《材料結(jié)構(gòu)性能參數(shù)介紹》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《材料結(jié)構(gòu)性能參數(shù)介紹（69頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,GE Plastics,S,pecialty,F,ilm &,S,heet,材料結(jié)構(gòu)性能參數(shù)介紹,-,A brief review,Roger,Hu,GE,Plastics,Specialty Film & Sheet ( East Region ),16,th, Plaza 66, 1266,Nanjing,Road (W), Shanghai,June 15,th, 2005,Purpose of this introd

2、uction:,1.,了解材料的基本性能參數(shù),2. 熟悉材料的特性,3. 判斷材料類別,4. 更好地服務(wù)客戶,Content:,1.,基本物性,(,Basic concept),2. 機(jī)械力學(xué)性能(,Mechanical),3.,熱性能(,Thermal),4.,電性能(,Electrical),5.,耐燃性能(,Flamability,),6.,光學(xué)性能(,Optical),1.,基本物性,Physical,(1),密度(比重),密度,：所謂密度，就是23,C,下單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，其國際單位為,g/cm3,，,常用單位有,g/ml,，,kg/L,，,1000kg/m3,等。,比重,：是物體

3、的密度與,相同溫度,下水的密度的比值。一般地, 密度=比重*0.99756。,測定方法,：,GB1033-70,塑料相對密度測試方法,ASTM D792,比重和密度常被用來計算面積因子, 即指定厚度的每公斤產(chǎn)品的面積(平方米).,面積因子=1/(比重*厚度),m,2,/kg kg/m,3,m,(2),顏色,Color,顏色,：聚合物本身一般都是無色透明或白色的，但是可以通過添加色母料或色粉將材料染成各種顏色。,8010MC-112,FR65-116,FR700-701, FR83-116 / 701,FR1-1001, 1066,8020-?, 8A23-?,(3),吸水性,Water Abs

4、orption,吸水率,：是指規(guī)定尺寸的試樣浸入規(guī)定溫度（一般為,25,2,）的蒸餾水中，經(jīng)過24,h,測定其吸水量，計算單位面積的吸水量和吸水率。,塑料材料的吸水率與其結(jié)構(gòu)中的極性基團(tuán)有關(guān)。一般地，聚合物分子結(jié)構(gòu)中含有的酯鍵，醚鍵，酰胺鍵等強(qiáng)極性基團(tuán)的比例越高，就越容易吸水。因此這些材料都應(yīng)該妥善貯存在干燥的地方，并且在使用前一定要經(jīng)過干燥，把含水率降低到允許的范圍之內(nèi)，以免過多的水分在成型加工過程中導(dǎo)致材料劣化。,PC: 0.280.35%; FR1: 0.48%; FRPP-GK17 0.06%,Ultem1000: 0.25%; PI: 2.9%; PET: 0.8%,測試方法,：,G

5、B1034-70 ASTM D570,(4),摩擦系數(shù),Friction,摩擦系數(shù)、磨耗,：兩個互相接觸的物體，彼此間有相對位移或相對位移趨勢時，互相間產(chǎn)生的阻礙位移的機(jī)械作用力即為摩擦力，表示材料的摩擦特性的參數(shù)就是摩擦系數(shù)和磨耗值。,摩擦力,按照下式計算：,F=,式中，,-,正壓力（有動態(tài)的和靜態(tài)的），單位為牛頓（,N）,-,摩擦系數(shù)（靜態(tài)時用,s,表示，動態(tài)時用,k,表示）。,磨耗值,是指在規(guī)定的試驗條件（載荷、速度、溫度、濕度）下，經(jīng)過一定時間或距離摩擦后，材料所損失的重量。,測試方法,：可參照,GB3960-83,注意:,摩擦系數(shù)和磨耗值大小不是常數(shù)，而是依賴于負(fù)荷、接觸面積、表面結(jié)

6、構(gòu)、滑動速度、溫度及使用潤滑劑等的情況。,(5),硬度,Hardness,硬度,：是衡量材料表面抵抗機(jī)械壓力的能力的一種指標(biāo)。硬度的大小與材料的抗張強(qiáng)度和彈性模量有關(guān)，而硬度試驗又不破壞材料、方法簡便，所以有時可作為估計材料抗張強(qiáng)度的一種替代方法。硬度試驗方法很多，加荷方式有動載法和靜載法兩類，前者用彈性回跳法和沖擊力把鋼球壓入試樣，后者則以一定形狀的硬材料為壓頭，平穩(wěn)地逐漸加荷將壓頭壓入試樣，通稱壓入法，因壓頭的形狀不同和計算方法差異又分為,布氏,、,洛氏,、,邵氏,和,巴克爾氏,等。,布氏硬度,：在規(guī)定的負(fù)荷下，將標(biāo)準(zhǔn)鋼球壓入試樣，保持一定時間后，以試樣上壓痕直徑或壓狠深度來計算單位面積上

7、承受的力。單位以,Pa,（,1Pa=1N*m-2,）,表示。,以壓痕直徑計算時：,以壓痕深度計算時：,式中，,P-,所加載荷,(,N) D-,鋼球直徑,(,m) d-,壓痕直徑,(,m) h-,壓痕深度,(,m),該方法適用于熱固性塑料或硬質(zhì)塑料。,洛氏硬度,：洛氏硬度有兩種標(biāo)示方法：洛氏硬度標(biāo)尺和洛氏,硬度。,洛氏硬度標(biāo)尺,：一定直徑的鋼球，在載荷從初負(fù)荷增加為主負(fù)荷，然后再返回初負(fù)荷時鋼球壓痕深度的增量，適用于較硬的塑料，分為,R,、,M,、,L,標(biāo)尺。,洛氏,硬度,：一定直徑的鋼球，在規(guī)定的負(fù)荷的作用下，壓入試樣的深度。,邵氏硬度(,Shore),：,使用邵氏硬度計，在規(guī)定負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)壓痕

