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佳日豐泰耐熱高分子材料設(shè)計(jì)的理論依據(jù)

作者:佳日豐泰 2020/08/27 15:01:00 瀏覽量:693

  有機(jī)高分子材料在長(zhǎng)期高溫環(huán)境中,會(huì)發(fā)生兩種變化。一是物理變化,如軟化、熔融等,破壞尺寸穩(wěn)定性;另一種是化學(xué)變化,如發(fā)生分解、氧化、環(huán)化、交聯(lián)、降解等反應(yīng),破壞成分穩(wěn)定性。在低溫或超低溫環(huán)境中,高分子材料則可能出現(xiàn)硬化、脆化等現(xiàn)象。材料發(fā)生這些變化將導(dǎo)致性能下降,壽命縮短,乃至失去使用價(jià)值。評(píng)價(jià)高分子材料的耐熱性和耐寒性,即要求在使用的溫度環(huán)境中,材料在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生上述變化。

  對(duì)于結(jié)晶度高的材料,其使用溫度主要由熔點(diǎn)Tm決定;對(duì)于無(wú)定型高分子材料,使用溫度主要由玻璃化溫度Tg決定。對(duì)于塑料來(lái)講,Tg是其耐熱性的標(biāo)志,對(duì)于橡膠而言,Tg則是耐寒性的標(biāo)志。此外,表征材料熱性能的參數(shù)還有:分解溫度Td(通常Td>Tm或Tf)和脆化溫度Tb(Tb

  提高材料耐熱性的關(guān)鍵是提高材料的Tg、Tm和Td,主要方法為:

  1、提高分子鏈的剛性,在主鏈中減少單鍵,引入共軛雙鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。大部分耐熱高分子主鏈上有此類(lèi)結(jié)構(gòu),如聚砜,Tg=190℃。

  2、提高分子鏈的規(guī)整性,提高結(jié)晶度;或引入極性基團(tuán),使分子間產(chǎn)生氫鍵,增強(qiáng)分子間作用力,提高Tg。如普通的無(wú)規(guī)聚苯乙烯(a-PS)的Tg=100℃,而全同立構(gòu)聚苯乙烯(i-PS)可以結(jié)晶,其熔點(diǎn)Tm=240℃。

  3、采用交聯(lián)方法,限制分子鏈運(yùn)動(dòng),既提高耐熱性,又提高物理、力學(xué)性能。如輻射交聯(lián)的聚乙烯,耐熱溫度達(dá)250℃,遠(yuǎn)高于聚乙烯的熔點(diǎn);又如具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性樹(shù)脂,其耐熱性一般都較好。

 耐熱高分子

  4、采用復(fù)合方法,如尼龍-66的熱變形溫度約80℃,將其與30%的玻璃纖維復(fù)合后,不僅強(qiáng)度提高,熱變形溫度也升高到250℃。

  5、關(guān)于橡膠材料的耐熱性。為了保證橡膠高彈性不受損,不能采用提高分子鏈剛性、或結(jié)晶、交聯(lián)等方法,原則上只能從提高分子化學(xué)鍵鍵能著手(選用耐熱橡膠品種),使之不易發(fā)生熱降解或熱交聯(lián)。

  改善橡膠材料的耐寒性。原則上應(yīng)考慮增大分子鏈柔順性,減少分子間作用力,削弱分子鏈中規(guī)整部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成,降低Tg,降低結(jié)晶能力。

  主要方法有:

  1、增塑法。采用凝固點(diǎn)低、粘度大、沸點(diǎn)高、蒸汽壓低的增塑劑,降低Tg。

  2、改性法。改變橡膠分子鏈結(jié)構(gòu)(如順式、反式結(jié)構(gòu)比例),降低結(jié)晶速度。硅橡膠(聚二甲基硅氧烷)是一種既耐熱又耐寒的優(yōu)良橡膠。使用溫度從-70℃到250℃,原因在于一則Si—O鍵的鍵能大(大于C—C鍵),不易熱分解,二則其內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘低,分子鏈柔順性好。

發(fā)布時(shí)間:2020/08/27 15:01:00 返回列表