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Stanyl®的热性能

Stanyl材料的耐热性能与高温材料PPS,聚砜类,PEI 和LCP类似,要优于人们熟悉的普通工程塑料如聚酰胺6、66和聚酯。Stanyl从这些材料中脱颖而出,原因在于其在宽广温度范围内的优异机械性能。对于今日的高技术领域而言,材料在宽广范围内的性能表现通常是非常关键的因素。

在采用热塑性塑料设计时,在一定的环境条件下材料的性能需要达到部件要求的临界设计标准。当温度升高时多种性能会出现下降,并会产生热老化现象。因此,对于在高温下使用的部件,应考虑到高温下持续和/或短期工作的性能。

短期热性能
材料短期热性能用其高温下刚度和强度水平来表示,例如100°C至290°C间的高温。在设计时,应将高温下的刚度/强度作为临界水平考虑,因为通常室温下测得的刚度/强度通常比高温时要高很多(即使在吸湿之后)。


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弯曲模量 — 温度
T熔融点温度与热变形温度(HDT)则从另一个角度很好的诠释了在一定负荷下的耐峰值温度性能。HDT的定义是,在一定负荷下,试样棒变形到一定程度时的温度,HDT与高温下的刚性有关。由于Stanyl材料在高温下极好地保持刚性,其未加强型产品的HDT额定为190°C(375ºF),加强型产品为290°C(555ºF),要明显高于其它工程塑料或高性能材料。

Stanyl与LCP材料的HDT比较


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长期热性能
对于设计人员来说,了解终端产品的性能水平和在产品到达使用寿命期限时材料的性能水平非常重要,这经常意味着材料必须暴露在有氧环境中加热数千个小时。这种耐热性能或空气老化性能,可采取几种不同方式表示。可以选择在室温或高温下测试不同参数,诸如强度、刚度、抗冲击强度和断裂伸长率等,来表示经过长时间热老化后材料性能。

测量结果又可以采取不同方式表达:通过保持水平这一相对方法,或持续使用温度和相对温度指数等相对性能,或以绝对方式表达,采用绝对实际工作(ARO)值概念,显示所测量特性的绝对值,例如在150°C下经数千小时老化后在150°C (300ºF)时的绝对值。

根据ARO原理,热塑性塑料的定位.


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在汽车工业中经常使用持续使用温度(CUT)作为一个选择标准。其定义为,在一定时间内,通常为500,1000, 5000,10000或20000小时内,某一给定机械性能,通常是拉伸强度或抗冲击强度,降低50%时的温度。刚度和拉伸伸长率不能用于测量CUT,因为刚度只在热老化后增加,而所有材料的拉伸伸长率都会急剧下降,下降程度无区别。30%玻璃纤维加强型Stanyl材料经5000小时的CUT为175°C;在175°C下经5000小时老化后拉伸强度下降50%。不同老化时间的不同CUT见下表所示。

Stanyl和竞争性聚酰胺(30%-33%玻璃纤维加强型)材料在升温时测得的耐热老化性(由CUT和ARO概念表示)以及刚性


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E&E工业广泛使用UL给出的相对温度指数(RTI)。该指数在某种意义上可以认为是60,000至100,000小时间的极长半衰期范围的CUT值。热稳定型30%玻璃纤维加强型Stanyl材料的RTI值为140°C (280ºF)。

热老化后的绝对实际工作值为设计人员提供了不同材料间更加真实的比较。绝对实际工作值克服了CUT和RTI原理的主要缺点,后两者实际上只考虑了特性的保持比例,并且在经老化试验后对那些特性的测量都在室温下进行。如果某些材料的特性本身较低但保持较好,例如PPS(见下图),在CUT原理下,等级要高于其它特性本身较好但下降较快的材料。而在热老化后,后者测得的绝对值要优于前者。

另外,CUT基于室温下测量的特性,而关键的设计往往需要在高温下工作。

Stanyl和竞争性热塑性塑料在150°C下经热老化后在23°C时的拉伸强度


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在上表和下图中表示的ARO原理,显示在150°C(300ºF)下经热老化后Stanyl材料要优于PA66,PPA 和PPS。

Stanyl和竞争性热塑性塑料在150°C下经热老化后,在实际工作温度(150°C)时拉伸强度的绝对水平


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