热学基础知识

5/5热固性热固性指加热时不能软化和反复塑制，也不在溶剂中溶解的性能，体型聚合物具有这种性能。热固性塑料第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的应该是炒锅锅把手和高低压电器。常用的热固性塑料品种有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。热固性材料遇火表现热固性材料遇火后，会碳化，不熔融,不产生溶滴,并根据材料不同碳化层深度不同，部分材料会产生阴燃。例:聚氨酯遇火后会在表面形成一层碳化层，阻止火焰深入。酚醛树脂遇火后碳化,并继续阴燃。热塑性theｒmoplasticitｙ物质在加热时能发生流动变形,冷却后可以保持一定形状的性质。大多数线型聚合物均表现出热塑性,很容易进行挤出、注射或吹塑等成型加工.在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能，线形或支链型聚合物具有这种性能。日常生活中,像塑料袋、塑料衣挂等物都具有热塑性。因此，它们可以通过加热熔化来进行封口、粘合等操作.一般的聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料都是热塑性。热塑性材料遇火表现热塑性材料遇火后熔融,并产生溶滴，溶滴遇火会再次燃烧。ＴG玻璃态转化温度TＧ指玻璃态转化温度，是板材在高温受热下的玻璃化温度，一般TG的板材为130度以上,高ＴG一般大于１７0度,中等TG约大于15０度.TG值越高,板材的耐温度性能越好，尤其在无铅制程中，高ＴG应用比较多Aniｍportantｍateriａlprｏpertyoftenｄisｃussedｉnseｍiconduｃtorｐackａgingｃiｒｃlesｉstheglasstransiｔioｎtemｐｅrature,ｏrsimｐlyTg．BeｌowaresomekeｙｐｏinｔｓabｏuｔTg：1）Ｔheglasｓtrａnsitｉontemｐeraturｅ（Tg）ofanoｎ－crystallｉnemａterialiｓtｈecｒiticaltemperatureaｔwhicｈtｈemａtｅｒｉalchａngesitsbeｈavｉorfrombeing’glassy'tobeｉｎｇ’ｒubbery＇。’Glassy’ｉｎthisｃonteｘtmeanｓhardandbｒiｔｔlｅ(aｎｄthｅreforerelａtiveｌyｅａｓytobreaｋ）,whｉle'rubｂery'meanｓelａsticandｆｌexiblｅ。2）NotethａtｔhecｏｎｃeptofTgoｎlyａpplieｓtoｎｏｎ—crystallｉneｓolｉds，wｈｉchａｒeｍｏstlyeitｈeｒｇｌassｅsoｒrubbers．Aｇlａｓsisdｅfinｅdaｓamａｔerｉalｔｈａthasnoｌoｎg－rangeaｔomｉcoｒmolｅcｕlarorｄeraｎdisbelｏwｔｈeteｍperaｔureatwhiｃharearrangementofiｔsatomsｏrmoｌｅculescanｏccｕr。Ｏntheｏｔheｒhand，aｒubbｅrisaｎon—crystallinesoｌｉdwｈoseatoｍsｏｒmｏleculescanunｄergorearｒangemｅnｔ．3)Non-ｃrystallineｓolidsaｒeａlsｏｋnownａs'amorｐｈousmａterｉａｌs'。Amorphouｓmａｔｅrｉalsaremａterｉalｓthatdonoｔhavetheiratomｓｏrmoleculesarrａnｇeｄonalattiｃeｔhaｔｒｅpｅatｓｐｅriodicallyinspaｃe.4）Atrｏomtempｅrａｔurｅ，hammｅriｎgaｐｉeｃeofｇｌasswｉllbｒeakit，whiｌehａmmeringapieceｏｆrubberwon＇t.Ｔherｕｂberｗｏulｄsiｍplｙabｓorbｔheｅnｅrgyｂyｍomeｎtarilyｄｅformｉngorｓtretcｈiｎg。Ｈowｅveｒ，ｉftheｓaｍepiecｅｏｆrｕｂbeｒissubｍeｒgediｎliquｉdｎitrｏgｅn（ＬN2),itwiｌｌbehaｖelikebrittleglａｓs－ｅasｙtｏshattｅrwithahamｍer.ＴhisisbecａuseＬN2—cooledruｂberｉsbｅlowｉtsTｇ．5)Forａllａmorphｏｕssoliｄｓ，whethｅｒgｌassｅｓ,organiｃpoｌyｍers，orevｅnmｅｔａｌs,Tgisthecritiｃaltemｐeｒaturethａtｓｅpａratesthｅiｒgｌａssyandｒｕbberybehavｉｏｒs.6)IfａmatｅｒialisａtateｍpeｒａtｕｒebelowitsTg，larｇe—scalemolecuｌarmotioniｓｎotposｓｉｂleｂｅcauseｔhemateriａlisｅsｓentialｌｙｆrozen。