8、器作用下，經(jīng)嚴(yán)格規(guī)定的時間，以壓痕器的壓針壓入試樣的深度表示。邵氏硬度分為邵氏,A,和邵氏,B,。,邵氏,A,適用于較軟的塑料，邵氏,B,適用于較硬的塑料。（參看,GB2411-80,）,巴克爾氏硬度,：以特定壓頭在標(biāo)準(zhǔn)彈簧的壓力作用下壓入試樣，以壓痕的深淺來表示試樣的硬度，適用于測定纖維增強(qiáng)塑料及其制品的硬度，也可用于非增強(qiáng)硬質(zhì)塑料。（參看,GB3854-83,）,鉛筆硬度,Pencil Hardness,鉛筆硬度,：主要以鉛筆的硬度標(biāo)號來測定材料表面,/,涂膜硬度,即使用一組規(guī)定鉛芯尺寸,形狀和硬度的鉛筆劃過材料表面,/,涂膜,判斷材料表面,/,涂膜抗擊被犁破或劃傷的能力,該方法操作簡便,

9、結(jié)果直觀,但可能因不同操作人員或不同品牌不同批次的鉛筆而有一定的誤差,.,具體測試方法,:,把削好的鉛筆插入小車的斜孔,(45,度,),內(nèi),擰緊固定的螺絲,使小車基本保持水平,.,把小車放在制備好的試樣上,兩手指捏住車輪的中心,以,0.5,MM/S,的速度向前推行,使筆尖劃涂膜的表面,根據(jù)不同硬度的鉛筆來判定涂膜的硬度,一般將劃,5,次中至少有,4,次不能犁破表面,/,涂膜的最硬鉛筆的硬度作為材料表面,/,涂膜的鉛筆硬度值,.,筆尖重負(fù)：,10.05,Kg,鉛筆規(guī)格：,B6,H6,可用三菱或中華系列鉛筆,.,具體判定方法根據(jù),GB/T6739-1996,標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行,.,測試方法,：,AST

10、M D3363,GB/T6739-1996,(6) 面積因子,Area Factor,這是為了應(yīng)用操作中方便的一種計算方法，可以根據(jù)使用者的習(xí)慣自行定義。常用的為,密度的倒數(shù),，單位則可以多種多樣，如,m3/kg,，,m2/kg/mm,，,ft2/lb/mil,等。,2.,機(jī)械力學(xué)性能(,Mechanical),(1),應(yīng)力與應(yīng)變,應(yīng)力和應(yīng)變,：,當(dāng)材料受到外力作用，而所處的條件使它不能產(chǎn)生慣性移動時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)發(fā)生變化，這種變化就稱為,應(yīng)變,。材料發(fā)生宏觀的變形時，其內(nèi)部分子間以及分子內(nèi)各原子間的相對位置和距離就要發(fā)生變化，產(chǎn)生了原子間及分子之間的附加的內(nèi)力，抵抗著外力，并力圖恢

11、復(fù)到變化前的狀態(tài)，達(dá)到平衡時，附加內(nèi)力與外力相等，方向相反。定義：單位面積上的附加內(nèi)力為,應(yīng)力,。顯然，其大小與單位面積上受到的外力相等。,在國際單位制中，應(yīng)力的單位為,N/m,2,，,又稱,Pa,。,常見的應(yīng)力單位還有達(dá)因,/,厘米,2,（,0.1,Pa,），,公斤,/,厘米,2,（,9.807,X10,4,Pa,），,和,psi,磅,/,英寸,2,（,6.895,X10,3,Pa,）。,(2),剛度,(,Stiffness),剛度,：所謂剛度，是指材料或構(gòu)件在外力作用下抵抗變形的能力。剛度是個整體概念，應(yīng)該與,硬度,區(qū)別開來。硬度系材料表面抵抗變形或破壞的能力。它們之間是既有聯(lián)系又有區(qū)別的

12、。,一般地，剛性越好的材料，硬度也會越高，材料就會比較脆，韌性就較差。,(3),模量,(,Modules),模量,：對于理想的彈性固體，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從虎克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比例常數(shù)稱之為彈性模量：,可見，彈性模量是材料發(fā)生單位應(yīng)變時的應(yīng)力，它表征材料抵抗變形能力的大小，模量越大，越不容易變形，表示材料的剛度也就越大。,彈性模量有三種基本類型：楊氏模量、剪切模量和體積模量，分別代表材料在發(fā)生拉伸應(yīng)變、剪切應(yīng)變和受到均勻流體靜態(tài)壓縮時發(fā)生的應(yīng)變時的模量。,由于應(yīng)變是無量綱的量，因此彈性模量的單位與應(yīng)力的單位相同,也是,N/m2,即,Pa。,(4),強(qiáng)度,(,Strength),強(qiáng)度,：

13、所謂強(qiáng)度，就是指材料或構(gòu)件在外力作用下抵抗破壞的能力。一般把材料或構(gòu)件受到拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)或沖擊后，抵抗破壞的能力分別稱之為拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。,拉伸強(qiáng)度,：是在規(guī)定的實驗溫度、濕度和試驗速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸載荷，直到試樣被拉斷為止，斷裂前試樣承受的最大載荷,P,與試樣的寬度,b,和厚度,d,的乘積的比值：,必須注意的是，試樣寬度和厚度在拉伸過程中是隨試樣的伸長而逐漸減小的，由于達(dá)到最大載荷時的,b,、,d,值的測量很不方便，工程上一般采用起始尺寸來計算拉伸強(qiáng)度。由于整個拉伸過程中，聚合物的應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系并非線性的，只有當(dāng)變形很小時，高聚物在可視為虎克彈性體

14、，因此,拉伸模量（即楊氏模量）,通常由拉伸起始階段的應(yīng)力與應(yīng)變比例來計算：,式中,P,是變形較小時的載荷。(,ASTM D882),類似地，如果向試樣施加的是單向壓縮載荷，則測得的是,壓縮強(qiáng)度,和,壓縮模量,(,ASTM D695),。理論上，虎克定律仍然適用于壓縮的情況，所得的壓縮模量應(yīng)與拉伸模量相等，但實際上壓縮模量通常稍大于拉伸模量，而拉伸模量與壓縮強(qiáng)度的相對大小則因材料的性質(zhì)而異。,一般地，塑性材料善于抵抗拉力，而脆性材料善于抵抗壓力。,測試方法,：,ASTM D882,抗撕裂強(qiáng)度,：如果向試樣施加剪切力，測得的就是試樣的抗撕裂強(qiáng)度及模量。一般適用于較薄的試樣，如薄板，薄膜等。,測試方

