工程塑料的热导率、比热容、线膨胀系数

pc料热膨胀系数
摘要：
一、前言
二、pc材料的介绍
1.定义
2.特性
三、热膨胀系数的概念
1.定义
2.影响因素
四、pc料热膨胀系数的计算方法
五、pc料热膨胀系数的具体数值
六、热膨胀系数对pc材料性能的影响
1.机械性能
2.热性能
七、结论
正文：
一、前言
pc材料，即聚碳酸酯，是一种广泛应用于各个领域的工程塑料。

了解其热膨胀系数对于研究其在不同环境下的性能变化具有重要意义。

二、pc材料的介绍
1.定义
pc材料，全称为聚碳酸酯，是一种无定形、透明、耐冲击的热塑性工程塑料。

2.特性
pc材料具有优良的机械性能、光学性能、热稳定性、耐化学腐蚀性和阻燃性能。

三、热膨胀系数的概念
1.定义
热膨胀系数是指材料在温度变化时，其长度或体积相对于温度变化的比例变化率。

2.影响因素
热膨胀系数的数值受材料本身的性质、化学结构和生产工艺等因素的影响。

四、pc料热膨胀系数的计算方法
由于pc材料的特殊性，其热膨胀系数的计算方法与其他材料有所不同，通常需要通过实验测定。

五、pc料热膨胀系数的具体数值
根据实验数据，pc材料的热膨胀系数一般在10^-5至10^-4 1/℃之间。

六、热膨胀系数对pc材料性能的影响
1.机械性能
热膨胀系数对pc材料的机械性能影响显著，如冲击强度、弯曲强度和弹性模量等。

2.热性能
热膨胀系数对pc材料的热性能也有影响，如热变形温度、玻璃化转变温度等。

什么是线膨胀系数一般指由于外界温度、压力（主要指温度）变化时，物体的线性尺寸随温度、压力（主要指温度）的变化率。

如铁温度每升高1度，长或宽或高尺寸增加12X10^-6，即增加0.0012%。

对应地还有体膨胀系数，即物体的体积随温度的变化率。

对于各向同性的物体，线膨胀系数较小时，体膨胀系数是线膨胀系数的3倍略多一点。

金属材料线膨胀系数的测量线膨胀系数在数值上等于当温度升高1℃时固体材料单位长度的伸长量。

对于不同的物质,线膨胀系数不同。

一般来说,塑料的线膨胀系数较大,金属的次之,熔凝石英的较小。

常见几种材料的线膨胀系数的数量级物质在一定的温度和压力下具有一定的体积。

温度变化时，物质的体积亦相应地变化。

物质的体积随温度升高而增大的现象称为热膨胀。

物质的热膨胀是由于构成物质的原子间的平均距离随温度升高而增大造成的。

物质的热膨胀性质与物质的结构、键型、键力、比热容、熔点等密切相关。

因此，不同的物质或者组成相同结构不同的物质，具有不同的热膨胀性质，常用体积膨胀系数这一物理量来表征物质的不同热膨胀性质。

固体材料在一维方向上的热膨胀伸长称为线膨胀，用线膨胀系数来描述不同物质的线膨胀特性。

物体的热膨胀性质反映了材料本身的属性，测量材料的线膨胀系数，不仅对新材料的研制具有重要意义，而且也是选用材料的重要指标之一。

在工程结构设计（如桥梁、铁路轨道、电缆工程等）、机械和仪表的制造、材料的加工和焊接等过程中都必须考虑材料的热膨胀特性。

材料的热膨胀特性也有许多有利方面的应用，如液体温度计、喷墨打印机等等。

在测量材料线膨胀系数的常用方法中，关键是测量材料受热膨胀后的微小长度伸长量。

这一微小长度变化量用一般的长度测量仪器很难测准，一般需要采用放大测量方法、借助测微装置或仪器来测量，如光杠杆光学放大法、千分尺螺旋放大法、光学干涉法等。

本实验采用非电量电测法通过霍尔位移传感器测量微小的长度变化。

【预习提示】1．什么是线膨胀系数？测量线膨胀系数需要测量哪些相关物理量？2．霍尔位移传感器的基本工作原理是什么？3．什么是定标？4．怎样设计测量数据记录表？【实验目的】1．掌握测量线膨胀系数的基本原理。

