प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध: बुनियादी सिद्धांतों से लेकर व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक

प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध विभिन्न तापमान वातावरणों में उनकी भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक स्थिरता को मापने का मुख्य संकेतक है, जो सीधे तौर पर सामग्रियों की अनुप्रयोग सीमा निर्धारित करता है। क्या प्लास्टिक विशिष्ट तापमानों पर स्थिर प्रदर्शन बनाए रख सकता है, यह सामग्री चयन का प्रमुख आधार है, चाहे वह दैनिक पेय कप हों या अंतरिक्ष शटल के उच्च-तापमान प्रतिरोधी घटक। प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध के सार, मूल्यांकन प्रणाली और प्रभावित करने वाले कारकों की गहरी समझ उत्पाद डिजाइन, प्रक्रिया अनुकूलन और सुरक्षित उपयोग के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

1、 प्लास्टिक तापमान प्रतिरोध की बुनियादी अवधारणाएँ और मूल्यांकन संकेतक

प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध एक एकल संख्यात्मक मान नहीं है, बल्कि एक व्यापक विशेषता है जो कई आयामों को कवर करती है, जो तापमान परिवर्तन के तहत सामग्रियों के व्यवहार को दर्शाती है।

कोर मूल्यांकन सूचकांक प्रणाली

प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध को मापने के लिए उद्योग में आमतौर पर निम्नलिखित संकेतकों का उपयोग किया जाता है:

गर्म विरूपण तापमान (एचडीटी): वह तापमान जिस पर कोई पदार्थ निर्दिष्ट भार (आमतौर पर 1.82MPa या 0.45MPa) के तहत 0.25 मिमी विरूपण से गुजरता है, जो अल्पकालिक ताप प्रतिरोध को दर्शाता है। सामान्य प्लास्टिक एचडीटी अधिकांशतः 60-100 ℃ पर होता है, जैसे पीपी लगभग 100 ℃ (0.45MPa) पर; इंजीनियरिंग प्लास्टिक आमतौर पर 120 ℃ से अधिक होता है, जैसे पीए66 सुदृढीकरण ग्रेड 250 ℃ तक पहुँच जाता है; तिरछी जैसे विशेष प्लास्टिक 315 ℃ तक पहुँच सकते हैं।

विकैट मृदुकरण बिंदु (वीएसटी): वह तापमान जिस पर 1 मिमी² इंडेंटर किसी विशिष्ट भार (50N या 10N) के अंतर्गत किसी पदार्थ में 1 मिमी गहराई तक प्रवेश करता है, जो कम गति लोडिंग के वास्तविक परिदृश्य के अधिक निकट होता है। पीवीसी का विकैट मृदुकरण बिंदु लगभग 75-85°C होता है, जबकि पीसी का 140-150°C तक पहुँच जाता है।

निरंतर उपयोग तापमान (काटना): वह उच्चतम तापमान जिस पर किसी सामग्री की दीर्घकालिक उपयोग (आमतौर पर 10000 घंटे) के बाद प्रदर्शन अवधारण दर 50% से कम नहीं होती है, जो व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए सबसे निकटतम संकेतक है। पीई का निरंतर उपयोग तापमान 60-80 ℃ है, पीपीएस 200-220 ℃ है, और पीआई 260 ℃ से अधिक तक पहुँच सकता है।

भंगुर तापमान: वह तापमान जिस पर कोई पदार्थ अपनी कठोरता खो देता है और कम तापमान पर भंगुर विखंडन से गुजरता है, जो उसकी निम्न-ताप सहनशीलता को मापता है। पीई का भंगुरता तापमान -70 डिग्री सेल्सियस या उससे कम होता है, जबकि पीएस का तापमान लगभग -20 डिग्री सेल्सियस होता है, जो इसके निम्न-तापमान अनुप्रयोग को सीमित करता है।

