工程材料-塑料和橡胶课件.ppt

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1、4.4塑料和橡胶塑料和橡胶是以高分子聚合物为基础添加各种助剂而成的混合物体系，在常温下有固定的形状和强度，在高温下具有可塑性的高分子材料。塑料和橡胶的区别是塑料在常温下处于玻璃态，强度较高；橡胶在常温下处于高弹态，弹性较大。塑料根据塑料的用途，可以分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三大类。大多数塑料都能在加热时反复地塑化，称之为热塑性塑料。另外有一些塑料，它们只能在第一次加工时塑化，做成固定的形状。以后再把它加热，形状不再发生变化，这类塑料称为热固性塑料。热固性塑料由于其内部高分子的交联结构使本身的机械强度和耐热性

2、都较热塑性塑料好。4.4.1高聚物的力学性能高聚物的模量和强度与金属材料相比，高聚物的模量和强度要低得多，其最大可能的断裂伸长率又比金属高得多。高聚物的弹性模量范围为7～35GPa，金属材料的模量范围为48～410GPa；高聚物的最大强度为240MPa，而金属材料中某些合金的强度可达3000MPa；高弹态高聚物的断裂伸长率可达到1000％，而金属塑性变形中最大的断裂伸长率不超过100％。粘弹性理想的弹性固体材料受力时产生的弹性变形与时间无关。即变形与外力是同步的。而塑料受力时产生的弹性变形流变是随时间而发展的。表

3、现为：蠕变和应力松驰蠕变是在恒定应力作用下变形随时间而增加的现象。例如架空的聚氯乙烯电线套管的缓慢变弯应力松驰是高聚物产生一定形变后，在保持变形量不变条件下，应力随时间发展而逐渐衰减的现象。例如，连接管道的法兰盘的密封垫片(硬橡胶制品)经一定时间后，由于应力松驰而产生泄漏。对线型分子链经足够长时间后，应力可降为零。力学损耗轮胎在高速行使相当长时间后，立即检查内层温度，为什么达到烫手的程度？高聚物受到交变力作用时会产生滞后现象，上一次受到外力后发生形变在外力去除后还来不及恢复，下一次应力又施加了，以致总有部分弹性储

4、能没有释放出来。这样不断循环，那些未释放的弹性储能都被消耗在体系的自摩擦上，并转化成热量放出。这种由于力学滞后而使机械功转换成热的现象，称为力学损耗或内耗。以应力～应变关系作图时，所得的曲线在施加几次交变应力后就封闭成环，称为滞后环或滞后圈，此圈越大，力学损耗越大回缩曲线拉伸曲线高聚物的屈服1.高聚物屈服点的特征大多数高聚物有屈服现象，最明显的屈服现象是拉伸中出现的细颈现象。它是独特的力学行为。并不是所有的高聚物材料都表现出屈服过程，这是由于温度和时间对高聚物的性能的影响往往掩盖了屈服行为的普遍性，有的高聚物出现

5、细颈和冷拉，而有的高聚物脆性易断。(1)屈服应变大：高聚物的屈服应变比金属大得多，金属0.01左右，高聚物0.2左右（例如PMMA的切变屈服为0.25，压缩屈服为0.13）(2)屈服过程有应变软化现象：许多高聚物在过屈服点后均有一个应力不太大的下降，叫应变软化，这时应变增大，应力反而下降。(3)屈服应力依赖应变速率：应变速率增大，屈服应力增大。应变速率对PMMA真应力应变曲线的影响应变速率增大12341——0.2吋分真应变4——1.28吋/分3——1.13吋/分2——0.8吋/分真应力(4)屈服应力依赖于温度：温

6、度升高，屈服应力下降。在温度达到时，屈服应力等于0温度对醋酸纤维素应力～应变曲线的影响应力应变80℃65℃50℃25℃0℃－25℃高聚物的冲击韧性各类高聚物的冲击韧性相差很大。未改性的聚苯乙烯，有机玻璃等脆性高聚物的冲击韧性大都小于0.25J/cm2，聚碳酸酯等韧性高聚物的值大于0.8J/cm2。提高冲击韧性有两条途径。一是将高聚物和增强纤维复合，提高强度。二是将塑料和橡胶共混，增加断裂伸展率。两种方法都可以使材料在受冲击载荷时吸收更多的能量。经过改性的高聚物其冲击韧性可达8J/cm2。聚乙烯（PE）聚乙烯是发展

7、最为迅速，产量最大的一种塑料品种。按照聚合反应的压力，可分为高压法和低压法。高压法制成的聚乙烯。由于产品的密度较小，仅0.910g/cm3－0.925g/m3，因此被称为低密度聚乙烯（LDPE）。用低压法生产的聚乙烯密度高，达0.941g/cm3～0.965g/cm3，故称为高密度聚乙烯（HDPE）。HDPE是不透明的白色粉末，力学性能是所有PE产品中最好的。熔点也高于LDPE。聚乙烯（PE）用途PE是制备包装材料的重要原料，可以做成中空容器、食品周转箱，也可以做成各种日用杂品。PE还能纺成纤维，制作渔网或绳索，

8、将PE纤维做成絮片，可以代替棉花作保暖材料。利用PE优良的电绝缘性，经交联处理的LDPE已大量用于制作电缆的绝缘层。PE还是电视、雷达等高频电器的绝缘材料，并能用于海底电缆的绝缘。聚氯乙烯树脂（PVC）PolyvinylChloride它是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