材料上只加一次应力时
栏目:塑料建材 发布时间:2019-07-07 03:02

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  比重是指同一温度、同样容积条件下的水与物质两者的质量之比。各种塑料的比重在0.83~2.1左右,最轻的是聚甲基戊烯0.83;最重的是PTFE(聚四氟乙烯)2.1。平均为1.1左右,为钢的1/7左右,质量轻是塑料的一大特点。

  将塑料长时间浸渍在水中,或者置放在湿度高的氛围中,会多少吸收水份(湿气)而增加重量,其程度视材料的种类而异。并且,通常这时温度越高,这种倾向越明显。塑料的这种性质称为吸水性或吸湿性,我们将经过一定时间后试样每一单位的重量,或者每一单位表面积所增加的重量定义为吸水率,以百分比(%)等来表示。

  入射到物体的光线,一部分会在物体表面被反射,另一部分会被吸收到物体内部,剩余的就成为透过光。透明度用透过光的多少加以表示,分为全光线透过率和平行光线透过率两种。ASTM对塑料的透明度采用透过率和散射率,相当于D-1003和D1746-1970中的全光线透过率。透过率高的塑料有丙烯树脂(93%)和聚碳酸酯(89%),这些材料的成型品极为漂亮,用于透镜和光刻盘等光学部件。

  折射率的测定在ASTM D542-1950中规定了要利用Abbe的折射仪的方法,对塑料来说,其范围为1.338(氟碳树脂)~1.586(聚碳酸酯),水晶为1.55;钢玉为1.768;钻石为2.417。

  通过物体内部的等温面的单位面积,在单位时间内,呈直线流动的热量和在该方向上的温度梯度两者之比称为热传导系数。塑料的热传导系数一般要低于金属,其范围从最低的聚丙烯1.3×10-4cal/s/cm2/(℃/cm)到最高的高密度聚乙烯12.4×10-4cal/s /cm2/(℃/cm),明显小于石英玻璃33.1×10-4cal/s/cm2/(℃/cm)、普通陶瓷30~41×10-4和铜0.941cal/s/cm2/(℃/cm)。

  比热,正确地说是比热容量,是表示物质的热容量的尺度,用使单位质量的物质升高单位温度所需的热量来表示,作为实用单位,现在采用的是(cal/℃g) 。从最低的三氟化树脂0.22(cal/℃g)到最高的聚乙烯或离子交联聚合物0.55(cal/℃g),塑料的比热范围很窄,高于玻璃的0.185(cal/℃g)和铁酸盐的0.17(cal/℃g)。

  表示随着温度的上升,物质的体积增大程度的是热膨胀系数,分为用长度表示的线膨胀系数α和用体积表示的体积膨胀系数β,完全等方体的固体的两者关系为β=3α。塑料的线℃温度的长度变化率表示,范围从显示最低值的苯酚树脂(2.5~6.0×10-5℃-1)、PPO(5.5×10-5℃-1)到最大的低密度聚乙烯(10.0~20.0×10-5℃-1)。

  塑料因温度变化会出现相(phase)转移的地方有2处。即玻璃转移点和融点。前者在非晶性塑料上有明显的表现,在该温度以上,就能够出现分子链内的部分运动,分子的变形会明显变得自由,从玻璃状转移到橡胶状,伸长变大,变形阻力明显下降。后者明显表现在结晶性塑料上,在该温度以上,就不再结晶,变成溶融状态,温度从该温度点下降后,在临近该温度的温度下结晶化、固化,体积明显缩小,并且整体变硬。

  这是指在试验片的中心加上一定的弯曲载荷(0.45MPa或1.82MPa),以等速使其升温,当中心部的伸长变形量达到0.2mm时的温度。可以作为判断短期耐热性能的一个指标,也称为热变形温度。

  将物体中有电流(I)以电位差(V)流动时的关系R(=V/I)称为电气阻力或简称为电阻。一般来说,塑料是体积电阻率在108Ωcm以上的绝缘体,但该数值会随物体的形状、电压的施加方式以及环境等变化。因此,从它的实用角度出发,现在采用绝缘电阻、体积电阻和表面电阻3种电阻,并已经加以规格化。所谓绝缘电阻,就是将加在两个电极之间的直流电压用电极间流动的电流去除所得的数值,包括试验片的体积电阻和表面电阻两者。要测定该值,可以用直流电压500V,使用一定的试验片,在20℃、65%RH的条件下进行测定。所谓体积电阻是指将加在两个电极之间的直流电压用流过电极间夹着的试验片的单位体积上的电流去除所得的数值,另外,作为实用的数值,采用体积电阻率(Ωcm),塑料的该数值的范围从最低的苯酚树脂1011Ωcm到最高的四氟化树脂1018 Ωcm。表面电阻则是将加在试验片表面的两个电极之间的直流电压用流过表面层的电流去除所得的数值。

