溫對塑料的影響和塑料的電性能演示文稿

溫度對塑料的影響和塑料的電性能演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有38頁\編輯于星期三目錄（一）緒論（二）溫度和熱對塑料的影響（三）電性能分析（四）塑料的阻燃性和抑煙性

現(xiàn)在是2頁\一共有38頁\編輯于星期三（一）緒論設(shè)計(jì)人員必須了解溫度的上升和降低是如何影響塑料制品的性能的。塑料對溫度變化很敏感，當(dāng)處于高溫時(shí)，非晶態(tài)樹脂將變軟并在150℉（73℃）以上時(shí)就很快失去室溫時(shí)的物理性能。工程塑料、半結(jié)晶塑料、結(jié)晶型塑料和液晶塑料具有較高的耐溫性能，當(dāng)溫度為150℉時(shí)它們的物理性能變化較小。溫度增加時(shí)液晶樹脂的性能變化更小。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須了解制品的使用溫度范圍。不管任何時(shí)候制品都必須滿足在使用溫度范圍內(nèi)的正常使用?，F(xiàn)在是3頁\一共有38頁\編輯于星期三溫度和熱對塑料的影響

制品的最終使用溫度對設(shè)計(jì)有很大的影響。當(dāng)溫度增加時(shí)，塑料材料的物理性能，比如蠕變、模量、拉伸性能和韌性都受影響結(jié)晶型、半結(jié)晶型和液晶樹脂因?yàn)橛泻軓?qiáng)的分子鍵的晶體分子結(jié)構(gòu)，所以，隨溫度的變化性能變化較小。結(jié)果，在溫度增加時(shí)，這些材料的物理性能降低較小。當(dāng)在無負(fù)荷作用下升溫時(shí)，它們也仍保持它們的物理形狀，但是一旦到達(dá)到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，這時(shí)它們開始像冰一樣融化。這些材料隨溫度升高，它們物理性能在降低，會產(chǎn)生彎曲和蠕變，但是不會像無定型樹脂那樣變軟和流動

現(xiàn)在是4頁\一共有38頁\編輯于星期三熱變形溫度（HDT）熱變形溫度（HDT）不是材料的上限使用溫度。HDT是美國材料試驗(yàn)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)測試樣條在兩端被固定而中心承受66或264psi的壓力并且以均勻速度升溫的溫度控制在油浴中樣條變形0.010in時(shí)的溫度。國標(biāo)現(xiàn)在是5頁\一共有38頁\編輯于星期三溫度對塑料力學(xué)性能的影響

現(xiàn)在是6頁\一共有38頁\編輯于星期三熱老化和氧化效應(yīng)

塑料的熱老化和氧化效應(yīng)是在老化箱里測試樣條來評價(jià)的。把無應(yīng)力的測試樣條放入老化箱中，在不同溫度下老化一定的時(shí)間。在一定的時(shí)間間隔取一次測試樣品，分別在室溫下測定這些樣條的拉伸性能和彎曲性能。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以得出材料的物理性能與老化時(shí)間或老化溫度的關(guān)系圖。這些數(shù)據(jù)被用來測試材料的熱穩(wěn)定性，還被用于在設(shè)計(jì)時(shí)估計(jì)特定的溫度和時(shí)間下材料的彎曲模量現(xiàn)在是7頁\一共有38頁\編輯于星期三溫度對塑料模量與時(shí)間關(guān)系的影響

現(xiàn)在是8頁\一共有38頁\編輯于星期三粉化粉化是長期氧化效應(yīng)的結(jié)果，它并不像開裂那樣嚴(yán)重，但是表面會脫色。尼龍制件經(jīng)常被用作舟船的結(jié)構(gòu)材料，所以常被日曬而引起粉化，用適量的研磨清潔劑可使其恢復(fù)。為防止表面氧化效應(yīng)在制備樹脂時(shí)添加少量抗氧化劑，不會影響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劑，制造者常常把它混合到樹脂中去