इन संकेतकों का संयोजन में उपयोग किया जाना चाहिए: उदाहरण के लिए, पीसी का एचडीटी 130 डिग्री सेल्सियस है, लेकिन निरंतर उपयोग तापमान केवल 120 डिग्री सेल्सियस है, जो दर्शाता है कि अल्पकालिक ताप प्रतिरोध दीर्घकालिक प्रदर्शन से बेहतर है; पीटीएफई का एचडीटी केवल 120 डिग्री सेल्सियस है, लेकिन इसका निरंतर उपयोग तापमान 260 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच सकता है। इसकी स्थिर आणविक संरचना के कारण, यह दीर्घकालिक उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए उपयुक्त है।

प्लास्टिक के गुणों पर तापमान के प्रभाव तंत्र

तापमान आणविक गति अवस्था को बदलकर प्लास्टिक के गुणों को प्रभावित करता है:

निम्न तापमान क्षेत्र (टीजी से नीचे): आणविक श्रृंखलाएँ जम जाती हैं, पदार्थ काँच जैसी अवस्था में होता है, जिसमें उच्च कठोरता लेकिन उच्च भंगुरता होती है। जब तापमान भंगुरता तापमान से नीचे चला जाता है, तो आणविक श्रृंखलाएँ खंड गति के माध्यम से प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर पाती हैं, और पदार्थ के टूटने का खतरा बढ़ जाता है।

ग्लास संक्रमण क्षेत्र (टीजी के निकट): आणविक श्रृंखलाएं हिलना शुरू हो जाती हैं, और पदार्थ ग्लासी अवस्था से अत्यधिक लोचदार अवस्था में परिवर्तित हो जाता है, मापांक में तीव्र कमी (आमतौर पर 3-4 क्रम परिमाण तक) और महत्वपूर्ण आकार परिवर्तन (रैखिक विस्तार गुणांक में वृद्धि) के साथ।

गलनांक क्षेत्र (क्रिस्टलीय प्लास्टिक के लिए टीएम से ऊपर): क्रिस्टलीय संरचना विघटित हो जाती है, पदार्थ चिपचिपा हो जाता है और अपनी यांत्रिक शक्ति खो देता है। अनाकार प्लास्टिक में कोई स्पष्ट टीएम नहीं होता और वे बढ़ते तापमान के साथ धीरे-धीरे नरम होकर बहने लगते हैं।

उच्च तापमान आयुवृद्धि क्षेत्र: टीजी से ऊपर के तापमान के लंबे समय तक संपर्क में रहने से ऑक्सीडेटिव क्षरण या आणविक श्रृंखलाओं का क्रॉस-लिंकिंग होता है, जिसके परिणामस्वरूप यांत्रिक गुणों का अपरिवर्तनीय क्षरण होता है। उदाहरण के लिए, जब पेट का उपयोग लंबे समय तक 100 ℃ पर किया जाता है, तो ब्यूटाडाइन रबर चरण के ऑक्सीकरण के कारण इसकी प्रभाव शक्ति सालाना 10% -15% कम हो जाती है।

2. प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक

प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध उनकी आणविक संरचना, समग्र संरचना और बाह्य वातावरण द्वारा निर्धारित होता है, और इन कारकों को विनियमित करके इसमें काफी सुधार किया जा सकता है।

आणविक संरचना की मुख्य भूमिका

आणविक संरचना तापमान प्रतिरोध का मूलभूत निर्धारक है:

मुख्य श्रृंखला कठोरता: बेंजीन वलय और हेट्रोसायकल जैसे कठोर समूहों वाली आणविक श्रृंखलाओं में उत्कृष्ट तापमान प्रतिरोध होता है। उदाहरण के लिए, अनुकरणीय (पॉलीइमाइड) की मुख्य श्रृंखला में एक इमाइड वलय होता है और इसे 260 ℃ के तापमान पर लगातार इस्तेमाल किया जा सकता है; पीई मुख्य श्रृंखला एक लचीला कार्बन-कार्बन एकल बंध है जिसका तापमान प्रतिरोध कम होता है।

