第2章-1-能表征.ppt

第二章 塑料材料 ----性能表征;2.1 概述;塑料的组成;固化剂：交联剂，使热固性树脂在成型过程中由线型结构转变为体型结构的物质。 稳定剂：包括光稳定剂、热稳定剂、抗氧剂，用来防老化，延长寿命。 润滑剂：防止塑料在加工过程中粘在模具和设备上而加入的物质。 发泡剂：使高分子材料形成微孔结构的物质。 着色剂：赋予制品多种色彩。 阻燃剂：防止塑料制品燃烧或使其离火自熄。 抗静电剂：防止塑料加工和使用过程中的静电危害。 ;塑料的分类;按使用范围和用途分类： 通用塑料：产量大、用途广、价格低、性能一般，主要用于非结构材料，如：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛树脂（PF）。占塑料总量的80％。 工程塑料：具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并在此条件下长时间使用，可作为结构材料。 通用工程塑料：长期使用温度在100～150℃范围内。如：聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）等。 特种工程塑料：长期使用温度在150℃以上。如：聚酰亚胺（PI）、聚芳酯、聚苯硫醚（PPS）、氟塑料等。;塑料工业的发展历程; 1930s～1940s，高分子化学和工业兴起 Carothers系统研究了合成聚酯和聚酰胺的缩聚反应，提出了缩聚和加聚理论；共聚合理论得到发展；一系列塑料品种出现并工业化： 聚醋酸乙烯酯PVAc（1936） 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA（1927～1931） 聚苯乙烯PS（1934～1937） 尼龙-66 PA66(1938) 高压聚乙烯LDPE（1939） 不饱和聚酯树脂UP(1942)、氟塑料(1943)、ABS树脂(1948);1950s～1960s，现代合成树脂产业基本形成 高分子溶液理论和分子量测试推动了高分子科学的发展；Zieglar-Natta发明有机金属引发剂，Szwarc发现阴离子活性聚合，开拓了高分子合成新领域。 1953～1955年，合成了低压聚乙烯HDPE和聚丙烯PP； 1950s，出现聚甲醛POM、聚碳酸酯PC等工程塑料； 1960s，聚砜PSU、聚苯醚PPO、聚酰亚胺PI等实现工业化生产。; 在新中国建立前，我国只有赛璐珞和酚醛塑料的代料加工。而目前已经形成了涵盖原料、加工、检验、模具、机械的完整工业体系。 年产量稳步增???：1994年塑料制品产量613万吨；1995年851万吨（世界产量1.567亿吨，列美、日、德、韩后，居第五位）；2005年超过了2100万吨，2010年达5000万吨 ，2013年达7400万吨 ，居世界首位。;塑料的特性;2）比强度高 高分子复合材料的比强度比钢铁等金属大1～2个数量级，用来制造卫星和火箭，可使其发射质量大大减轻。 3）耐腐蚀性好 对酸、碱等化学药品具有良好的抵抗能力。 4）电绝缘性高 超过玻璃和陶瓷。 5）减振消音性 摩擦系数低，自润滑性好，阻尼性突出。 6）加工性能好 加工成型可在几分钟内完成。;用不同的飞行器发射1kg重量所需费用 ;塑料在军事上的应用 ;缺点： 1.耐热性不高，一般最高使用温度不超过300℃； 2.易变形：机械强度不是特别高，常温下长期承受载荷也会形变（冷流，蠕变） 3.不耐老化，影响其使用寿命 4.易燃 5.原料来源受石油资源短缺的威胁 ;塑料材料性能表征与测试 ;2）机械力学性能 应力与应变： 当材料受到对等外力作用时，不发生惯性位移，而几何形状和尺寸发生变化，叫形变或应变。 发生应变时材料内部微观粒子之间会发生位移，产生对抗外力的内力，叫应力。其大小等于外力，方向与外力相反。应力分布于材料内部的每一个质点，但并非平均分布。 强度：材料在静态载荷作用下，抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。依载荷的作用方式不同，分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、剪切强度等。 模量：材料在受力状态下应力与应变之比，表示材料抵抗形变的能力，是材料刚性的表征，模量越大，材料刚性越大。;拉伸应力：材料受到一对方向相反、力图使材料分离、并作用于同一直线上的外力时所产生的应力。此时所产生的形变叫拉伸应变。 拉伸强度（抗张强度tensile strength）：在规定的温度、湿度、加载速度下，在标准试样上沿轴向施加静态拉伸力，试样被拉断为止，试样单位面积能承受的最大载荷。对于小分子材料来说就是分子间相互吸引力，对于聚合物来说是分子间力和键和力的合力。 断裂伸长率(breaking elongation):试样在外力作用下被拉断时的最大伸长率。表示材料韧性和可变形能力的大小。 弹性（杨氏）模量(elastic modulus)：应力-应变曲线初始线性部分单位应变所对应的应力，即E