疲勞極限

疲勞極限

材料學中重要的物理量
在疲勞試驗中,應力交變循環大至無限次而試樣仍不破損時的最大應力叫疲勞極限。材料能長久經受的最大交變應力。符号“Nf”。對于鋼材,一般規定Nff107次時的應力為疲勞極限;對于鋁合金等有色金屬,其疲勞曲線無明顯水平段,一般規定Nff (5~10))107次時的應力為疲勞極限。[1]
    中文名:疲勞極限 外文名: 别名:持久極限

塑料定義

是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、着色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。   

    塑料為合成的高分子化合物,可以自由改變形體樣式。塑料是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的,它的主要成分是合成樹脂。

塑料特性

    ①大多數塑料質輕,化學穩定性,不會鏽蝕;②耐沖擊性好;③具有較好的透明性和耐磨耗性;④絕緣性好,導熱性低;⑤一般成型性、着色性好,加工成本低;⑥大部分塑料耐熱性差,熱膨脹率大,易燃燒;⑦尺寸穩定性差,容易變形;⑧多數塑料耐低溫性差,低溫下變脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶劑。

   

塑料分類

   塑料高分子的結構基本有兩種類型:第一種是線型結構,具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物;第二種是體型結構,具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。有些高分子帶有支鍊,稱為支鍊高分子,屬于線型結構。有些高分子雖然分子間有交聯,但交聯較少,稱為網狀結構,屬于體型結構。

   兩種不同的結構,表現出兩種相反的性能。線型結構(包括支鍊結構)高聚物由于有獨立的分子存在,故有彈性、可塑性,在溶劑中能溶解,加熱能熔融,硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立的大分子存在,故沒有彈性和可塑性,不能溶解和熔融,隻能溶脹,硬度和脆性較大。塑料則兩種結構的高分子都有,由線型高分子制成的是熱塑性塑料,由體型高分子制成的是熱固性塑料。

【塑料與其它材料比較有如下的特性】

〈1〉 耐化學侵蝕

〈2〉 具光澤,部份透明或半透明

〈3〉 大部份為良好絕緣體

〈4〉 重量輕且堅固

〈5〉 加工容易可大量生産,價格便宜

〈6〉 用途廣泛、效用多、容易着色、部份耐高溫

  塑料也區分為泛用性塑料及工程塑料,主要是用途的廣泛性來界定,如PE、PP價格便宜,可用在多種不同型态的機器上生産。工程塑料則價格較昂貴,但原料穩性及物理物性均好很多,一般而言,其同時具有剛性與韌性兩種特性。

  塑料的優點

  1、大部分塑料的抗腐蝕能力強,不與酸、堿反應。

  2、塑料制造成本低。

  3、耐用、防水、質輕。

  4、容易被塑制成不同形狀。

  5、是良好的絕緣體。

  6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣,這樣可以降低原油消耗。

  塑料的缺點

  1、回收利用廢棄塑料時,分類十分困難,而且經濟上不合算。

  2、塑料容易燃燒,燃燒時産生有毒氣體。

  3、塑料是由石油煉制的産品制成的,石油資源是有限的。

      

【塑料的成分】

    我們通常所用的塑料并不是一種純物質,它是由許多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是塑料的主要成分,此外,為了改進塑料的性能,還要在聚合物中添加各種輔助材料,如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、着色劑等,才能成為性能良好的塑料。

1、合成樹脂

    合成樹脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由于含量大,而且樹脂的性質常常決定了塑料的性質,所以人們常把樹脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹脂與酚醛塑料混為一談。其實樹脂與塑料是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物,它不僅用于制造塑料,而且還是塗料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑料除了極少一部分含100%的樹脂外,絕大多數的塑料,除了主要組分樹脂外,還需要加入其他物質。

2、填料

    填料又叫填充劑,它可以提高塑料的強度和耐熱性能,并降低成本。例如酚醛樹脂中加入木粉後可大大降低成本,使酚醛塑料成為最廉價的塑料之一,同時還能顯著提高機械強度。填料可分為有機填料和無機填料兩類,前者如木粉、碎布、紙張和各種織物纖維等,後者如玻璃纖維、矽藻土、石棉、炭黑等。

3、增塑劑

    增塑劑可增加塑料的可塑性和柔軟性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑劑一般是能與樹脂混溶,無毒、無臭,對光、熱穩定的高沸點有機化合物,最常用的是鄰苯二甲酸酯類。例如生産聚氯乙烯塑料時,若加入較多的增塑劑便可得到軟質聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑劑(用量<10%),則得硬質聚氯乙烯塑料。

4、穩定劑

    為了防止合成樹脂在加工和使用過程中受光和熱的作用分解和破壞,延長使用壽命,要在塑料中加入穩定劑。常用的有硬脂酸鹽、環氧樹脂等。

5、着色劑

    着色劑可使塑料具有各種鮮豔、美觀的顔色。常用有機染料和無機顔料作為着色劑。

6、潤滑劑

    潤滑劑的作用是防止塑料在成型時不粘在金屬模具上,同時可使塑料的表面光滑美觀。常用的潤滑劑有硬脂酸及其鈣鎂鹽等。

    除了上述助劑外,塑料中還可加入阻燃劑、發泡劑、抗靜電劑等,以滿足不同的使用要求。

【塑料的分類】

  根據名種塑料不同的使用特性,通常将塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三種類型。

    ①通用塑料

    一般是指産量大、用途廣、成型性好、價格便宜的塑料。通用塑料有五大品種,即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯及ABS。它們都是熱塑性塑料。

    ②工程塑料

    一般指能承受一定外力作用,具有良好的機械性能和耐高、低溫性能,尺寸穩定性較好,可以用作工程結構的塑料,如聚酰胺、聚砜等。

    在工程塑料中又将其分為通用工程塑料和特種工程塑料兩大類。

    通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。

    特種工程塑料又有交聯型的非交聯型之分。交聯型的有:聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯聚酰亞胺、耐熱環氧樹指等。非交聯型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮(PEEK)等

    ③特種塑料

    一般是指具有特種功能,可用于航空、航天等特殊應用領域的塑料。如氟塑料和有機矽具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用,增強塑料和泡沫塑料具有高強度、高緩沖性等特殊性能,這些塑料都屬于特種塑料的範疇。

    a.強塑料:增強塑料原料在外形上可分為粒狀(如鈣塑增強塑料)、纖維狀(如玻璃纖維或玻璃布增強塑料)、片狀(如雲母增強塑料)三種。按材質可分為布基增強塑料(如碎布增強或石棉增強塑料)、無機礦物填充塑料(如石英或雲母填充塑料)、纖維增強塑料(如碳纖維增強塑料)三種。

    b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分為硬質、半硬質和軟質泡沫塑料三種。硬質泡沫塑料沒有柔韌性,壓縮硬度很大,隻有達到一定應力值才産生變形,應力解除後不能恢複原狀;軟質泡沫塑料富有柔韌性,壓縮硬度很小,很容易變形,應力解除後能恢複原狀,殘餘變形較小;半硬質泡沫塑料的柔韌性和其他性能介于硬質他軟質泡沫塑料之間。

塑料疲勞極限

    在疲勞試驗中,應力交變循環大至無限次而試樣仍不破損時的最大應力叫疲勞極限。

    注:許多塑料事實上并不存在疲勞極限,為此,特用循環次數達到107至108次而試樣尚有50%不破壞情況下的應力表示疲勞極限。

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