15、法,：初始,(,initial),ASTM D1004,拓展(,propagation) ASTM D1922,彎曲強(qiáng)度,：亦稱撓曲強(qiáng)度，是在規(guī)定試驗條件下，對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加靜彎曲力矩，直到試樣折斷為止，取試驗過程中的最大載荷，并按下式計算彎曲強(qiáng)度：,彎曲模量,為：,式中,叫做撓度，是試樣著力處的位移。,彎曲試驗也可以讓試樣一端固定，在另一端施加載荷，或者采用圓形截面的試樣。,沖擊強(qiáng)度,：是衡量材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo)，表征材料抵抗沖擊載荷破壞的能力，通常定義為試樣受沖擊載荷而折斷時單位截面積所吸收的能量:,式中,W,是沖斷試樣所消耗的功。,沖擊強(qiáng)度,的測試方法很多，應(yīng)用較廣的有擺錘式?jīng)_擊試驗，落

16、重式?jīng)_擊試驗和高速拉伸等三類。擺錘式?jīng)_擊試驗是讓重錘擺動沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣，測量擺錘沖斷試樣消耗的功，試樣的安放方式有簡支梁式和懸臂梁式，前者（,Sharpy,）,試樣兩端支承著，擺錘沖擊式樣的中部；后者（,Izod,）,試樣一端固定，擺錘沖擊自由端。試樣可用帶缺口的和無缺口的兩種。采用帶缺口的試樣，目的是使缺口處試樣的截面積大為減小，受沖擊時，試樣斷裂一定發(fā)生在這一薄弱處，所有的沖擊能量都能在局部的地方被吸收，從而提高實驗的準(zhǔn)確性。這種情況下，計算沖擊強(qiáng)度時，試樣的厚度,d,指的是缺口處試樣的剩余厚度。,沖擊強(qiáng)度的單位比較混亂，一般常用的為,KJ/m,2,。,測試方法,：,ASTM D256,(5

17、)抗折彎性,對材料在反復(fù)彎曲情況下的耐久性的一種評價指標(biāo),是耐疲勞性能的一種,也是材料韌性的一種表示方法,.,一般適用于較薄的試樣,以反復(fù)折彎的周期,(,次數(shù),),表示,與試樣厚度有關(guān),.,8010 mechanical properties:,3.,熱性能(,Thermal),(1),特征溫度,如果取一塊非晶態(tài)高聚物試樣，對它施加一恒定的力，觀察試樣發(fā)生的形變與溫度之間的關(guān)系，就會得到上面的曲線，通常稱之為溫度-形變曲線或熱機(jī)械曲線。當(dāng)溫度較低時，試樣呈剛性固體狀，在外力作用下只發(fā)生非常小的形變，形變與受力的大小成正比，當(dāng)外力除去后形變能立刻回復(fù)，這種力學(xué)性質(zhì)稱虎克型彈性，又稱普彈性，非晶態(tài)

18、高聚物處于具有普彈性的狀態(tài)，稱為,玻璃態(tài),；當(dāng)溫度上升到一定范圍后，試樣的形變明顯增加，并在隨后的溫度區(qū)間達(dá)到某一相對穩(wěn)定的形變，在這個區(qū)域中，試樣變成柔軟的彈性體，溫度繼續(xù)升高時，形變基本上保持不變，此時材料所處的狀態(tài)稱為,高彈態(tài),；溫度再進(jìn)一步升高，則形變量又逐漸加大，試樣最后完全變成粘性的流體，稱為,粘流態(tài),。,玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為,玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變,，對應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,，簡稱,玻璃化溫度,，通常用,Tg,表示；而高彈態(tài)與粘流態(tài)之間的轉(zhuǎn)變溫度稱為,粘流溫度,，用,Tf,表示。,如果是結(jié)晶高聚物,則會表現(xiàn)出如無機(jī)晶體樣的特征,熔點,(,Tm),但是熔融平臺沒有無機(jī)晶體那

19、樣平滑,這是由高聚物的長鏈分子特征決定的,.,當(dāng)高聚物熔體冷卻時,類似地也會有一個結(jié)晶溫度,(,Tc,),和結(jié)晶平臺,.,PC:,Tg,153,HDT1.8MPa 145,RTI 125130,PRPP:,HDT66psi(0.455Mpa),120,RTI 115,Ultem1000:,Tg,217,HDT(ASTM D1637 83) 210,Toray T60: RTI 105,測試方法,：,DSC,差示掃描量熱法,(2),熱膨脹系數(shù),(,coefficient thermal expansion),熱膨脹系數(shù)：,溫度升高,1,時，材料長度變化的百分率，稱為線膨脹系數(shù)。材料在某一溫度區(qū)間

20、的線膨脹特性，稱為平均線膨脹系數(shù)?？砂聪率接嬎悖?=L/(L*,t,) (,-1,),式中，,L-,試樣在膨脹時，長度變化的算術(shù)平均值（,mm）；,L-,試樣在室溫時的長度（,mm）；,t,-,試驗溫差（）,PC: 58ppm/,;,Ultem1000:56ppm/,;,PI:2132; PET:2080,測試方法,：,GB1036-70。,(3),耐熱性,(,heat resistance),耐熱性：,指高分子材料在受熱作用下，仍保持其優(yōu)良的物理力學(xué)性能和使用性能的最高溫度。,測定方法有馬丁耐熱試驗法和維卡軟化點試驗方法、熱變形溫度試驗方法等。這些方法所測定的溫度，僅僅是在該方法規(guī)定的載荷大