現(xiàn)在是9頁\一共有38頁\編輯于星期三溫度對塑料模量與時(shí)間關(guān)系的影響現(xiàn)在是10頁\一共有38頁\編輯于星期三

30%短纖維增強(qiáng)塑料的性能

LCP液晶聚合物；PAI聚酰亞胺；PEI聚醚亞胺；PES聚芳基砜；PPS聚苯硫醚；PSU聚砜；PEEK聚醚醚酮

現(xiàn)在是11頁\一共有38頁\編輯于星期三耐熱性

耐熱添加劑基本上有兩種類型一種是當(dāng)材料被置于高溫下時(shí)能阻礙材料表面氧化，高溫時(shí)把熱穩(wěn)定劑混入樹脂中，這樣可減少制品表面的氧化效應(yīng)，所有塑料材料在高溫應(yīng)用時(shí)都需加熱穩(wěn)定劑。由杜邦公司生產(chǎn)的作為尼龍66的熱穩(wěn)定劑使樹脂顯現(xiàn)出些許綠色，正與材料的原色即乳白透明色形成對比；第二種熱穩(wěn)定劑是在制備過程中用來保護(hù)樹脂的。制備過程中熱敏性樹脂需要保護(hù)，以免注射的料筒受強(qiáng)熱或高剪切溫度時(shí)熔化樹脂而造成材料脫色或分解?，F(xiàn)在是12頁\一共有38頁\編輯于星期三用戶使用溫度

塑料樹脂的用戶使用溫度是基于材料的分子結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)材料、制品使用時(shí)承受的力、環(huán)境、添加劑和制品使用的壽命。新型塑料樹脂，如液晶樹脂，特殊情況下可耐400-500℉的高溫。每種樹脂都有用戶使用溫度，使用時(shí)不可以超過這個(gè)溫度

現(xiàn)在是13頁\一共有38頁\編輯于星期三溫度指數(shù)

溫度指數(shù)是用來對材料最高使用范圍進(jìn)行分級的又一種方法。電和機(jī)械應(yīng)用的令人滿意的連續(xù)的最高使用溫度都在樹脂的性能說明表中列出，這些數(shù)據(jù)是經(jīng)過測試得出的。對于電和機(jī)械應(yīng)用中的溫度則分為受沖擊和不受沖擊兩種情況分別列出。樹脂的DAM性能數(shù)據(jù)表以表格的形式列出，這些數(shù)據(jù)用來評估作為特殊應(yīng)用的材料，并且它們是UL和材料供應(yīng)商們提供的，是可信的。這些數(shù)據(jù)對低溫時(shí)處于脆性的材料也是適用的，這個(gè)數(shù)據(jù)可以從樹脂性能數(shù)據(jù)表中找到。

現(xiàn)在是14頁\一共有38頁\編輯于星期三線性熱膨脹系數(shù)

所有材料在受熱或冷卻時(shí)都會引起它長度或體積尺寸上的變化。當(dāng)和金屬或其它不同的材料相互配合安裝時(shí)，設(shè)計(jì)者必須要考慮它們的膨脹率和收縮率。許多材料、特別是纖維增強(qiáng)的和液晶樹脂材料在流動方向和垂直于流動方向上的膨脹系數(shù)是不同的

現(xiàn)在是15頁\一共有38頁\編輯于星期三線性熱膨脹系數(shù)現(xiàn)在是16頁\一共有38頁\編輯于星期三熱應(yīng)力對制品施加壓力可使它在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)把制品固定在一個(gè)地方并限制其移動,然后將其加熱或冷卻，制品中應(yīng)力就會增加。當(dāng)材料收縮或膨脹時(shí)，制品的內(nèi)部就會產(chǎn)生力，這種力被稱為內(nèi)部熱應(yīng)力?，F(xiàn)在是17頁\一共有38頁\編輯于星期三可能有熱（內(nèi)）應(yīng)力問題的組裝現(xiàn)在是18頁\一共有38頁\編輯于星期三消除膨脹應(yīng)力的設(shè)計(jì)現(xiàn)在是19頁\一共有38頁\編輯于星期三控制不同的熱膨脹現(xiàn)在是20頁\一共有38頁\編輯于星期三電性能分析熱塑性塑料和熱固性樹脂是極好的電絕緣材料，它們在電和電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛，為電和電子裝置的電流傳遞運(yùn)用起絕緣作用。PVC聚合物為銅制品對商業(yè)的和工業(yè)電線的絕緣提供了主要的護(hù)套應(yīng)用。除了高壓電能傳送線路應(yīng)用之外，熱固性和熱塑性塑料在所有方面都以證明了它們的價(jià)值。它們有優(yōu)良的機(jī)械性能和電絕緣性，所以它們是做開關(guān)、插銷、連接器、線圈包皮和電流傳導(dǎo)裝置的好材料。下面部分描述了用于電器的塑料的重要電性能?，F(xiàn)在是21頁\一共有38頁\編輯于星期三體積電阻率當(dāng)使用為直流電壓時(shí)，材料傳導(dǎo)電流能力的壞如何是測材料電阻的一種方法。體積電阻率的測量法是測試一定厚度的樣品兩側(cè)電極之間阻抗，把測試得到的歐姆乘以電極板截面積再除以樣品的厚度得到的數(shù)據(jù)，電阻率單位為Ω·cm，如圖7.7a所示。根據(jù)樣品測試條件諸如溫度、相對濕度、測試電壓和樣品的水分含量，測試結(jié)果可能改變。塑料被認(rèn)為是很好的絕緣體，它的電阻率值為1014Ω·cm，而電阻率值在103和1012Ω·cm之間的材料是半導(dǎo)體，典型塑料的電阻率值見表7.2現(xiàn)在是22頁\一共有38頁\編輯于星期三表面電阻系數(shù)通過材料表面電流的測量法是表面電阻系數(shù)的一種測試法。表面電阻系數(shù)主要是測試塑料由于表面結(jié)構(gòu)，尤其是濕度引起的導(dǎo)電性，（見圖7.7b）?，F(xiàn)象，諸如在考慮電器插座的插頭之間的塑料絕緣體的距離時(shí)，不考慮表面泄露（傳導(dǎo)率）的問題就可能成問題，可能造成很大的錯(cuò)誤。因此，在用于高電壓設(shè)計(jì)在兩電插頭之間增加肋或者凹槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以增加兩電極間的長度。現(xiàn)在是23頁\一共有38頁\編輯于星期三電性能測試

