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塑膠材料-《3小時讀通基礎機械設計》

塑膠材料是以石油為主要原料的高分子材料總稱,它因具有下列特性,而被廣泛使用:比金屬輕、具優異的耐腐蝕性、不需要鍍膜等表面處理。塑膠材料的性質大致分為:加熱會軟化的熱塑性,以及加熱會硬化的熱固性。

P115-圖18

塑膠材料的種類

常用的熱塑性樹脂有下列幾種:用於塑膠袋與保鮮膜的聚乙烯(PE),用於家電零件與食品容器的聚丙烯(PP),用於隔板、托盤以及家電外殼的聚苯乙烯(PS),具有優異的透明度而用於容器、水槽與隱形眼鏡的聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA,又稱為丙烯酸樹脂),用於水管、接頭與軟管,且因含氯而必須避免焚燒的聚氯乙烯(PVC),用於寶特瓶、隔板與膜的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等。

我們把提升了常用樹脂的拉伸強度、彎曲強度、耐衝擊性等機械性質,而運用於工業的材料,稱為工程塑膠。

熱塑性的工程塑膠有下列幾種:用於齒輪、軸承與凸輪等機械元件,而且又稱為尼龍的聚醯胺(PA)、聚縮醛(POM)、聚碳酸酯(PC),以及具有拉伸強度與最高耐熱性的聚醚醚酮(PEEK)。

熱固性的工程塑膠有下列幾種:用於電子元件與機械元件的酚醛樹脂(PF), 用於化妝品容器與照明器具的尿素甲醛樹脂(UF),絕緣性優異而用於電子迴路基板與IC 的密封劑、接著劑、塗料的環氧樹脂(EP)。

工程塑膠不只具有拉伸強度、彎曲強度與耐衝擊性,耐熱性也被強化了,因此就算在某種程度的高溫環境下,也不會立刻變形。

複合材料

此處所介紹的塑膠材料,強度不會隨拉伸方向改變,這種強度與拉伸方向無關的材料稱為等向性材料。相反地,與木材一樣具有纖維方向的材料,拉伸方向若與纖維方向相同則強度較高,若垂直則強度沒那麼高,這種材料稱為非均向性材料,必須根據承受負荷的方向來掌握各部位的應力。

P117-圖20

利用纖維來強化的塑膠材料,稱為纖維強化塑膠(FRP:Fiber Rainforced Plastics)。而拉伸強度、耐熱性、耐燃性與絕緣性皆優異的玻璃纖維與樹脂組合成的玻璃纖維強化塑膠(GFRP),則廣泛用於電子元件、汽車、船舶、醫療與電信相關構件的防護罩。

P118-圖21

沒想到塑膠有那麼多種類!

尤其是複合材料,為了讓飛機既輕巧又堅固,人們做了許多研究呢!中型客機波音787 有一半以上的機體使用了碳纖維強化塑膠。由於碳纖維的比重只有鐵的四分之一,強度卻有十倍,所以輕量化的效果比鋁好很多。

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本文出自世茂出版《3小時讀通基礎機械設計》

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