21、小、施加載荷的方式、升溫速度下到達(dá)規(guī)定的變形值的溫度，并不一定是該材料的使用溫度上限。,馬丁耐熱試驗法,（,GB1035-70,）,該方法測定的是塑料試樣在等速升溫的環(huán)境中，以一定靜彎曲力矩作用下，測定達(dá)到一定彎曲變形時的溫度。,馬丁耐熱試驗儀的示意圖如下。規(guī)定試樣為長條形，彎曲應(yīng)力為,4.9,Mpa,，,彎曲變形量為,6,mm,，,升溫速度為,50,/,h。,該試驗方法不適用于馬丁耐熱性低于60的塑料。,馬丁耐熱試驗裝置示意圖,1-變形指示器 2-重錘 3-橫桿 4-試樣 5-底座,維卡(,Vicat,),軟化點試驗法,（,GB1633-79,）,該方法是測定熱塑性塑料于液體傳熱介質(zhì)中，在一

22、定的負(fù)荷以及等速升溫（,12,/,min）,條件下，試樣被1,mm2,壓針頭壓入1,mm,深度時的溫度。試驗裝置見下圖。,維卡軟化點試驗裝置示意圖,1-,砝碼,2-,變形測量裝置,3-,負(fù)載桿,4-,測溫裝置,5-,壓針,6-,試樣,7-,攪拌器,8-,支架,9-,保溫浴槽,10-,壓針頭,11-,加熱器,熱變形溫度試驗法,（,GB1634-79, ASTM D648,）,該方法是測定塑料試樣浸在一種等速升溫的合適液體傳熱介質(zhì)中，在簡支梁式的靜彎曲負(fù)載作用下，試樣彎曲變形到規(guī)定值時的溫度。所用液體介質(zhì)為變壓器油，升溫速度為,2,/,min，,負(fù)荷有1.82,Mpa,和0.45,Mpa,兩種。變

23、形值與厚度相關(guān)，不同厚度有不同的變形量規(guī)定值。熱變形溫度試驗裝置見下圖。,熱變形溫度試驗裝置示意圖,1-,負(fù)荷,2-,百分表,3-,溫度計,4-,負(fù)載桿及壓頭,5-,支架,6-,液態(tài)介質(zhì),7-,試樣,8-,攪拌器,長期耐熱溫度,長期耐熱溫度是指塑料材料在長時間使用時的耐熱性，依,UL,的,規(guī)定，塑料材料長期使用溫度是指塑料材料曝露在高溫下，須達(dá)數(shù)萬小時，物性減半時的溫度。如,UL746,規(guī)定的長期耐熱溫度的曝曬時間為,105,小時，約相當(dāng)于,11,年之久。,(4),比熱容,(,specific heat),定義：單位質(zhì)量下需要輸入多少能量才能使溫度上升一攝氏度，單位為卡,/,（千克,C,），,

24、數(shù)值越大代表物體容納熱量的能力越大。,根據(jù)上表得知，水比熱容最高，比金屬有更強(qiáng)的熱容能力，這也是水冷散熱器賴以生存的根本。,(5) 熱傳導(dǎo)系數(shù),(,導(dǎo)熱系數(shù),),(,thermal conductivity),定義：每單位長度、每度,K,，,可以傳送多少瓦數(shù)的能量，單位為,W/,mK,。,即截面積為,1,平方米的柱體沿軸向,1,米距離的溫差為,1,開爾文（,1,K,1,）,時的熱傳導(dǎo)功率。數(shù)值越大，表明該材料的熱傳遞速度越快。,熱阻,，英文名稱為,thermal resistance,，,即物體對熱量傳導(dǎo)的阻礙效果。熱阻的概念與電阻非常類似，單位也與之相仿,/,W,，,即物體持續(xù)傳熱功率為,1

25、,W,時，導(dǎo)熱路徑兩端的溫差。以散熱器而言，導(dǎo)熱路徑的兩端分別是發(fā)熱物體（如,CPU,等）與環(huán)境空氣。,PC: 0.2 W/m,;,Ultem1000:0.22 W/m,;,測試方法:,ASTM C177,4.,電性能,(,Electrical),(1),介電性能,介電常數(shù)(,dielectric constant),:,在一個真空平行板電容器上加載直流電壓,U,在電容器的兩個極板上將產(chǎn)生一定量的電荷,Q,0,這個真空電容器的電容為,C,0,=,Q,0,/,U,電容,C,0,與所加的電壓大小無關(guān),而決定于電容器的幾何尺寸,如果每個極板的面積為,S,兩極板間的距離為,d,則有,C,0,=,0,S

26、/d,比例常數(shù),0,稱為,真空電容率,在國際單位制中,0,=8.85,X10,-12,法拉第,/,米,.,如果在上述電容器的兩極板間充滿電介質(zhì),這時極板上的電荷將增加到,Q,電容器的電容,C,比真空電容器增加了,倍,C=Q/U=,C,0,=, ,0,S/d =,S/d,式中,是一個無因次的純數(shù),稱為,介電常數(shù),表征電介質(zhì)貯存電能能力的大小,是介電材料的一個非常重要的性能指標(biāo),.,則稱為,介質(zhì)的電容率,表示單位面積和單位厚度的電介質(zhì)的電容值,單位與,0,相同,.,測試方法,：,ASTM D150,?,問題:,對于用于電子絕緣的材料, 介電常數(shù)是否越大越好?,對單對導(dǎo)線來說，所使用的絕緣材料的介電

27、常數(shù)越高，其導(dǎo)線的直徑就會越粗,電流傳輸?shù)男试礁摺?對線對而言，介電常數(shù)越高，線對間的間隔就會越大。而線對間的間隔則直接關(guān)系著線對的阻抗。通常我們現(xiàn)在所用的,4,對雙絞線阻抗標(biāo)準(zhǔn)值為,100,歐，各個廠商在制造線纜時都努力接近或達(dá)到這個值。線對間隔的加大，將會使整個線纜的阻抗變的難以控制。,對整個雙絞線而言，介電常數(shù)直接影響著線纜的,NVP,值（標(biāo)稱傳播速率）。介電常數(shù)越低，線纜的,NVP,值越高，數(shù)據(jù)的傳輸速率也越高。而數(shù)據(jù)的傳播數(shù)率越高，從發(fā)送端到接受端的傳播延遲也就越低。,例如,Intel,使用低介電常數(shù)的材料來制作處理器導(dǎo)線間的絕緣體。這種材料可以很好地降低線路間的串?dāng)_，從而降低處理

