【机械材料】与【塑胶材料】是工程领域中不可或缺的部分,尤其在制造行业中扮演着重要角色。【塑膠材料】,又称塑料,自古以来就有应用,如古代的沥青、琥珀和虫胶。现代塑料的使用量在1985年后已经超过了金属,但同时也带来了环境问题,因为它们不易分解。
【塑膠材料】的特点主要有六点:轻质、易于加工、性质可按需求改变、化学稳定性好、绝缘性能优良以及良好的透明性和着色性。根据其特性,塑料被分为两大类:热塑性和热固性。
【热塑性塑料】是指随着温度升高会熔化,降低温度则凝固的材料,可以反复加热冷却改变形状。热塑性塑料又可分为结晶型、非结晶型和混合型。结晶型塑料如PE、PP、Nylon,通常不透明,局部结晶,分子排列规则;非结晶型如PC、PMMA、PS,则透明,无结晶区,分子排列呈随机状。
【热固性塑料】则在分子结构上呈现出长链状排列,并通过共价键形成网状结构。经过加温加压固化后,分子间产生“架桥反应”,形成紧密坚硬的结构,即使加热也无法再次熔融或恢复原状,如POM、PF、UF、UP等。
【塑膠材料】的重要性质包括玻璃转换温度(Tg),它是非结晶型材料在升温时发生的现象。当聚合物处于Tg时,材料会从高温下的橡胶态转变为低温下的硬脆状态。Tg以上的材料软化,Tg以下则坚硬脆裂。
【塑膠材料】的机械性质包括应变-应力曲线、强度-温度关系、应变-时间效应以及潜变等。这些特性对设计和选择合适的塑料用于不同工程应用至关重要。例如,塑料的模量随温度变化,结晶型和非结晶型塑料的刚度不同,拉伸时间长短会影响塑料的力学表现,而潜变则反映了材料在长时间负荷下的形变行为。
此外,常见的【泛用塑膠】如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)各有其特定的应用领域,如包装、管道、外壳、玩具等。
【工程塑膠】起源于20世纪50年代,以高机械强度、耐热性、耐久性、良好的加工性和经济合理性为特点,被广泛用于替代金属部件,如汽车保险杠、仪表板等。
机械材料和塑膠材料及其成型技术是现代工程领域中的关键技术,不仅涉及到材料的选择,还涵盖了材料的加工、性能优化和环保问题。了解这些知识点有助于工程师们设计出更高效、更可持续的产品。