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耐热性

发布于:2014-05-12 09:35

通过耐热试验可以判断薄膜的使用温度范围,要确定聚氯乙烯(pvc)和热塑性塑料的使用温度范围会遇到许多困难。首先必须把随温度而发生的变化分为两类,即:

  ①性能随温度而发生的暂时变化,称之为可逆变化;

  ②热作用后性能发生的永久变化,称之为不可逆变化。

  热塑性塑料受热时的性能变化可分为物理的、·化学的和电的等几类。有些试验需要在恒温室中进行(如拉伸试验、曲挠强度试验等),也可将整台测试仪器放到恒温箱内进行,例如表面发粘试验或冷裂试验。

  测定在短时间内热能对薄膜性能影响的某些试验,需要在150°C或更高的温度下进行。

  关于物理、化学和电性能随温度变化的详细倩况,将在有关章节中加以讨论。

  1、尺寸稳定性

  聚氯乙烯薄膜受热时一般会出现或多或少的体形变化。把薄膜试样放在一烘箱中或一液浴中(一般是在水中),在一定温度下进行试验。我国是在沸水中测定试样的纵向尺寸收缩率。

  裁取纵向试样五条,试样250*8毫米,厚为薄膜原厚。 将试样分别置于300*12*2毫米的木槽中,盖上一层铁丝纱,然后将带有试样的木槽放入沸水浴中煮沸15分钟取出,于室温下冷却15分钟,在木槽中准确测量试样收缩后的尺寸L(准确至0.5毫米)。

  沸水中纵向尺寸收缩率计算公式:

  


  试验结果取五个试样测量值的算木平均值。

  英国和美国的测试方法规定,试样规格为1 x30厘来或10*10厘米。试样在烘箱中,应在自由而无应力的状态下悬挂着。

  准确地测量经试验后并已冷却了的试样的体形,将其长度和宽度的变化以原长的百分数表示。试样常在50~120°C的范围内进行。

  在无机械力(例如拉伸力和压力)作用时聚氯乙烯薄膜会发生尺寸变化的原因有二:

  ①增塑剂和溶剂的损失会引起重量减少,并.从而引起体积变化;表面积一也会随之发生变化。

  ②在无重量损失的情况下,由于消除了潜在的内应力而会在室温情况下引起尺寸发生变化,温度升高会加速它的发生。下面将讨论此一现象。

  聚氯乙烯薄膜是一种热塑性材料,在热弹性范围内(即在脆折点和流动温度间),它可通过产生可逆变形直至发生断裂伸长而不产生机械应力。在脆折温度以下时,薄膜会由于有机械应力而出现脆裂现象。

  在热弹性范围内,热塑性塑料具有很强的回弹能力(即恢复力)。在去除外力并保持温度的情况下,薄膜会竭力重新恢复它自身原来所具有的应力状态。这是由于链缠绕结构在此时仍在起作用所致。

  开始时回弹速度比较快,但很快就会减缓,这是由于有松弛效应所致。

  去除变形力后进行冷却,应力会“冻结”起来,但变形并未结束,回弹会继续进行,只不过速度极慢而巳。

  弹性变形的温度愈高,应力“冻结”愈厉害,在低温下进行恢复(回弹)就会愈慢,在室温下此过程需要成月或成年的时间。

  在生产聚氯乙烯薄膜过程中,由于各种原因,薄膜会受到这种热弹性变形力的作用。

  为使强度增高,特将硬聚氯乙烯薄膜于弹性范围内在纵向和横向进行拉伸处理;在薄膜生产设备和二次加工设备上尚处于受热状态的硬软聚氯乙烯薄膜常会在运动方向受到张力。.因此,在薄膜使用前用退火处理的方式消除薄膜的内应力是必要的。

  通过退火处理,拉伸应力也只能消除到退火温度可能消除的程度,因而几乎所有聚氛乙始薄膜都有少许的残余收缩。

  聚氯乙烯薄膜在100℃经15分钟处理后的收缩值规定如表3一14所示:

  


  用于焊接的薄膜在100℃时的收缩值一般应低于5%,在70℃应低于0.5~1%。此值对于焊接薄膜说来是重要的,因为焊接时局部会受热至140℃,有时还会更高。

  从上述情况可以看出,经拉伸处理过的薄膜不能用于二次加工和在较高的温度下使用,即使是受热时间很短亦不行。拉伸薄膜的最高允许使用温度在60~70℃之间,这也就是拉伸薄膜的临界使用温度。

  在聚氯乙烯薄膜的横向变宽的同时,纵向会变短,所有的压延或挤出薄膜都会在一定程度上出现这种情况。这种现象的出现是由于薄膜在生产设备上受到张力作用长度增加,同时,宽度减小了一些,提高温度时薄膜会恢复原状。聚氯乙烯薄膜愈软,则延伸性就愈大,纵向的收缩也会愈大,幅宽的增加就会愈多。