28、器的功耗，提高處理器的高頻穩(wěn)定性。,介電強(qiáng)度,(,dielectric strength),介電強(qiáng)度,：在強(qiáng)電場,(10,7,10,8,伏,/,米,),中,隨著電場強(qiáng)度進(jìn)一步提高,電流,-,電壓間的關(guān)系已不再符合歐姆定律,dU,/,dI,逐漸減小,電流比電壓增大得更快,(,見圖,),當(dāng)達(dá)到,dU,/,dI,=0,時,即使維持電壓不變,電流仍然繼續(xù)增大,材料突然從介電狀態(tài)變成導(dǎo)電狀態(tài),.,在高壓下,大量的電能迅速地釋放,使電極之間的材料局部地被燒毀,.,這種現(xiàn)象就稱為介電擊穿,.,dU,/,dI,=0,處的電壓,Ub,稱為擊穿電壓,.,擊穿電壓,是介質(zhì)可以承受電壓的最大極限,.,介質(zhì)的電流,-,

29、電壓關(guān)系,介電強(qiáng)度,的定義就是擊穿電壓,Ub,與絕緣體厚度,h,的比值,即材料能長期承受的最大場強(qiáng),:,Eb,就是介電強(qiáng)度,或稱擊穿場強(qiáng),其單位是兆伏,/,米,.,由于高聚物經(jīng)常作為絕緣材料用在電子電氣設(shè)備和器件上,發(fā)生介電擊穿而遭到破壞的現(xiàn)象是時常遇到的,因而介電強(qiáng)度是高聚物絕緣材料的一項重要的指標(biāo),.,Lexan, 1.5kv/mil;,Ultem,1000 6.5kv/mil; PI: 7kv/mil,PET,kv,/mil;,高聚物的介電擊穿按其形成的機(jī)理,大致可以分為本征擊穿,熱擊穿和放電擊穿等三種,而本征擊穿場強(qiáng)是實際測得的實驗值的上限,.,具體高聚物試樣的介電強(qiáng)度,時常因為環(huán)境介

30、質(zhì),物理狀態(tài),溫度,加壓方式和速度,電場頻率,純度以及所使用電極的類型等等因素的影響而偏低,而且這些外部因素的影響往往比結(jié)構(gòu)因素更大,.,例如,同一種高聚物,薄膜試樣比固體試樣的數(shù)值要高的多,這可能是薄膜試樣比較均勻,而固體試樣往往含有較多缺陷的緣故,.,由于擊穿實驗是一種破壞實驗,因此這一性能指標(biāo)有時候也用耐壓實驗來代替,即在高聚物制件上加載一實驗電壓,經(jīng)過一定時間后不發(fā)生擊穿,即認(rèn)為產(chǎn)品合格,.,測試方法,：,ASTM D149,介電損耗,(,dissipation),介電損耗,：電介質(zhì)在交變電場中,由于消耗一部分電能,使介質(zhì)本身發(fā)熱,這種現(xiàn)象就是,介電損耗,.,材料的介電損耗大小通常用物

31、理量,介電損耗角正切,tg,來表示,是每個交變周期內(nèi)介質(zhì)損耗的能量與介質(zhì)貯存的能量的比值,.,通常也用介電損耗因子這一概念來表示材料介電損耗的大小,它是介質(zhì)電容器的損耗功率與相應(yīng)的真空電容器的容性無功功率之比,.,高聚物的介電損耗角正切通常是小于,1,的數(shù),大多數(shù)在,10-2,到,10-4,范圍內(nèi),.,tg,=10-4,表示損耗功率只是容性無功功率的萬分之一,即材料的介電損耗很小,.,FR60: 0.26% (60Hz), 1.17% (1MHz);,Toray S10: 0.36-0.43% (20, 1000Hz),Formex,GK17: 0.19% (ASTM D150),測試方法,：

32、,ASTM D150,當(dāng)高聚物作為電工絕緣材料或電容器材料使用時,不容許有大量的損耗,否則不但要浪費大量的電能,還會引起高聚物發(fā)熱,老化,以至破壞,所以要求材料的,tg,越小越好,.,但是與此相反,在高聚物的高頻干燥,塑料薄膜的高頻焊接以及大型高聚物制件的高頻熱處理等情況下,則要求材料的,tg,大一些為好,.,介電損耗的大小除受到高聚物的分子結(jié)構(gòu)影響外,還受交變電場頻率,環(huán)境溫度,電壓,材料中的添加劑和雜質(zhì)等的影響,.,Lexan,FR: 0.0026 60Hz,0.01171MH,z,Lexan,8010: 0.001 (60Hz), 0.006(1MHz),FRPP GK17: 0.001

33、9 (ASTM D150),(2),導(dǎo)電性能,(,conductivity),材料的導(dǎo)電性能是用電阻率,或電導(dǎo)率,來表示的。當(dāng)試樣加上直流電壓,U,時，如果流過試樣的電流為,I,，,則按照歐姆定律,，,試樣的電阻,R,為,R=U/I,試樣的電導(dǎo),G,為電阻的倒數(shù),G=1/R=I/U,電阻和電導(dǎo)的大小都與試樣的幾何尺寸有關(guān)，不是材料導(dǎo)電性的特征物理量。,試樣的電阻與試樣的厚度,h,成正比，與試樣的面積,S,成反比,R=,h/S,比例常數(shù),稱為,電阻率,，單位是歐,米，是單位厚度，單位面積試樣的電阻值。類似地，對試樣的電導(dǎo)有,G=,S/h,比例常數(shù),稱為電導(dǎo)率，單位是歐,-1,米,-1,，是單位厚

34、度單位面積試樣的電導(dǎo)值。,顯然，電阻率與電導(dǎo)率都不再與試樣的尺寸有關(guān)，而只決定于材料的性質(zhì)，它們互為倒數(shù)，都可用來表征材料的導(dǎo)電性。,在高聚物的導(dǎo)電性表征中，有時需要分別表示高聚物表面和體內(nèi)的不同導(dǎo)電性，常常分別采用,表面電阻率,和,體積電阻率,來表示。,表面電阻率,s,定義為單位正方形表面上兩刀形電極之間的電阻。如果刀形電極的長度,l,與兩電極間的距離,b,不相等，則可采用下述關(guān)系式表示：,s,=,R,s,l/b,從實測的表面電阻可以計算出表面電阻率,s,。,上面的公式也可以寫做：,s,=,(U/b)/(,I,s,/l),因而可以說，表面電阻率是沿,v,試樣表面電流方向的直流場強(qiáng)與該處單位長

