了解热变形能力或高聚物受热不易变形,保持尺寸稳定性的能力,必须了解软化前后的高聚物状态。对于热塑性塑料,在软化点之前高聚物基本处于玻璃态,其受力产生很小的弹性形变和塑性形变,表现出很高的强度、硬度。随着温度升高,热运动加剧,表现为宏观力学性能的明显改变,如塑性增大、弹性降低、硬度降低。当温度升至软化点时,很容易产生塑性变形,并很快转变为黏流态。我们要研究软化点前后力学性能随温度变化的规律,实际上常用拉伸强度和伸长率,硬度随温度变化来表示。
1.高聚物的拉伸强度
对于橡胶,由于分子结构不同,在热的作用下,力学性能的变化可以大体分为三类(见图5-18):第一类如天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶,它们在室温下均有较高的拉伸强度,随温度升高,拉伸强度随温度急剧下降;第二大类如丁基橡胶和硅橡胶,它们在室温下拉伸强度不高,但是温度对其影响也不大;第三类是氟橡胶、氯磺化聚乙烯、聚三氟氯乙烯,它们的拉伸强度在一定温度前急剧下降,但继续升温时变化不大。而塑料拉伸强度一般是随温度升高而逐渐降低,直至熔化(见图5-19)。
图5-18 橡皮拉伸强度与温度的关系
图5-19 塑料拉伸强度与温度的关系
2.高聚物的伸长率
对于橡胶,随温度上升,伸长率逐渐变小,而对于塑料,其伸长率随温度的变化较复杂,一般先有所上升再很快下降,如图5-20、图5-21所示。
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图5-20 橡皮伸长率与温度的关系
图5-21 塑料伸长率与温度的关系
3.高聚物硬度
提高温度,对于弹性材料橡胶的硬度危害并不严重,随着温度升高,弹性材料硬度变化是缓慢的,但是仍然保持一定数值。对于热塑性材料,特别是结晶聚合物如聚乙烯,当温度升高到某一数值时,硬度急剧下降,以致完全软化或融化。电线电缆在使用过程中不可避免会发生短时过载和短路的现象,使绝缘温度上升很高,为保持使其达不到软化温度,就要限制工作温度的上限,如图5-22所示。
总的来说,可以认为各种弹性材料抗高温损坏的能力优于热塑性材料,而在热塑性材料中,非结晶高聚物又优于结晶高聚物。
图5-22 硬度与温度关系
1—橡皮 2—聚氯乙烯塑料 3—聚乙烯塑料
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