  流涎薄膜或层压片材不会发生上述收缩现象。

  收缩严重时,不但会引起尺寸变化,同时还会带来下述后果:当做坐垫时缝接处易撕裂,拉紧处易形成皱纹,粘合制品易发生开缝现象。

  当聚氯乙烯薄膜焊接时应注意将两块薄膜在同一方向叠合连结。这样,虽不能阻止发生收缩,但却能大大抑制制品出现皱纹的情况。若将纵向和横向焊在一起,则纵向的收缩和横向的增长就会同时发生,两薄膜中之一(常是较薄者)就会凸起呈弯弓形而起皱,焊接制品的质量就无法得到保证。

  不仅用以生产焊接制品的薄膜需要有较好的尺寸稳定性,用于其它二次加工的薄膜亦应注意这一点,因为温度较高时薄膜会出现各种变形。

  用于真空成型的硬质聚氯乙烯薄膜若收缩性较大,则会给成型工艺带来困难,因为热到120~140°C时会发生皱缩,这会造成薄膜和薄片受热不匀而出现皱纹。

  硬质薄膜热成型制品应不再受热至成型温度,即其使用温度应不超过80℃,用于复合薄膜的粘合剂应具有防止薄膜发生回弹现象的粘力。

  很软的聚氯乙烯薄膜,在生产中产生的拉伸应力在室温下亦会导致收缩。因此,收缩试验和二次加工应在室温下让薄膜静置一段时间后再进行。

  引起薄膜收缩的原因是多种的:如薄膜经落剂抹面、印花处理,受粘合剂、热封漆或涂饰剂作用后会余下少量有膨胀作用的溶剂,当失去这些残余溶剂后,膨胀会消失并发生收缩,同时会有失重。这种收缩与纯物理收缩有所不同。

  收缩薄膜正是利用拉伸薄膜的收缩现象制成的。

  2、薄膜耐热性

  根据我国标准GB1035-70“塑料耐热性(马丁)试脸方法”,可测出比较硬的试样的耐热性。

  VDE 0302 &7b提供的是维卡试验法。由于两种试验方法都规定试样厚度为10毫米,故这两种方法均不能直接用于聚氯乙烯薄膜测试。

  用这种方法侧出的结果实际上只能说明材料的性能,而不能具体说明某一成品或某一种制品的性能。

  


  聚氯乙烯的耐热性随着增塑剂含量的增加而下降,甚至可降到20~30°C。

  此项试验得到的耐热性数值不是绝对的耐热性,因试样除受热作用外,尚受到机械力作用。在较小机械力作用下,则无论是硬的或是软的薄膜,均可能在短时间内忍受60℃的作用不被损伤;薄膜在连续热作用的同时,若还受到较小的机械作用,则它的应用温度范围在40~45℃。若未受到机械力的作用,则硬软聚氯乙烯薄膜也可以较长期经受较高温度的作用。

  3、轧纹的耐热性

  测定聚氯乙烯薄膜轧得之花纹的耐热性,可用对薄膜进行短时间加热(10分钟左右)的方法。薄膜可在水中自由悬挂着升温至100℃,温度超过100℃后,将薄膜的背两放于烘箱中静置着的金属片上,该金属片的表面上涂有滑石粉,放上后于烘箱中静置15分钟。然后将处理后的轧花图案和原来的花纹图案进行对比,用这种对比的方法可以判断花纹是否有变化。

  聚氯乙烯薄膜的轧花操作一般是在热弹性状态下进行的,所轧得的花纹在再次加热到轧花温度时就会基本上重新消失。这种变化大多是从80℃或100℃开始的。若薄膜在这之前受过膨胀或拉伸作用,则该种变化还会加速。

  用于热成型的薄膜,轧纹的耐热性显得特别重要。聚氯乙烯薄膜越硬,轧纹时的温度越高,则聚氯乙烯薄膜轧纹的耐热性也越高。聚氯乙烯薄膜的轧纹温度一般在120℃左右。专门生产的弹性

  薄膜在180~200℃时亦处于弹性范围,它可以在高得多的温度下进行轧花,因此,其轧花的耐热性也较好。

  4、薄膜的热稳定性

  聚氯乙烯受热到100°C以上,就会分解放出氯化氢,但在100°C需要几百小时后才会发生,温度愈高,分解放出氯化氢的速度就会愈快。

  DIN53381所提供的是一般测试方法。把切成1*2毫米大小的薄膜试样放入试管中,然后将试管置于一温度在170~200℃的油浴中。在试管的上端放上一片反应试纸,通过试纸的颜色变化,可以判断出薄膜试样开始分解放出氯化氢的时间。

  经热稳定处理过的薄膜,于17 0°C进行15~30分钟作用后,发现有氯化氢分解放出。

  5.着火性和可燃性

  塑料着火性和可燃性试验的目的在于说明,在明火作用下塑料会发生怎样的变化?除去火焰后的情况如何?燃烧过程是一个复杂的过程,已经有

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来自:五联塑料件
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