35、度的表面電流之比。,s,的單位是歐姆。,刀形電極示意圖,類似地，對,體積電阻率,v,有,式中,h,是試樣的厚度（即兩電極之間的距離），,S,是電極的面積，,U,是外加電壓，,Rv,和,Iv,是測得的體積電阻和體積電流。因此，體積電阻率是體積電流方向的直流場強(qiáng)與該處體積電流密度之比。,v,的單位是歐,米。一般說來，在提到電阻率而又沒有特別指明的地方通常就是指體積電阻率。,分子結(jié)構(gòu)是決定高聚物導(dǎo)電性的內(nèi)在因素，也是最重要的因素。,測試方法,：,ASTM D257; IEC 60093,5.,耐燃性 (,Flammability),(1),阻燃,俗話說,“,水火無情,”,?；馂?zāi)一直是人類不得不痛苦面

36、對的天災(zāi),/,人禍,.,在火災(zāi)情況下，人員的傷亡，主要有以下幾方面：燒死燒傷；高溫灼傷；缺氧窒息；煙氣中毒；踩踏；不正確逃生方式造成的摔死、摔傷；引發(fā)其他并發(fā)癥等。而火災(zāi)的起因雖然多種多樣,畢竟都因材料,“,可燃,”,而導(dǎo)致和發(fā)展,.,因此,降低材料的,“,可燃性,”,或提高材料的,“,耐燃性,(,阻燃性,),”,就成為人們防范火災(zāi)和降低火災(zāi)損失的首選方法,.,以碳,氫為主要成分的高聚物,具有一定的可燃性,.,阻燃劑就是添加到高聚物中以提高其阻燃性能,(,阻止引燃或抑制火焰?zhèn)鞑?),的添加劑,.,最常用和最重要的阻燃劑是氯,磷,溴,銻和鋁的化合物,.,阻燃劑根據(jù)使用方法可以分為添加型和反應(yīng)型兩

37、大類,.,(2),氧氣指數(shù),(,Oxygen index),物質(zhì)燃燒時,需要消耗大量的氧氣,不同的可燃物,燃燒時需要消耗的氧氣量不同,通過對物質(zhì)燃燒過程中消耗最低氧氣量的測定,計算出物質(zhì)的氧指數(shù)值,可以評價物質(zhì)的燃燒性能。,所謂,氧指數(shù),（,Oxygen Index, OI,），,是指在規(guī)定的試驗條件下，試樣在氧氮混合氣流中，維持平穩(wěn)燃燒（即進(jìn)行有焰燃燒）所需的最低氧氣濃度，以氧所占的體積百分?jǐn)?shù)的數(shù)值表示（即在該物質(zhì)引燃后，能保持燃燒,50,mm,長或燃燒時間,3,min,時所需要的氧、氮混合氣體中最低氧的體積百分比濃度）。,氧指數(shù)越高,難燃性越好,.,以氧指數(shù)作為判斷材料在空氣中與火焰接觸時

38、燃燒的難易程度非常有效。一般認(rèn)為，,OI27,的屬易燃材料,27,OI32,的屬可燃材料,OI,32,的屬難燃材料。,(3),UL,黃卡,UL,是英文美國安全檢測實驗室（,Underwriter Laboratories Inc.,）,的簡寫,是作為第三者的立場對工業(yè)制品的安全性進(jìn)行評價的美國的一家非營利團(tuán)體。在美國，幾乎所有的全部州政府都對電氣制品賦予了必須取得,UL,認(rèn)定的義務(wù)，事實上它已成為美國事實上的通用標(biāo)準(zhǔn)。,UL,是一個具有世界知名度的獨立的、非營利的、為公共安全做試驗的專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)。,雖然成為,UL,對象、有種類繁多的試驗科目，并且其,UL,進(jìn)行的試驗方法和規(guī)格也多種多樣，但是其

39、服務(wù)大致分為以下,4,種：,1.,對最終制品的列名服務(wù)（,Listing,）。,這是針對象個人電腦等消費者直接使用的產(chǎn)品所進(jìn)行的服務(wù)。,UL,對制品的安全性進(jìn)行檢查，如果試驗合格，則向外界發(fā)布該制品已通過,UL,的安全認(rèn)定，并允許該制品標(biāo)注,UL,的認(rèn)定標(biāo)記。,2.,是對部件或材料的認(rèn)可服務(wù)（,Recognition,）。,所謂部件，就是指不被單獨使用的制品，例如印刷電路板、變壓器等。部件試驗合格時，向外界發(fā)布該制品已通過,UL,的安全認(rèn)定，并允許該制品標(biāo)注,UL,的認(rèn)定標(biāo)記。對于材料，則有些不同，是要通過判定材料的性能來劃分品級。比如塑料材料的燃燒性按照,UL94,的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，這相當(dāng)于認(rèn)

40、可服務(wù)。,3.,分類服務(wù)（,Classification,）。,除了評價是否符合,UL,標(biāo)準(zhǔn)以外，還評價是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)及海外標(biāo)準(zhǔn)。合格時，對外發(fā)布制品已通過認(rèn)定，并允許制品使用認(rèn)定標(biāo)記。,4.,已列名和認(rèn)可的制品或部件還將接受不定期的抽查，考核所生產(chǎn)的制品是否與,UL,評價時的結(jié)果相同。這種服務(wù)叫做成果追蹤服務(wù)（,Follow up,）。,黃卡（數(shù)據(jù)單）,所謂黃卡就是在接受上述認(rèn)可時、在,UL,注冊的材料或部件的數(shù)據(jù)單。這些數(shù)據(jù)匯集而成的小冊子稱做黃皮書。黃卡可以從,UL,或生產(chǎn)廠家郵寄索取，但現(xiàn)在可以從,UL,網(wǎng)頁直接查閱，可以說是非常方便。,數(shù)據(jù)檢索,UL-IQ,頁面,(,English

