Топлинна температура на отклонение на пластмасите: Ръководство за начинаещи

  • 5 мин.
Температура на топлинна деформация на пластмаси

Съдържание

Въведение

Температурата на топлинна деформация (HDT) на пластмасите, известна също като температура на топлинна деформация, е критична мярка, използвана за оценка на способността на полимера да издържа на деформация при определено натоварване при повишени температури. Това свойство е от решаващо значение за определяне на пригодността на пластмасите за различни приложения, особено тези, включващи излагане на топлина.

  • определение: Температурата, при която пластмасова проба се деформира при специфично натоварване, обикновено измерена в тест за огъване в три точки.
  • Важност: Показва термичната и механична стабилност на полимера.
  • Приложения: Промишлени и потребителски продукти, особено тези, включващи излагане на топлина.

Фактори, влияещи върху температурата на топлинна деформация в пластмаси

Молекулярна структура

  • Полимерите с твърд скелет (напр. ароматни пръстени, двойни връзки) показват по-висок HDT.
  • Повишената кристалност води до повишена термична стабилност.

Пълнители и армировки

  • Стъклените влакна, въглеродните влакна и минералите увеличават твърдостта и здравината.
  • Пълнителите разпределят термичното и механично натоварване по-равномерно.

Условия за обработка

  • Скоростта на охлаждане, налягането на формоване и обработката след обработка влияят на HDT.
  • Отгряването може да облекчи вътрешните напрежения и да увеличи кристалността.

Фактори на околната среда

  • Дългосрочното излагане на химикали, влага и UV радиация може да разгради полимерите.
  • Разграждането води до намаляване на механичните свойства и HDT.

Сравнение на температурите на топлинна деформация сред различни пластмаси

Пластмаси с висока производителност

  • Политетрафлуоретилен (PTFE): HDT около 250°C.
  • Полиетеретеркетон (PEEK): HDT приблизително 160°C.

Общи термопласти

  • Поликарбонат (PC): HDT около 135°C.
  • Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS): HDT около 98°C.
  • Полипропилен (PP): HDT приблизително 100°C.

Влияние на пълнителите върху температурата на топлинна деформация на пластмасите

Стъклени влакна

  • Увеличава твърдостта и стабилността на размерите.
  • Ефективността зависи от ориентацията и дължината на влакната.

Въглеродни влакна

  • Висока твърдост и здравина с отлична термична стабилност.
  • Повърхностната обработка подобрява взаимодействията с полимерната матрица.

Минерални пълнители

  • Действат като нуклеиращи агенти за насърчаване на кристалността.
  • По-малките, еднакво оформени частици осигуряват последователно подсилване.

Концентрация на пълнители

  • По-високото съдържание на пълнител обикновено повишава HDT до оптимална точка.
  • Прекомерните пълнители могат да доведат до чупливост и агломерация на частиците.

Методи за изпитване за определяне на температурата на топлинна деформация

Стандартизирано тестване

  • ASTM D648 и ISO 75 са основните стандарти.
  • Контролираните условия са от решаващо значение за точността и повторяемостта.

Процедура за тестване

  • Пробата се поставя в устройство за изпитване на огъване с натоварване, приложено в центъра.
  • Температурата постепенно се повишава, докато настъпи деформация.
  • Обичайните натоварвания са 0,45 MPa и 1,80 MPa.

Контрол на температурата

  • Нагрети маслени бани или въздушни пещи осигуряват равномерно повишаване на температурата.
  • Висококачественото оборудване е от съществено значение за надеждни резултати.

Приготвяне на пробата

  • Дебелината на пробата и методът на производство влияят върху стойностите на HDT.
  • Пробите трябва да се приготвят по същите методи като крайния продукт.

Връзка между температурата на топлинна деформация и пластмасовите характеристики

Сравнение на производителността

  • HDT предоставя еталон за сравнение на термичната издръжливост на различни пластмаси.
  • По-високите стойности на HDT показват по-добра производителност при повишени температури.