一般材料的热膨胀系数热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion，简称CTE）是一种衡量材料在温度变化下长度变化的物理性质，通常用于工程和材料科学中的热应力分析和设计。

热膨胀系数的定义是材料在单位温度变化下的长度变化与原始长度的比值。

它通常由单位温度变化对应的线性热膨胀的长度变化与起始长度的比值表示。

热膨胀系数可以是正值、负值或零值，这取决于材料的热性质。

正值表示材料在加热时会膨胀，负值表示在加热时会收缩，零值表示材料在温度变化时不发生体积变化。

不同材料的热膨胀系数存在很大差异。

以下是一些常见材料的热膨胀系数范围：1.金属材料：-铝：23.1×10^(-6)/°C-铜：16.5×10^(-6)/°C-钢铁：10.8-13.0×10^(-6)/°C-钠：71×10^(-6)/°C2.陶瓷材料：-石英：0.55×10^(-6)/°C-石墨：8.1×10^(-6)/°C-球墨铸铁：10.4×10^(-6)/°C-高纯度氧化铝陶瓷：7-10×10^(-6)/°C3.聚合物材料：-聚乙烯：100-200×10^(-6)/°C-聚丙烯：100-200×10^(-6)/°C-聚氯乙烯：70-190×10^(-6)/°C-聚四氟乙烯（PTFE）：120-200×10^(-6)/°C需要注意的是，材料的热膨胀系数不仅与材料的种类有关，还与温度的变化范围和使用条件有关。

热膨胀系数通常以线性近似表示，即在一定温度范围内认为热膨胀系数是恒定的。

在实际工程中，需要注意考虑温度变化对材料性能和结构稳定性的影响。

热膨胀系数的知识在工程设计和材料选择中非常重要。

工程塑料的热导率低、导热性较差。

热导率一般约为0.22W/(m·K)，是铜的万分之六，不到钢铁材料的百分之一，是优良的绝热、保温材料。

热导率随温度升高变化不大，结晶型塑料的热导率随温度升高有所下降。

工程塑料的比热容比金属及无机材料大，一般为1-2kj/(kg·K），是钢铁材料的2-4倍。

工程塑料的线膨胀系数比金属和陶瓷大，是金属材料的3-10倍，因此，工程塑料制品容易因温度变化而影响尺寸的稳定性。

线膨胀系数随温度的升高而增大，但不是线性关系。

表1-3列出了工程塑料的热性能。

表1-4列出了一些工程塑料的线膨胀系数。

表1-3塑料的热性能
表1-4工程塑料的线膨胀系数。

1.热性能工程塑料的热性能包括与热传导有关的物理量，如热导率、比热容、线膨胀系数;与相态变化有关的性能，如玻璃化转变沮度、熔点;与耐热性有关的性质.如热变形沮度、维卡软化点;与燃烧有关的性质，如阻嫩性、燃烧速率。

热导率、比热容、线脚胀系数工程塑料的热导率低、导热性较差。

热导率一般约为0.22W /(m"K)，是铜的万分之六，不到钢铁材料的百分之一，是优良的绝热、保沮材料。

热导率随twL度升高变化不大，结晶型塑料的热导率随沮度升高有所下降。

工程塑料的比热容比金属及无机材料大，一般为1一2峥/(kg-K),是钢铁材料的2一4倍。

工程塑料的线形胀系数比金属和陶瓷大，是金属材料的3一10倍，因此，工程塑料制品容易因温度变化而影响尺寸的稳定性。

线膨胀系数随沮度的升高而增大，但不是线性关系。

生硬的文字也许让人云里雾里，小编在此总结一下。

关于工程塑料的特性，我们比较常说的就是耐高温，那么这个性能指标就应该从热变形温度里观察了。

当然维卡软化点也是可以的。

另外对工程塑料的评级还有一个是否防火，防火则是其燃烧性能，这一点直接看产品是否有UL94即可。

2.电性能继热性能后，小编今天为大家讲解一下什么是塑料的电性能。

塑料的电性能包括电阻率、介电强度、相对介电常数，介电损耗角正切等与电有关的性能，统称为电性能。

那么电性能实际上有什么应用呢？下面举几个例子给大家看看，想必一下就懂了电机，需要选择介电强度高，介电损耗小的绝缘材料；电容器，必须用介电损耗小二介电常数尽量大的材料绝缘部件，需要选电阻率高的材料消除去静电，材料要有较低的电阻率电气材料根据使用电场的高低分为弱电材料和强电材料。

