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1 塑料、橡胶和复合材料解析


四、橡胶
橡胶在电子工业中的应用较少
由树脂和添加剂组成。 树脂又分为天然树脂和合成树脂两种,目前合成树脂是应用 的主要原料,其主要来源是石油。 添加剂:是为了获得各种具有不同性质的塑料所加入的其他材 料,一般有填充剂、稳定剂、固化剂、增塑剂、着色剂等。
一、基础知识
1、聚合物的定义:聚合物是高分子,即由大量的称为单体的 小分子连在一起形成的大分子。把这些单体连在一起所涉及的 工艺称为聚合。 塑料就是由一组原子或分子链组成的合成聚合物。长分子 链包含了氧、氢、氮、碳、硅、氯、氟和硫的各种组合。
2、聚合物的类型 ●按照将单体连接在一起的方式可以分为:加聚和缩聚。 △加聚:在单体分子的聚合过程中,分子链是通过连续地把一 个单体加到另一个单体上形成的。典型的加聚物有:聚烯烃、 聚苯乙烯、丙烯酸树脂、乙烯基树脂和氟塑料等; △缩聚:通过两种不同的各自具有两个反应末端基团分子的反 应而制备的聚合物称为缩聚物。
三、热固性塑料
热固性塑料可以比热塑性塑料在更高的温度下工作。
聚合物的交联或固化反应是一种放热过程,需要控制温度的升 高以防止反应失控,同时聚合物的体积会收缩,此时可以通过 加入填料或增强纤维或织物加以控制其收缩率。 环氧树脂 环氧树脂(EP)是用固化剂固化的热固性塑料,通过醚键连接各 单体。它的粘接性极好,电学性质优良,机械性质也良好。 环氧树脂的主要用途是作金属防蚀涂料和粘接剂,常用于印刷 线路板和电子元件的封装。对于电子工业来说.环氧树脂举足 轻重。
二、热塑性塑料
2.聚酯树脂
聚酯薄膜具有良好的电学性能和力学性能,被广泛用于电子工业 中。如制造小型电机的槽绝缘,可代替漆布,减薄了绝缘厚度, 缩小了电机尺寸;聚酯薄膜还可以用来制造压敏带、薄膜绕包线 等,可用于小型电容器、变压器与其它电器中。此外还广泛用于 制造录音带、感光胶片等。下面介绍常见的几种聚酯: 树脂: 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)除可制成薄膜外,还可用于聚酯纤维 与聚酯非织布的制造。 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)制品也可用于电气与电子工业的绝 缘材料。
一、基础知识
5、结构和性能 聚合物的结构决定了其性能表现,一般规律如下: ▲有序化的结构(比如结晶型和液晶型)其刚度和强度更高, 而耐冲击能力相对较弱,但是具有较高的耐蠕变性、耐热性和 耐化学性;
▲一般结晶型聚合物熔点高,难于加工,非结晶型聚合物在受
热时是逐渐和连续地软化,但并没有太高的流动性能(相比熔 融的结晶型聚合物);
材料结构进行设计与综合。
(3)通过各种手段使高分子或高分子单体与其它物质相互作用 后产生物理变化或化学变化,从而使高分子化合物成为能完 成特殊功能的功能高分子材料。这些功能高分子材料主要包 括: ◇ 物理功能高分子材料,如导电高分子、高分子半导体、
光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高
第1章 塑料、橡胶和复合材料
●高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和涂
料等,其中塑料、合成纤维和合成橡胶被称为现代
高分子三大合成材料,塑料占总量的80%。
●而在塑料中占80%的是通用高分子,包括聚乙烯、
聚丙烯以及聚氯乙烯与聚苯乙烯。
●塑料、橡胶与纤维三大合成高分子,已经成为工
业生产和日常生活中必不可少的重要材料。
pH值 表面 电阻率
玻璃态转 材料失去其玻璃态性能而变成半液态的温度 化温度
触变
描述材料在静止时呈凝胶状而搅拌时呈液态的行为 这种化学物质可以引起或加速树脂固化但并不成为最终产物的一 个化学组成部分
催化剂
弹性模量 材料在弹性变形状态下,应力与应变的关系 电容 电阻率 介电常数 介电强度 当导体之间存在电位差时,导体和介电体的系统储存电的能力。 它的数值表示为电量与电位差的比值,并且始终是正值。C=Q/E 材料抵抗电流通过其本体或表面流过的能力。体积电阻率的单位 是:欧姆.厘米;面积电阻率的单位是:欧姆
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一种结晶的热塑性聚合物,熔点高 达273℃,它的抗拉强度很高,能耐沸水的作用,在热的酸性或 碱性介质中部是稳定的。可以用来制造薄膜,用作电器绝缘材料。
二、热塑性塑料
3.聚碳酸酯(PC) 聚碳酸酯是具有线性结构的热塑性树脂,相对分子质量可达 2800-20000。分子对称性较好,有一定柔曲性,故可以形成结 晶。它是透明、强度高、具有耐热性的塑料,可在130℃下长期 工作,是热塑性树脂中较为突出者。尤其是冲击强度大,抗蠕变 性能好,甚至在120℃下仍保持其强度。因此,其作为工业用塑 料而被广泛应用.
又称介电系数或电容率,它指单位电位梯度下决定介电材料每单 位体积储存静电能的性能. K
绝缘材料在发生电击穿前所能经受的电压,通常表示为电压梯度 (如伏每密尔,V/mil)
晶态熔点 材料中的晶态结构破坏的温度 聚合 使两种或两种以上同种单体或聚合物进行化学结合形成一个具有 更高分子量的分子的过程
一、基础知识
聚酰亚胺有一系列非常好的综合性能,特别是在-200~+ 260℃高低温下具有突出的力学性能、电绝缘性、耐磨性、耐辐 照以及在高真空下难挥发性,以及良好的化学稳定性和粘结性等。 聚酰亚胺是性能优异的高温胶粘剂,使用温度在200℃以上,也 能很好地粘结玻璃、硼、金刚石、铝、钴、钢、石墨和石英等; 另外,聚酰亚胺还可制薄膜、绝缘漆、模压制品等,是电子工业 中常用的绝缘、胶粘材料.