41、) http:/data.,ul,.com/,iqlink,/,UL94,儀器和部件用塑料材料的燃燒性測試,UL746-,塑料材料的耐燃性, 熱老化性, 電氣性能等的長期評價測試規(guī)范,分:,A, B, C, D, E,等小類,e.g:,UL746E,聚合材料,-,工業(yè)層壓板纖維纏繞管硫化纖維及印制板用材料。,(4)耐電弧,(,D495),是,ASTM D495,固體絕緣材料高電壓,低電流,耐電弧,(,High-voltage, low-current, dry arc resistance ),試驗的簡稱,系將具有,12500,V,電壓,逐步增加電流,(1040,mA,),的兩電極棒置于試樣上

42、面,會在兩電極棒之間產(chǎn)生電火花,并直到電火花消失的時間,.,測試試樣標(biāo)準(zhǔn)厚度為,3,mm.,根據(jù)耐電弧時間評定材料的性能等級,(,PLC, Performance Level Class),(5)比較碳跡指數(shù),(,CTI),是絕緣材料比較炭化痕跡指數(shù),(,Comparative Tracking Index ),的簡稱,又稱耐漏電痕跡指數(shù)（,CTI,）,測試時將試樣置于電極棒下,以每,30,秒滴下,0.1%,NH4Cl,電解液一滴,能忍受,50,滴電解液后才發(fā)生炭化痕跡,(,燃燒或電流突然放大,),時的電壓數(shù)表示,.,按照耐壓值從,0,到,5,進(jìn)行分級。數(shù)字越小，耐漏電性越高。,測試樣品標(biāo)準(zhǔn)厚

43、度為,3.2,mm.,CTI,是確定,PCB,連接器以及其他電子部件漏電間距的一個重要參數(shù),.,電子產(chǎn)品一般都應(yīng)表明其,CTI,值,在未規(guī)定的場合,對,PCB,其,CTI,亦應(yīng)大于,175;,對其他部件,應(yīng)大于,100.,(6)高壓電弧碳跡速率指數(shù),(,HVTR),HVTR,是,High-voltage arc-tracking rate,的簡稱,系在,5200,V,電壓下,單位時間內(nèi)試樣在移動電極棒下產(chǎn)生電弧炭化痕跡的距離,試樣標(biāo)準(zhǔn)厚度為,3.2,mm.,(7)熱點火,(,HWI),HWI,是,Hot Wire Ignition,的簡稱,系試樣受電熱絲加熱后,直到被發(fā)熱點著所需要的時間,.,

44、(8),高電流電弧點火,(,HAI),測試固體絕緣材料受電弧加熱后,直到引燃時的所需要的電弧數(shù),是,high-current arc ignition,的簡稱,.,(9),抗高壓電弧點火,(,HVAR),測試材料受高電壓,低電流,電弧加熱后,直到引燃所需要的時間,是,high-voltage resistance to ignition,的簡稱,.,(10) PTI (,保證耐漏電起痕指數(shù)),Proof tracking index,的縮略語。試驗方法本身與,CTI,相同。目前，對每一個耐壓值從,0,到,5,進(jìn)行分級。,PTI,與,CTI,的不同之處在于：,CTI,改變施加的電壓，求得材料的最

45、大耐壓值，從而決定起痕指數(shù)。而,PTI,所試驗的電壓是一個點，只表示該點是否能耐受住電壓。換言之，假設(shè),PTI,為,150,V,，,則說明該材料的漏電起痕性能耐受到,150,V,，,而且實際中可能比該值還高。另一方面，由于,CTI,求的是最大耐壓值，不會具有大于標(biāo)注值的實力。,用語,含義,說明,Color,顏色,NC,為天然色（無著色的顏色）,BK,為黑色,ALL,為全部顏色。,Min. Thick.,試片最小厚度,單位為,mm,。,在上述黃卡中，試片厚度為,3,mm,時，難燃性為,5,VA,。,試片厚度為,1,mm,時，難燃性為,5,VB,。,Flame Class,難燃性,根據(jù),UL94,

46、標(biāo)準(zhǔn)判定材料的難燃性水平。按照,HB,、,V-2,、,V-1,、,V-0,的順序，難燃性依次增大。一般說的難燃材料指的是,V-0,。,除了傳統(tǒng)的評價方法之外，還設(shè)定了上一級的,5,V,評價。作為定位，難燃性順序依次為,V-0,、,5VB,、,5VA,。,由于,5,V,評價的試驗方法與傳統(tǒng)相比有些不同，所以卡中象,“,V-0,、,5VA,”,那樣就表示進(jìn)行了兩個試驗。,難燃性,HB, V-2 V-1 V-0 ,5VB 5VA,RTI,相對保證溫度,也叫“相對溫度指數(shù)”,是,UL,保證材料使用的最高溫度。單位為,。有時也只標(biāo)注為,TI,（,保證溫度）。,Elec,表示對于電氣特性的,TI,；,im

47、p,表示有沖擊負(fù)荷時的,TI,；,str,表示靜態(tài)下的,TI,。,IEC,國際電氣化標(biāo)準(zhǔn)會議,是電氣領(lǐng)域中的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。相當(dāng)于非電氣領(lǐng)域的,ISO,、,通信領(lǐng)域的,ITU,。,用語,含義,說明,GWIT,灼熱絲發(fā)火溫度,是,Glow wire ignition,temparature,的縮略語，是,IEC,規(guī)定的燃燒性指標(biāo)之一。,GWFI,灼熱絲燃燒指數(shù),是,Glow wire flammability index,的縮略語，是,IEC,規(guī)定的燃燒性指標(biāo)之一。,PTI,保證耐漏電起痕指數(shù),Proof tracking index,的縮略語。試驗方法本身與,CTI,相同。目前，對每一個耐壓值