(a)體積電阻率；(b)表面電阻率

現(xiàn)在是24頁\一共有38頁\編輯于星期三體積電阻數(shù)據(jù)現(xiàn)在是25頁\一共有38頁\編輯于星期三介電（絕緣）強(qiáng)度介電（絕緣）強(qiáng)度測量的是加在塑料上的電壓不斷增加直到被擊穿前的塑料的絕緣能力。測試如圖7.8所示，當(dāng)電流通過一定厚度的樣品時(shí)，施加電壓直至擊穿時(shí)得電壓與厚度的比值為介電強(qiáng)度。影響測量結(jié)果的變量有溫度、樣品厚度、濕度、使用電壓的變化速率和測試時(shí)間。成型制品測試表面的任何污染或者孔洞都會降低樹脂的絕緣強(qiáng)度，并且會引起電弧或者產(chǎn)生可穿過樣品的傳導(dǎo)路徑，從而導(dǎo)致過早的被擊穿?，F(xiàn)在是26頁\一共有38頁\編輯于星期三介電強(qiáng)度測試原理現(xiàn)在是27頁\一共有38頁\編輯于星期三介電常數(shù)對于像雷達(dá)裝置和微波裝置這些常在高頻情況下使用的絕緣材料來說，介電常數(shù)是非常重要的，它是材料被極化時(shí)的磁化系數(shù)。當(dāng)電場存在于材料的周圍時(shí)，材料中的分子就會沿著電流方向在電場中排列，出現(xiàn)這種現(xiàn)象就被稱為極化作用。當(dāng)用交流電來使電場改變時(shí)，分子的極化隨之改變。介電常數(shù)是一個(gè)無量綱常量，用來測量分子的極性隨電場變化而變化的難易程度。溫度、制品厚度、電流的交變頻率和樣品的濕度的改變都會引起介電常數(shù)改變。多種絕緣材料的介電常數(shù)值和耗散因子見表7.3所示現(xiàn)在是28頁\一共有38頁\編輯于星期三現(xiàn)在是29頁\一共有38頁\編輯于星期三耗散因子用交流電（60Hz）使極性迅速交變，由于快速的極化方向改變激活了分子，測試樣品就產(chǎn)生熱量。樣品中熱耗散量的測定以耗散因子（DF）來表征。DF表示的是在1MHz或其它規(guī)定的頻率下測量得到的由于發(fā)熱變?yōu)闊崮軗p失的能量與經(jīng)此材料穿透而過的能量之間的比值。設(shè)計(jì)電子元件需要低耗散因子。現(xiàn)在是30頁\一共有38頁\編輯于星期三抗電弧性能使用中尤其是在高壓應(yīng)用中如果表面上出現(xiàn)電弧，抗電弧性能就非常重要了，這些涉及到開關(guān)、斷路器和汽車點(diǎn)火器等高壓應(yīng)用的場合。熱固性塑料是在制品應(yīng)用中具有這種特性的首選塑料?？闺娀⌒阅苁峭ㄟ^測量材料的表面在高壓電能的作用下產(chǎn)生電流通道或者零件表面材料熱分解的性能。測試試驗(yàn)如圖7.9所示，用電極在測試樣品的表面按照一定的距離放置，以便使塑料表面局部加熱。試驗(yàn)要測量通過絕緣材料表面形成傳導(dǎo)通路的時(shí)間，以秒計(jì)。材料的擊穿時(shí)間越長則抗電弧性越好現(xiàn)在是31頁\一共有38頁\編輯于星期三相應(yīng)的電磁指數(shù)美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所（UL）已開發(fā)了一種更現(xiàn)實(shí)的試驗(yàn)，用來確定被污染表面的抗電弧性。