱時(shí)不能軟化和反復(fù)塑制，也不在溶劑中溶解的性能，體型聚合物具有這種性能。熱固性塑料第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在壓力下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這種材料稱為熱固性塑料。熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不僅不能再熔觸,在溶劑中也不能溶解。主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應(yīng)該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等。熱固性材料遇火表現(xiàn)熱固性材料遇火后，會(huì)碳化，不熔融,不產(chǎn)生溶滴,并根據(jù)材料不同碳化層深度不同，部分材料會(huì)產(chǎn)生陰燃。例:聚氨酯遇火后會(huì)在表面形成一層碳化層，阻止火焰深入。酚醛樹脂遇火后碳化,并繼續(xù)陰燃。熱塑性theｒmoplasticitｙ物質(zhì)在加熱時(shí)能發(fā)生流動(dòng)變形,冷卻后可以保持一定形狀的性質(zhì)。大多數(shù)線型聚合物均表現(xiàn)出熱塑性,很容易進(jìn)行擠出、注射或吹塑等成型加工.在一定溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的性能，線形或支鏈型聚合物具有這種性能。日常生活中,像塑料袋、塑料衣掛等物都具有熱塑性。因此，它們可以通過(guò)加熱熔化來(lái)進(jìn)行封口、粘合等操作.一般的聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料都是熱塑性。熱塑性材料遇火表現(xiàn)熱塑性材料遇火后熔融,并產(chǎn)生溶滴，溶滴遇火會(huì)再次燃燒。ＴG玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度TＧ指玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，是板材在高溫受熱下的玻璃化溫度，一般TG的板材為130度以上,高ＴG一般大于１７0度,中等TG約大于15０度.TG值越高,板材的耐溫度性能越好，尤其在無(wú)鉛制程中，高ＴG應(yīng)用比較多Aniｍportantｍateriａlprｏpertyoftenｄisｃussedｉnseｍiconduｃtorｐackａgingｃiｒｃlesｉstheglasstransiｔioｎtemｐｅrature,ｏrsimｐlyTg．BeｌowaresomekeｙｐｏinｔｓabｏuｔTg：1）Ｔheglasｓtrａnsitｉontemｐeraturｅ（Tg）ofanoｎ－crystallｉnemａt(yī)erialiｓtｈecｒiticaltemperatureaｔwhicｈtｈemａt(yī)ｅｒｉalchａngesitsbeｈavｉorfrombeing’glassy'tobeｉｎｇ’ｒubbery＇?！疓lassy’ｉｎthisｃonteｘtmeanｓhardandbｒiｔｔlｅ(aｎｄthｅreforerelａt(yī)iveｌyｅａｓytobreaｋ）,whｉle'rubｂery'meanｓelａsticandｆｌexiblｅ。2）Notethａt(yī)ｔhecｏｎｃeptofTgoｎlyａpplieｓtoｎｏｎ—crystallｉneｓolｉds，wｈｉchａｒeｍｏstlyeitｈeｒｇｌassｅsoｒrubbers．Aｇlａｓsisdｅfinｅdaｓamａｔerｉalｔｈａt(yī)hasnoｌoｎg－rangeaｔomｉcoｒmolｅcｕlarorｄeraｎdisbelｏwｔｈeteｍperaｔureatwhiｃharearrangementofiｔsatomsｏrmoｌｅculescanｏccｕr。Ｏntheｏｔheｒhand，aｒubbｅrisaｎon—crystallinesoｌｉdwｈoseatoｍsｏｒmｏleculescanunｄergorearｒangemｅnｔ．3)Non-ｃrystallineｓolidsaｒeａlsｏｋnownａs'amorｐｈousmａt(yī)erｉａｌs'。Amorphouｓmａｔｅrｉalsaremａt(yī)erｉalｓthatdonoｔhavetheiratomｓｏrmoleculesarrａnｇeｄonalattiｃeｔhaｔｒｅpｅatｓｐｅriodicallyinspaｃe.4）Atrｏomtempｅrａｔurｅ，hammｅriｎgaｐｉeｃeofｇｌasswｉllbｒeakit，whiｌehａmmeringapieceｏｆrubberwon＇t.Ｔherｕｂberｗｏulｄsiｍplｙabｓorbｔheｅnｅrgyｂyｍomeｎtarilyｄｅformｉngorｓtretcｈiｎg。Ｈowｅveｒ，ｉftheｓaｍepiecｅｏｆrｕｂbeｒissubｍeｒgediｎliquｉdｎitrｏgｅn（ＬN(yùn)2),itwiｌｌbehaｖelikebrittleglａｓs－ｅasｙtｏshattｅrwithahamｍer.ＴhisisbecａuseＬN(yùn)2—cooledruｂberｉsbｅlowｉtsTｇ．5)Forａllａmorphｏｕssoliｄｓ，whethｅｒgｌassｅｓ,organiｃpoｌyｍers，orevｅnmｅｔａｌs,Tgisthecritiｃaltemｐeｒaturethａt(yī)ｓｅpａratesthｅiｒgｌａssyandｒｕbberybehavｉｏｒs.6)Ifａmatｅｒialisａt(yī)ateｍpeｒａt(yī)ｕｒebelowitsTg，larｇe—scalemolecuｌarmotioniｓｎotposｓｉｂleｂｅcauseｔhemateriａlisｅsｓentialｌｙｆrozen。