48、從,0,到,5,進(jìn)行分級。,PTI,與,CTI,的不同之處在于：,CTI,改變施加的電壓，求得材料的最大耐壓值，從而決定起痕指數(shù)。而,PTI,所試驗的電壓是一個點，只表示該點是否能耐受住電壓。換言之，假設(shè),PTI,為,150,V,，,則說明該材料的漏電起痕性能耐受到,150,V,，,而且實際中可能比該值還高。另一方面，由于,CTI,求的是最大耐壓值，不會具有大于標(biāo)注值的實力。,IEC:BP,IEC,版球壓溫度,IEC,制定的標(biāo)準(zhǔn)之一。除了少數(shù)裝置與通常的球壓溫度不同之外，其它裝置基本相同。,(11),閃點 (,flash point),閃點：可燃液體能揮發(fā)變成蒸氣，跑入空氣中。溫度升高，揮發(fā)加

49、快。當(dāng)揮發(fā)的蒸氣和空氣的混合物與火源接觸能夠閃出火花時，把這種短暫的燃燒過程叫做閃燃，把發(fā)生閃燃的最低溫度叫做,閃點,。閃點分為開杯和閉杯兩種。,從消防觀點來說，液體閃點就是可能引起火災(zāi)的最低溫度。,閃點越低，引起火災(zāi)的危險性越大,(12),燃點,燃點：不論是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的可燃物質(zhì)，如與空氣共同存在，當(dāng)達(dá)到一定溫度時，與火源接觸就會燃燒，移去火源后還繼續(xù)燃燒。這時，可燃物質(zhì)的最低溫度叫做燃點，也叫做著火點。,一般液體燃點高于閃點，易燃液體的燃點比閃點高,15,。,自燃 (,self-ignition),自燃：在通常條件下，一般可燃物質(zhì)和空氣接觸都會發(fā)生緩慢的氧化過程，但速度很慢，析出的熱量

50、也很少，同時不斷向四周環(huán)境散熱，不能像燃燒那樣發(fā)出光。如果溫度升高或其他條件改變，氧化過程就會加快，析出的熱量增多，不能全部散發(fā)掉就積累起來，使溫度逐步升高。當(dāng)?shù)竭_(dá)這種物質(zhì)自行燃燒的溫度時，就會自行燃燒起來，這就是自燃。使某種物質(zhì)受熱發(fā)生自燃的最低溫度就是該物質(zhì)的自燃點，也叫自燃溫度。,在自燃溫度時，可燃物質(zhì)與空氣接觸，不需要明火的作用就能發(fā)生燃燒。自燃點不是在一個固定不變的數(shù)值，它主要取決于氧化時所析出的熱量和向外導(dǎo)熱的情況?？梢姡环N可燃物質(zhì)，由于氧化條件不同以及受不同因素的影響，有不同的自燃點。,自燃可分兩種情況。由于外來熱源的作用而發(fā)生的自燃叫做,受熱自燃,；某些可燃物質(zhì)在沒有外來熱

51、源作用的情況下，由于其本身內(nèi)部進(jìn)行的生物、物理或化學(xué)過程而產(chǎn)生熱，這些熱在條件適合時足以使物質(zhì)自動燃燒起來，這叫做,本身自燃,。,本身自燃和受熱自燃的本質(zhì)是一樣的，只是熱的來源不同，前者是物質(zhì)本身的熱效應(yīng)，后者是外部加熱的結(jié)果。物質(zhì)自燃是在一定條件下發(fā)生的，有的能在常溫下發(fā)生，有的能在低溫下發(fā)生。本身自燃的現(xiàn)象說明，這種物質(zhì)潛伏著的火災(zāi)危險性比其他物質(zhì)要大。在一般情況下，能引起本身自燃的物質(zhì)常見的有植物產(chǎn)品、油脂類、煤及其他化學(xué)物質(zhì)。如磷、磷化氫是自燃點低的物質(zhì)。,6.,光學(xué)性能 (,Optical),(1),透光率,(,light transmission),當(dāng)光線照射一個透光體時，透過光量

52、（,F,）,和投射光的總量（,F,0,）,的比值叫做透光率,(,T),，,公式如下：,T=F/F,0,透光率的倒數(shù)就是阻光率（,O,），,即,O=1/T=F,0,/F,物體的透光率總是小于,1,的，因為沒有完全透明的物體。而阻光率會很大，如透光率為,1%,那么阻光率為,100,。,測試方法,:,ASTM D1003,(2),霧度,(,Haze),一束平行光束入射某介質(zhì)（如透明塑料）時，由于物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的不均勻性；表面缺陷，內(nèi)部組織的不均勻，氣泡和雜質(zhì)存在等，光束就會改變方向（擴(kuò)散和偏折），產(chǎn)生的部分雜亂無章光線稱,散射光,。,國際上規(guī)定用透過試樣而偏離入射光方向的散射光通量與透射光通量之比用百

53、分?jǐn)?shù)來表示，這就是所謂,霧度,。霧度大的試樣給人的感覺將更加模糊。,測試方法,:,ASTM D1003,(3),黃變指數(shù),:,抗,UV,(yellowness),高分子材料,尤其是分子結(jié)構(gòu)中含較多不飽和鍵或苯環(huán)的高聚物,在經(jīng)受太陽光照射后,其分子中的不飽和鍵由于吸收光能被激發(fā)而發(fā)生特定的反應(yīng),產(chǎn)生顯黃色的化學(xué)基團(tuán),因而使材料變黃,該過程稱為黃變,(,yellowing).,黃變指數(shù)可以反映材料的抗,UV,性能, 越小, 抗,UV,性能越好.,測試方法,:,ASTM D1925,(4),折射率,雙折射率,(,refractive index),光的折射現(xiàn)象：在兩種介質(zhì)的交界處,光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時,傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。,折射率,:,光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時,入射角,i,的正弦跟折射角,r,的正弦之比,n,叫這種介質(zhì)的折射率。,n=,sini,/,sinr,任何一種介質(zhì)的折射率都大于,1,光線在任何介質(zhì)中的傳播速度都比它在真空中的速度慢。,對于各向同性的材料,只有一個折射率。但各向異性材料,可測得一個最大值和一個最小值，兩值之差則為雙折射率。,測試方法,:,ASTM D542,