在UL試驗(yàn)中，用氯化銨溶液浸濕電極的接觸表面，CTI數(shù)值是按規(guī)定電流在電極之間導(dǎo)致導(dǎo)電通道形成所要求的電壓值。對電和電子裝置的其它UL試驗(yàn)要更加詳細(xì)而精確，它們在材料和最終使用的范圍。在用戶或者工廠能保證制品獲得UL認(rèn)證付諸使用之前，對整個(gè)制品必須經(jīng)過UL檢測。如果銷售時(shí)必須要有UL合格證的話，設(shè)計(jì)者必須懂得UL認(rèn)證的具體條款。其它制品檢測機(jī)構(gòu)，如加拿大用戶安全管理部門（CSA）（與美國的UL類似）和其它外國政府檢測機(jī)構(gòu)都有他們自己的要求，并且通常對出售到他們國家的與電有關(guān)的制品都有相似的要求?，F(xiàn)在是32頁\一共有38頁\編輯于星期三抗電弧測試現(xiàn)在是33頁\一共有38頁\編輯于星期三塑料的電性能塑料樹脂是極好的絕緣體，它們可以具有很好的機(jī)械性、化學(xué)性、阻燃和抑煙性能和隔熱性等特性，滿足了商業(yè)和工業(yè)上對電器的要求。熱固性塑料和一些熱塑性樹脂是各種電器都適合的材料，除了最極端條件的電器應(yīng)用之外?，F(xiàn)在是34頁\一共有38頁\編輯于星期三塑料的阻燃性和抑煙性塑料制品研究的一個(gè)重要方面就是材料的可燃性和煙形成的能力。塑料支撐電子加熱元件，所以常用做許多電動工具的機(jī)架和護(hù)罩。用戶安全和防火法規(guī)更多是要求材料阻燃。塑料的阻燃性是根據(jù)它在標(biāo)準(zhǔn)海平面高度上支持塑料樣品燃燒的最低含氧量來評定的，即氧指數(shù)（OI）?？諝庵械暮趿繛?0%。制品的OI值越高，它燃燒所需要的氧氣量就越多；反之，OI值越小，這種材料要保持燃燒就越容易。一些塑料樹脂本身就是阻燃材料。當(dāng)在這些樹脂中加入阻燃添加劑時(shí)，如果把該樹脂放入火中或?qū)⑵潼c(diǎn)燃時(shí)，就能起到將該材料與氧氣隔離的作用?，F(xiàn)在是35頁\一共有38頁\編輯于星期三UL94燃燒性能測試(a）對緩慢燃燒塑料的UL94HB—ASTM燃燒性能和測試

(b)UL94V0—V1—V2—自熄測試現(xiàn)在是36頁\一共有38頁\編輯于星期三UL94HB：水平燃燒經(jīng)常是用縱向V0、V1、或V2方式行不通時(shí)才采用這種方法。如果老化和UL檢測還沒完成的話就要將塑料制品進(jìn)入市場，或者用其它的評定方法行不通時(shí)，才使用這種方法測定，這是臨時(shí)的也經(jīng)常是塑料的最終評定方法現(xiàn)在是37頁\一共有38頁\編輯于星期三UL94V0、V1、V2、V5：垂直燃燒UL94V0和V5是塑料“保險(xiǎn)費(fèi)”分級的方法，從點(diǎn)燃后把火焰移開后樣品能快速自熄到在一定的時(shí)間間隙內(nèi)無燃燒的熔體滴落（也就是說，即燃燒著的熔體滴落在位于測試樣品下面的一英尺的棉花墊上，不能