ＩfitisａｔaｔｅmperatuｒeaｂoｖeitsＴg，ｍoｌｅｃulaｒmotionｏｎthesｃaｌeoｆiｔsｒepeatuｎit(suchasasingleｍeriｎapolｙmer)tａkｅsｐｌacｅ，allowingitｔobe’ｓofｔ’or'ｒubbｅrｙ'．７）ＳinｃeｔｈeｄｅfinitioｎoｆTginvｏｌｖesatomicｏrｍoｌecularmoｔioｎ,tiｍedoｅshaveaｎｅｆｆectonitsvａlue，i.e．,theｍecｈaｎicalｂｅhａｖiｏrofaｎaｍｏrpｈousmaｔerialdependsｏnhoｗｆasｔaloａdisapｐlｉeｄｔoiｔ．Ｓｉｍpｌyｐut，thefasｔeraloａdisapｐliedtoaｍatｅrialaｔitsTg,theｍoｒｅｇlａsｓ—likｅｉtｓbｅｈavｉoｒwouldbebecauseitsatomsｏrmolｅcｕlｅsarenotgiｖeneｎoｕghtimeto'mｏve.’Thｕs,evenifaｎamorpｈoｕsｍateｒiａlisatitsTｇ，itcaｎbｒeaｋinａ'gｌａss－like'faｓｈionｉfthｅｌoadiｎgrateａｐplｉeｄtoitiｓｔoohigh.8)Ｉｎtheseｍicoｎducｔorindustｒｙ，knowledｇeofｔheＴg'softhevariousmateriａlｓuｓeｄinpacｋaｇing（suchasdｉeattaｃhmatｅriaｌs，moldiｎｇcompounds，ａnｄｅncapsulaｔiｎgresins）ｉsiｍｐoｒｔａntｎotｏｎｌyｉｎｏptimｉｚｉｎgmanｕfactuｒingprocesses，butｉnuｎdｅｒstandｉngｔｈｅｒeliaｂiliｔyiｍpｌicａtionsｏｆexposｕreofthｅprodｕctstotｈermo-mechanicａlsｔrｅssesaｓwｅll．FTIR傅氏转换红外线光谱分析仪高斯链Gausｓlｉnｋ;Gaｕsｓianｃｈain高分子链段分布符合高斯分布函数的高分子链,也称为等效自由结合链。柔性的非晶状线型高分子链，不论处于什么形态（如玻璃态、高弹态、熔融态或高分子溶液）,相同分子量的高分子链段都取平均尺寸近乎相等的无规线团构象，称为“等效自由结合链”。因为等效自由结合链的链段分布符合高斯分布函数，又称为高斯链.把它作为自由结合链进行统计处理后得ｈ２=N·l2.ｈ是柔性高分子链两末端的直线距离，称为链的末端距，它是一个统计平均值.这个末端距平方的平均值称为均方末端距，以〈h2>表示。介电常数介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivｉtｙ）,又称诱电率.如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。玻璃纤维玻璃纤维（英文原名为：ｇlassfiber或ｆiberglass)是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差.它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米,相当于一根头发丝的1／2０—1／５，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。玻璃一般人的观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材,但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材.玻璃纤维随其直径变小其强度增高。特点介绍原料及其应用玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃,抗腐,隔热、隔音性好(特别是玻璃棉)，抗拉强度高,电绝缘性好（如无碱玻璃纤维）.但性脆，耐磨性较差。玻璃纤维主要用作电绝缘材料，工业过滤材料，防腐、防潮、隔热、隔音、减震材料。还可作为增强材料，用来制造增强塑料（见彩图）或增强橡胶、增强石膏和增强水泥等制品。用有机材料被覆玻璃纤维可提高其柔韧性，用以制成包装布、窗纱、贴墙布、覆盖布、防护服和绝电、隔音材料。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点,这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛,发展速度亦遥遥领先其特性列举如下:(1）拉伸强度高,伸长小(3％）。（2）弹性系数高，刚性佳。（3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高,故吸收冲击能量大。(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。（５）吸水性小。（6)尺度安定性，耐热性均佳。（7）加