8、高分子材料的主要优点有:
(1)常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间.而可以作为工业材料使用。而且有很多高分 子材料不仅仅是聚合长链,各链间能轻易发生交联.形成三 维空间的巨大网状分子,具有较高强度。
(2)高分子材料都是由小分子物质聚合而成,因此我们可以对
二、热塑性塑料
5.聚四氟乙烯(PTFE) 聚四氟乙烯为代表性的氟树脂具有优异的耐热性(260℃)、耐冷 件(-260℃),可在场250℃下长期使用,承受高温和高温氧气的 腐蚀;也可在300℃下可短期工作;在很低的温度下(-200℃)脆 性很小,具有优良的韧性,可在-195℃下应用。
聚四氟乙烯化学性质稳定.具有极好的耐化学药品性,是任何溶 剂(如氢氟酸、发烟硫酸、浓碱、王水等)都不能溶解或溶胀的, 在煮沸的情况下也不能与之发生作用,有“塑料王”之美称。仅 熔融碱金属能与之发生作用。
■说明: ①电阻率ρ不仅和导体的材料有关,还和导体的温度有关。在温 度变化不大的范围内,:几乎所有金属的电阻率随温度作线性 变化,即ρ=ρ0(1+at)。式中t是摄氏温度,ρ0是O℃时的电阻率, a是电阻率温度系数。 ②由于电阻率随温度改变而改变,所以对于某些电器的电阻, 必须说明它们所处的物理状态。如一个220 V,100 W电灯灯丝 的电阻,通电时是484欧姆,未通电时只有40欧姆左右。 ③电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流 阻碍作用的属性,电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。
塑料术语的定义
抗弯模量 在弹性范围内应力与相应应变的比
模塑
通过压缩模塑、传递模塑、注射模塑或某些其他的压力工
艺形成塑料制品 材料导热的能力,是当单位正方体材料的两个面温度差
热导率
1℃时,在单位时间内通过其热量的物理常数
是一类加热时通过化学反应发生固化,而固化后不能靠加 热重新软化的树脂 是一类易于软化且重复加热后又重新软化的树脂,其硬化 是通过冷却实现的
本体聚合的缺点:难以控制反应过程中产生的热以及分子量的 分布。因此仅适合小型浇铸件和批量生产中。
一、基础知识
(3)溶液聚合
聚合作用在一种合适的溶剂中进行的,这种技术称为溶液聚合。
(4)乳液聚合
如果单体可以在水乳化液中聚合,这称为乳液聚合。 (5)悬浮聚合
单体和形成的聚合物球滴通过搅拌维持悬浮状态而无需使用乳 化剂,即聚合物颗粒是通过球滴合并而形成的,这种技术称为 悬浮聚合。
二、热塑性塑料
4.聚氯乙烯(polyvinylchloride :PVC)
聚氯乙烯是由氯乙烯聚合而得的塑料,通过加入增塑剂,其硬度 可大幅度改变。用聚氯乙烯制成的硬质制品,有较高的机械强度, 特别是冲击韧度优异,因此可用作结构材料。它的介电性能优异, 因而也是良好的绝缘材料。 聚氯乙烯软制品广泛用于电线电缆。根据不同的使用条件,改变 各组分的品种及其用量,可以制成各种电线电缆用的软聚氯乙烯 塑料。聚氯乙烯电线电缆用塑料,按用途不同可分护套电缆材料 和绝缘级电缆材料。 对于绝缘级的聚氯乙烯塑料,主要用于直接包覆导线表面。 对于电缆护套用的聚氯乙烯塑料,主要用于电缆的外部保护。
一、基础知识
6、聚合物的合成方法
目前有四种基本方法可以合成聚合物,具体选择依赖于具体的 应用环境和性能要求,因为不同的合成方法会导致不同的化学 组成结构。
(1)本体聚合 是最简单的聚合物合成方法,也称为成块聚合。这种方法是仅 仅允许单体在有催化剂或没有催化剂的情况下在某个预先确定 的反应温度下进行反应形成聚合物。这些单体可以是液态、气 态和固态,但实际上几乎所有的本体聚合都是在液相中进行, 气相下的聚合需要一定的压力,并加入专门的催化剂才行。
▲液晶型聚合物兼有结晶型聚合物的高熔点,同时在熔融时是
逐渐和连续地软化,因此其黏度、翘曲和收缩都是热塑性塑料 中最小的。
▲聚合物的力学性能和结构性能,依赖于其组成的分子量和分
子量的分布。一般一个给定的聚合物对其具体的应用来说都存 在某个最佳的分子量范围,同时其分子在整个材料中的分布也 将影响其性能的稳定性。
热固性树脂
热塑性树脂
溶剂
溶解其他物质的液态物质
一、基础知识
8、几个重要的电绝缘性能的意义 (1)介电强度:是指给介质施加电压后,当电压超过某一极限 值时,通过电介质的电流急剧增加,电介质的介电性能被破坏,这 种现象称为电介质击穿,这时的电压称为击穿电压,相应的电场 强度称为电介质介电强度 (2)电阻率 ■定义或解释:电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。 某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻, 叫做这种材料的电阻率。 ■单位:国际单位制中,电阻率的单位是欧姆· 米,常用单位 是欧姆· 平方毫米/米。
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