用于通信设备、各种民用电子设备、家电、高频绝缘、印制电路等的电子材料属弱电材料;用于变压器、电动机、发电机等电器及电力输送线路的材料为强电材料。

弱电材料的主要电性能指标是介电常数和介质损耗角因数;强电材料主要应满足绝缘性、耐电压和长期使用性能。

复合材料线胀系数
复合材料的线膨胀系数是指复合材料在温度升高时，其长度的变化率。

这个系数用于描述复合材料在温度变化时如何响应并改变其尺寸。

具体来说，线膨胀系数的计算公式为：α = ΔL / (L ΔT) 10^6，其中，α是线膨胀系数，ΔL是样品在温度变化ΔT时的长度变化量，L是样品的初始长度。

复合材料的使用能带来更大的设计灵活性，在尾门的线条和角度上有更多可能。

对于塑料产品来说，线胀系数是指温度升高1℃时，每1cm的塑料伸长的厘米数。

若表示塑料在某一温度区间的线胀特性时，就称为平均线胀系数。

复合材料的线膨胀系数因材料种类、制造工艺和使用环境而异，因此在实际应用中需要对其进行测量和评估，以确保其性能和安全性。

•聚碳酸酯（PC）的性能聚碳酸酯（PC）是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，这些基团可以是芳香族，可以是脂肪族，也可以两者皆有。

双酚A型PC是最重要的工业产品。

双酚A型PC是一种无定形的工程塑料，具有良好的韧性、透明性和耐热性。

碳酸酯基团赋予韧性和耐用性，双酚A基团赋予高的耐热性。

而PC的一些主要应用至少同时要求这两种性能。

表2-30列出了通用级聚碳酸酯的性能。

表2-30 通用级聚碳酸酯的性能力学性能聚碳酸酯的缺点是耐疲劳强度较低，耐磨性较差，摩擦因数大。

聚碳酸酯制品容易产生应力开裂，内应力产生的原因主要是由于强迫取向的大分子间相互作用造成的。

如果将聚碳酸酯的弯曲试样进行挠曲并放置一定时间，当超过其极限应力时便会发生微观撕裂。

在一定应变下发生微观撕裂时间与应力之间的关系依赖于聚碳酸酯的平均相对分子质量。

如果聚碳酸酯制品在成型加工过程中因温度过高等原因发生分解老化，或者制品本身存在缺口或熔接缝，以及制品在化学气体中使用，那么，发生微观撕裂的时间将会大大缩短，其极限应力值也将大幅度下降。

热性能聚碳酸酯的耐热性较好，未填充聚碳酸酯的热变形温度大约为130℃，玻璃纤维增强后可使这个数值再增加10℃。

长期使用温度可达120℃，同时又具有优良的耐寒性，脆化温度为-100℃。

低于100℃时，在负载下的蠕变率很低。

聚碳酸酯没有明显的熔点，在220-230℃呈熔融状态。

由于其分子链刚性大，所以它的熔体粘度较高。

电性能聚碳酸酯由于极性小，玻璃化转变温度高，吸水率低，因此具有优良的电性能。

表2-31列出了通用级聚碳酸酯的电性能。

表2-31 通用级聚碳酸酯的电性能耐化学药品性能聚碳酸酯对酸性及油类介质稳定，但不耐碱，溶于氯代烃。

PC有较好的耐水解性，但长期浸入沸水中易引起水解和开裂，不能应用于重复经受高压蒸汽的制品。

PC易受某些有机溶剂的侵蚀，虽然它可以耐弱酸、脂肪烃、醇的水溶液，但可以溶解在含氯的有机溶剂中。