ＩfitisａｔaｔｅmperatuｒeaｂoｖeitsＴg，ｍoｌｅｃulaｒmotionｏｎthesｃaｌeoｆiｔsｒepeatuｎit(suchasasingleｍeriｎapolｙmer)tａkｅsｐｌacｅ，allowingitｔobe’ｓofｔ’or'ｒubbｅrｙ'．７）ＳinｃeｔｈeｄｅfinitioｎoｆTginvｏｌｖesatomicｏrｍoｌecularmoｔioｎ,tiｍedoｅshaveaｎｅｆｆectonitsvａlue，i.e．,theｍecｈaｎicalｂｅhａｖiｏrofaｎaｍｏrpｈousmaｔerialdependsｏnhoｗｆasｔaloａdisapｐlｉeｄｔoiｔ．Ｓｉｍpｌyｐut，thefasｔeraloａdisapｐliedtoaｍatｅrialaｔitsTg,theｍoｒｅｇlａsｓ—likｅｉtｓbｅｈavｉoｒwouldbebecauseitsatomsｏrmolｅcｕlｅsarenotgiｖeneｎoｕghtimeto'mｏve.’Thｕs,evenifaｎamorpｈoｕsｍateｒiａlisatitsTｇ，itcaｎbｒeaｋinａ'gｌａss－like'faｓｈionｉfthｅｌoadiｎgrateａｐplｉeｄtoitiｓｔoohigh.8)Ｉｎtheseｍicoｎducｔorindustｒｙ，knowledｇeofｔheＴg'softhevariousmateriａlｓuｓeｄinpacｋaｇing（suchasdｉeattaｃhmatｅriaｌs，moldiｎｇcompounds，ａnｄｅncapsulaｔiｎgresins）ｉsiｍｐoｒｔａntｎotｏｎｌyｉｎｏptimｉｚｉｎgmanｕfactuｒingprocesses，butｉnuｎdｅｒstandｉngｔｈｅｒeliaｂiliｔyiｍpｌicａt(yī)ionsｏｆexposｕreofthｅprodｕctstotｈermo-mechanicａlsｔrｅssesaｓwｅll．FTIR傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀高斯鏈Gausｓlｉnｋ;Gaｕsｓianｃｈain高分子鏈段分布符合高斯分布函數(shù)的高分子鏈,也稱為等效自由結(jié)合鏈。柔性的非晶狀線型高分子鏈，不論處于什么形態(tài)（如玻璃態(tài)、高彈態(tài)、熔融態(tài)或高分子溶液）,相同分子量的高分子鏈段都取平均尺寸近乎相等的無(wú)規(guī)線團(tuán)構(gòu)象，稱為“等效自由結(jié)合鏈”。因?yàn)榈刃ё杂山Y(jié)合鏈的鏈段分布符合高斯分布函數(shù)，又稱為高斯鏈.把它作為自由結(jié)合鏈進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理后得ｈ２=N·l2.ｈ是柔性高分子鏈兩末端的直線距離，稱為鏈的末端距，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值.這個(gè)末端距平方的平均值稱為均方末端距，以〈h2>表示。介電常數(shù)介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)（真空中）與最終介質(zhì)中電場(chǎng)比值即為介電常數(shù)(permittivｉtｙ）,又稱誘電率.如果有高介電常數(shù)的材料放在電場(chǎng)中，場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。玻璃纖維玻璃纖維（英文原名為：ｇlassfiber或ｆiberglass)是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料,種類繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差.它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米,相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1／2０—1／５，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。玻璃一般人的觀念為質(zhì)硬易碎物體，并不適于作為結(jié)構(gòu)用材,但如其抽成絲后，則其強(qiáng)度大為增加且具有柔軟性，故配合樹脂賦予形狀以后終于可以成為優(yōu)良之結(jié)構(gòu)用材.玻璃纖維隨其直徑變小其強(qiáng)度增高。特點(diǎn)介紹原料及其應(yīng)用玻璃纖維比有機(jī)纖維耐溫高，不燃,抗腐,隔熱、隔音性好(特別是玻璃棉)，抗拉強(qiáng)度高,電絕緣性好（如無(wú)堿玻璃纖維）.但性脆，耐磨性較差。玻璃纖維主要用作電絕緣材料，工業(yè)過(guò)濾材料，防腐、防潮、隔熱、隔音、減震材料。還可作為增強(qiáng)材料，用來(lái)制造增強(qiáng)塑料（見彩圖）或增強(qiáng)橡膠、增強(qiáng)石膏和增強(qiáng)水泥等制品。用有機(jī)材料被覆玻璃纖維可提高其柔韌性，用以制成包裝布、窗紗、貼墻布、覆蓋布、防護(hù)服和絕電、隔音材料。作為補(bǔ)強(qiáng)材玻璃纖維具有以下之特點(diǎn),這些特點(diǎn)使玻璃纖維之使用遠(yuǎn)較其他種類纖維來(lái)得廣泛,發(fā)展速度亦遙遙領(lǐng)先其特性列舉如下:(1）拉伸強(qiáng)度高,伸長(zhǎng)小(3％）。（2）彈性系數(shù)高，剛性佳。（3)彈性限度內(nèi)伸長(zhǎng)量大且拉伸強(qiáng)度高,故吸收沖擊能量大。(4)為無(wú)機(jī)纖維，具不燃性，耐化學(xué)性佳。（５）吸水性小。（6)尺度安定性，耐熱性均佳。（7）加