塑料的應(yīng)力松弛在一些實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)予以足夠重視,例如塑料件壓力裝配和搭扣配合設(shè)計(jì)時(shí)在需要用螺旋對(duì)塑料件連接或緊固時(shí),以及在墊片、旋蓋、密封件之類的應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí),都需要取得有關(guān)的應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)。應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)可從材料供應(yīng)商那里取得。使用這些數(shù)據(jù),應(yīng)注意使用時(shí)的應(yīng)變值、溫度和時(shí)間條件,應(yīng)和數(shù)據(jù)的提供條件近乎一致。如果無法取得有關(guān)數(shù)據(jù),就需要通過試驗(yàn),即通過對(duì)試樣施加一定的應(yīng)變,在測(cè)量應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸降低的值。根據(jù)使用情況,可采用拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力、剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。
塑料在實(shí)際使用過程中的應(yīng)力松弛行為比較復(fù)雜,因?yàn)橥ǔG闆r下,不是單一表現(xiàn)出應(yīng)力松弛行為,而是總會(huì)伴隨有蠕變現(xiàn)象,如在墊片使用中,雖然主要表現(xiàn)為應(yīng)力松弛,但蠕變也在發(fā)生。同蠕變一樣,應(yīng)力松弛也涉及到分子內(nèi)部的重新排列,因此,應(yīng)力松弛對(duì)溫度是比較敏感的。
在塑料組分中添加剛性填料或用纖維增強(qiáng),也有利于改進(jìn)剛性,降低應(yīng)力松弛的速度,此外應(yīng)力的類型及部件的幾何形狀,對(duì)塑料的應(yīng)力松弛行為也有很大的影響。一種材料能否適應(yīng)工作環(huán)境的溫度變化,主要取決于其熱性能。塑料材料的熱性能有其區(qū)別于其他材料的一些特殊性。
通常使用熱機(jī)械曲線,即溫度與材料力學(xué)性能的對(duì)應(yīng)變化來研究塑料的熱性為。在較低的溫度下,在外力作用下形變很小,此時(shí)成為玻璃態(tài),溫度升高,鏈段活動(dòng)逐漸加強(qiáng),對(duì)無定形聚合物而言,進(jìn)入了高彈態(tài),其特征是聚合物在外力作用下有較大的形變,溫度繼續(xù)升高,聚合物逐漸軟化,熔融呈流動(dòng)狀態(tài),此時(shí)稱為粘流態(tài)。
塑料的蠕變行為,描述的是一定時(shí)間范圍內(nèi),塑料制品承受恒定外力作用的特性,而應(yīng)力松弛描述的是塑料加工制品維持恒定應(yīng)變所需要的應(yīng)力隨時(shí)間延長(zhǎng)而慢慢松弛的現(xiàn)象。應(yīng)力松弛和蠕變是塑料材料同一本質(zhì)所反映出來的不同類型的力學(xué)行為,即依從的都是高分子材料所特有的粘彈性機(jī)理。
塑料材料對(duì)熱比較敏感,材料的性能對(duì)溫度變化有很大的依賴性,塑料的耐熱性非常有限,通用塑料超過200℃就會(huì)軟化直至熔融,這在許多場(chǎng)合限制了它的應(yīng)用,塑料導(dǎo)熱性比較低,不容易與外界進(jìn)行充分的熱交換,這既有有利的一面,塑料有較高的熱膨脹性,在溫度變化較大的情況下控制尺寸穩(wěn)定性顯得比較困難,最后,大部分塑料容易燃燒,并引發(fā)火災(zāi)。
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