Термична издръжливост

  • Материалите с по-висок HDT поддържат по-високи експлоатационни температури, без да се деформират.
  • Критичен за приложения като компоненти под капака на автомобила и съдове за готвене.

Температура на стъкления преход

  • HDT е тясно свързана с температурата на встъкляване (Tg) на полимера.
  • Близостта на HDT до Tg влияе върху механичната стабилност и структурната цялост.

Въздействие на производството

  • HDT оказва влияние върху обработката и производството на пластмасови продукти.
  • Познаването на HDT е от решаващо значение за оптимизиране на производствените параметри.

Подобряване на температурата на топлинна деформация чрез корекции на пластмасовата формула

Кръстосано свързване

  • Увеличаването на омрежването в полимерната матрица подобрява HDT.
  • Химически модификации и пост-полимеризационни обработки могат да постигнат това.

Пълнители и армировки

  • Стъклените влакна, въглеродните влакна и наночастиците могат да подобрят HDT.
  • Оптималното интегриране на пълнителя е от решаващо значение за ефективната армировка.

Високоефективни смоли

  • Смесването на високоефективни полимери с други пластмаси може да подобри HDT.
  • Позволява персонализиран дизайн на полимерни смеси за специфични приложения.

Процес на пластифициране

  • Добавянето на пластификатори може да намали температурата на встъкляване на полимера.
  • Изборът на правилния вид и количество пластификатор е от решаващо значение за подобряване на HDT.

Казуси от практиката: Приложения, изискващи пластмаси с висока температура на деформация

Автомобилна индустрия

  • Високоефективните пластмаси заменят металните части, за да намалят теглото и да подобрят горивната ефективност.
  • Компонентите под капака трябва да запазят целостта си при високи температури.

Аерокосмическа индустрия

  • Материалите трябва да издържат на високи температури и да поддържат здравина и твърдост.
  • PEEK се използва за компресорни лопатки, втулки и уплътнения.

Електронна индустрия

  • Високоефективни термопласти, използвани за съединители и гнезда.
  • Полимерите с течни кристали (LCP) издържат на температури до 280°C.

Строителна индустрия

  • Поликарбонат, използван в осветителни тела, покривни листове и материали за остъкляване.
  • HDT от около 135°C осигурява производителност в среди с температурни вариации.

Нанокомпозити

  • Наночастици като наноглини, въглеродни нанотръби и графен подобряват термичната стабилност.
  • Създайте криволичеща пътека за топлинния поток, увеличавайки термичното съпротивление.

Смесване на полимери

  • Смесване на полимери с висока термична стабилност с такива с желани механични свойства.
  • Примерите включват смесване на полисулфон (PSU) с поликарбонат (PC).

Модификация на структурата на веригата

  • Съполимеризацията и омрежването подобряват термичната стабилност.
  • Обратимите омрежващи механизми позволяват рециклиране на омрежени полимери.

Полимери на био основа

  • Произведен от възобновяеми ресурси и проектиран за висока термична стабилност.
  • Примерите включват химически модифицирана поли(млечна киселина) (PLA).

Заключение

Температурата на топлинна деформация (HDT) на пластмасите е критична мярка, показваща температурата, при която полимерът или пластмасата се деформират при определено натоварване. Това свойство е от съществено значение за оценка на пригодността на пластмасите за приложения, които включват излагане на топлина. По-високите стойности на HDT обикновено означават, че материалът може да издържи на по-високи температури преди да се деформира, което е от решаващо значение за осигуряване на надеждността и структурната цялост на пластмасовите компоненти в топлинна среда. Фактори като полимерна структура, съдържание на пълнител и армировка влияят на HDT, което го прави ключов параметър при избора и проектирането на пластмасови материали за различни инженерни приложения.

Споделете любовта си
Andy.Lu
Andy.Lu
Статии: 220

Свързани публикации