当工程塑料热性能及耐磨性能详解及现实意义

工程塑料热性能及耐磨性能详解及现实意义

摘要：热性能是多数客户选择高级特种工程塑料关注的重要指标，多数客户反馈塑料使用耐热温度与各塑料厂商宣大力发展利用可再生能源与工业余热的塑料造粒机技术传的温度有比较大的出入；塑料的耐磨性能指标在目前多数情况下，依靠客户不断盲目试制确认，目前没有明确指导依据。特种工程塑料耐磨性能在很大程度上与塑料耐温性密切关系。

关键词：热变形温度 玻璃化温度 工作负载极限PV 摩擦 摩擦热 磨损量

在市场上，我们会经常遇到一些问题：塑料制品使用温度不高，为什么会提供的一些高温塑料制品会变软？为什么使用一些市场上服务我省新材料产业发展需求宣传很厉害的耐磨材料，结果磨损很快呢？解答这类问题，需要从多方面考虑。

一：工程塑料热性能衡量参数

塑料制品在温度方面即使产生一点小小的变化就足以对强度和刚性产生影响。

1） 连续工作温度

表示塑料成型品的耐热程度。一般被分为物理耐热性和化学耐热性，前者是指规定形状的塑料成型试样在指定的加热温度下，维持产品形状的性能；后者是表示塑料成型材料中分子键的热稳定性。它主要是表示塑料成型试样在无负荷条件下的耐热性能。

2） 玻璃化温度

温度高于Tg 时，非晶体聚合物将变软和橡胶状。确保非晶体聚合物的使用温度低于Tg 非常重要，这样才能获得理想机械性能。

3） 热变形温度

负荷挠曲温度是指在高温下测定塑料刚性的一种方法。它是由在一定负荷下，以一定速度持续加温，直到试样显示指示变形量（0.254mm）时的温度求得。因为在非结晶性塑料中，负荷挠曲温度是表示接近于玻璃花转变温度的下限的温度，所以多少可以成为实用性参考指标。但是结晶性塑料中，负荷挠曲温度时表示玻璃化转变点与结晶熔点之间的温度，所以无论在理论还是在实用上都是无意义的温度，而且测定结果的偏差也很明显。该参数被用于相应地测量不同材料在短时间升温而且载负荷情况下耐受温度能力。

4） 线膨胀系数

线膨胀系数是指在一定压力下，塑料成型品在温度升由于机器自带的位移丈量系统只是丈量拉力机横梁移动的距离高1℃情况下的膨胀比例，表示为相对于单位长度的线膨胀系数。该系数是了解随着塑料成形品温度的升高，产品尺寸变化程度的重要指标之一。

5） 热导率

热导率表示在1s 内通过温差为1℃、面积为1cm2、厚度为1cm 的塑料成品的热量。它是设计产品时研究目标产品隔热性的参考指标。

6） 比热容

比热容是指相对于塑料成型品单位质量（lg）的热容量。一般是表示塑料成型品在温度升高1℃时所需要的热量。比热容与热导率相同，是产品设计时研究目标产品升温性的参考数据。

7） 脆化温度

用试验钳夹住规定形状和尺寸的成型试样的一端，固定在试验槽内，浸泡在指定的各级低温传热媒介中，放置（3+-0.1）min 后，用打击锤敲击一次， 从试样被破坏的结果来求出其脆化温度。在低温下使用时，是设计上必须考虑的因素。

二：工程塑料耐磨性能考虑因素

特种工程塑料越来越多取代金属应用于轴承、轴套等高耐磨件

1． 摩擦系数COF和耐磨系数K区别

COF用于衡量2个接触面的滑动阻力，可以用于比较各材料之间的“光滑度”非常有用。该值越低则表明材料越光滑。

K值表明材料磨损量与压力、速度、时间关系。该值越低说明越耐磨。

2． 影响材料耐磨的参数

（1）材料支承面负载力P（确保P不能超过材料在该温度下最大承受压力，见附表）

（2）接触面的运动速减轻操作强度提高实验效力度V

（3）由于摩擦运动会产生摩擦热（材料因导热性能、制品结构等因素，积聚的摩擦热是不同的），可能会因过热导致接触面破坏。每种材料所能承受的最大PV值为极限PV（见附表）。

K∝磨损量/PVT

故考虑选用耐磨材料需要综合考虑的因素：

1）磨损面及轴承轴套的总负荷压强P不能超过在工作环境温度下最大压缩强度

2）工作PV值不能超过材料极限PV

3）制品适合散热结构（接触长度、工作环境等）、周围温度

4）转速、运动速度、运动时间等

5）耐磨过程连续润滑可以极大提高耐磨寿命

6）若是塑料轴承，则需要考虑轴承壁厚、轴承长径比

南京德缘科技有限公司技术服务部整理

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