  绝缘体的塑料在电位差明显很高的情况下,电流也会变得很大,结果会造成材料的破坏。绝缘破坏强度就是指在规定的试验条件下,将试验片会被破坏的最小实效电压(破坏电压)用2电极间距离(试验片的厚度)去除得到的值,一般用MV/mm这种单位加以表示。塑料的该数值的范围从最低的苯酚树脂11.8MV/mm到最高的聚丙烯30MV/mm。

  介质常数表示在单位电场中,单位体积中积蓄的静电能量的大小。该值会受到频率以及湿气和环境的很大影响,塑料在106Hz的情况下,其范围从最低的四氟化树脂的2.1到最高的聚酰胺6的4.7。

  在感应回路中加上正弦波电压(E)后,在理想性电容器的时候,E与电流(I)之间的相位差角是90°,但在实际上的感应体中,电流会出现相位上的偏离。这种相位差角的余角的正切就称为介质损耗角正切。该值会受到材料、加压频率、环境等的影响,在塑料中,在常态下对106Hz而言,其范围从最低的聚乙烯的0.0001到最高的聚酰胺6、环氧树脂的0.03左右。该值会成为高频回路的介质损耗的原因,但在材料的高频加热时却是有效的特性值。

  即便是绝缘破坏强度很高的塑料,在高电压下长时间使用后,也会因部分放电而出现劣化现象。耐电弧性就是表示该放电劣化的电阻性。

  材料上很少会单纯加上拉伸外力,而拉伸外力在材料的任何部分产生的拉伸张力都是均匀的,所以会形成单纯的应力分布状态。另外,拉伸应力超过某一限度后,材料往往就会破损,因此拉伸特性就成了一种有代表性的机械性质。拉伸强度是用试验片原先的最小横截面积去除屈服或破坏时的最大拉伸载荷后的商值,用Mpa表示。拉伸伸长是用原先的标点间的距离去除从试验片破坏时的平行部标点间距离减去原先的标点间距离之后的值,用%表示。

  对硬度还没有一个严密的物理定义,因为是一种非破坏试验,不破坏材料就能够简单地进行测定,所以在实用上就常常使用硬度,成了一种很方便的尺度。作为测定塑料硬度的规格,一般采用的是洛氏硬度。塑料上使用的洛氏硬度HR的测定如下:压入子是钢球,先加上基准载荷Po,以这时的凹陷深度为基准,进一步加上试验载荷P,经过一定时间(ASTM中为15s)后,测定将其返回到基准载荷时的塑性凹陷的深度h(mm),再从下式求出:HR=130-500h。但因钢球直径和载荷种类的不同,有各种标度的洛氏硬度,在JIS中,有M标度和R标度,而在ASTM中规定了K/E/L/M/R5种标度。

  材料的力学强度有逐渐增加载荷进行测定的静态强度,以及加上冲击时的强度,即韧性和冲击强度,两者未必显示同样的倾向。测定材料的这种韧性的原理是在材料上加上冲击性载荷,进行破坏,用该破坏所需要的能量来表示。艾氏冲击强度值就是其中有代表性的试验方法,它是使用振摆形状的艾式冲击试验机,对悬臂试验片加上冲击弯曲打击,用试验片的宽度去除1次打击破坏所需要的能量后所得的商值。

  将在一定状态下,连续加上一定的应力时的材料的举动称为蠕变,这种情况下会显示以下2个特性:1.随着时间的经过,变形量会增大。2.随着时间的经过,破坏应力会减小。也就是说,1.即使在载荷时间短的时候,变形量少,不会成为问题,但随着载荷时间变长,会出现相当大的变形,特别是会出现塑性变形,变得不耐用;2.对静态强度以下的应力,载荷时间变长后,也会出现破坏。

  如应力或变形力反复加在物体上,该材料就会弱化,加速破坏。材料的这种举动称为材料的疲劳。也就是说,材料上只加一次应力时,如应力小于静态强度时,不会出现破坏,但反复次数增加的话,即使是小于静态强度的应力造成破坏的可能性也会增加。在这种条件下使用塑料时,如果不明确这种疲劳举动,就无法保证对破坏的安全性。

  在塑料的表面互相接触的情况下,当两者间出现相对运动时,就会出现一种力图妨碍该运动的阻力,这就是摩擦,从表面开始材料逐渐磨灭下去的现象称为磨损。

  UL的目的是为保险业者(Underwriters)防止电气和火灾事故,由民间设立的产品安全试验方面的一家美国检测机构。产品安全试验的基本要求是在产品中消除故障发生的原因,建立故障发生时的安全机构和灾害防止及防火。在该认证制度中,对部件和不成为成品的原材料、半成品有一项认证制度,在执行该制度的情况下,可以省略对部件和成品的试验项目。UL法令中与塑料有密切关系的项目有以下5个:

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