अंतराण्विक बल: ध्रुवीय समूह (जैसे एमाइड और एस्टर समूह) अंतराण्विक बलों को बढ़ाते हैं और हाइड्रोजन बंध या द्विध्रुवीय अंतःक्रियाओं के माध्यम से ऊष्मा प्रतिरोध में सुधार करते हैं। पीए66, एमाइड समूहों के कारण हाइड्रोजन बंध बनाता है, और एचडीटी, पीई से 50 °C अधिक होता है।

क्रॉसलिंकिंग डिग्री: थर्मोसेटिंग प्लास्टिक (जैसे फेनोलिक रेजिन और एपॉक्सी रेजिन) क्रॉसलिंकिंग के माध्यम से एक त्रि-आयामी नेटवर्क बनाते हैं, बिना पिघले, और समान थर्मोप्लास्टिक प्लास्टिक की तुलना में बेहतर तापमान प्रतिरोध रखते हैं। उदाहरण के लिए, क्रॉस-लिंक्ड पीई का निरंतर उपयोग तापमान साधारण पीई की तुलना में 30 डिग्री सेल्सियस अधिक होता है।

आणविक भार और वितरण: उच्च आणविक भार वाले प्लास्टिक में तापीय विरूपण (सख्त श्रृंखला उलझाव) के प्रति अधिक प्रतिरोध होता है, लेकिन अत्यधिक उच्च आणविक भार के कारण प्रसंस्करण में कठिनाइयां आ सकती हैं; संकीर्ण आणविक भार वितरण ताप स्थिरता में सुधार करने में मदद करता है।

एकत्रीकरण संरचना और योजकों का प्रभाव

क्रिस्टलीयता: क्रिस्टलीय प्लास्टिक में आमतौर पर अनाकार प्लास्टिक की तुलना में बेहतर ऊष्मा प्रतिरोध होता है क्योंकि क्रिस्टलीय क्षेत्र में आणविक व्यवस्था नियमित होती है और श्रृंखला खंड की गति का प्रतिरोध कर सकती है। उदाहरण के लिए, एचडीपीई (क्रिस्टलीयता 70%) का एचडीटी एलडीपीई (क्रिस्टलीयता 50%) की तुलना में 20 डिग्री सेल्सियस अधिक होता है; पीपी की क्रिस्टलीयता बढ़ाने के लिए न्यूक्लिएटिंग एजेंटों का उपयोग करके, इसके एचडीटी को 10-15 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया जा सकता है।

भरना और सुदृढ़ीकरण: ग्लास फाइबर और कार्बन फाइबर जैसे मजबूत सामग्री को जोड़ने से गर्मी प्रतिरोध में काफी सुधार हो सकता है। 30% ग्लास फाइबर प्रबलित पीए66, एचडीटी 80 ℃ से 250 ℃ तक बढ़ गया, फाइबर असर भार के कारण, आणविक श्रृंखला आंदोलन को सीमित करता है; मीका जैसे शीट जैसी भराव जोड़ने से रैखिक विस्तार के गुणांक को कम करके आयामी स्थिरता में सुधार हो सकता है।

स्टेबलाइजर्स: एंटीऑक्सीडेंट (जैसे बाधा-रोधी फिनोल) उच्च तापमान पर ऑक्सीडेटिव क्षरण को रोकते हैं, यूवी अवशोषक फोटोथर्मल एजिंग को कम करते हैं, और उच्च तापमान वाले वातावरण में प्लास्टिक के सेवा जीवन को बढ़ा सकते हैं। उदाहरण के लिए, 1% एंटीऑक्सीडेंट 1010 युक्त पीपी 120 डिग्री सेल्सियस पर अपने थर्मल एजिंग जीवन को 1000 घंटे से बढ़ाकर 5000 घंटे कर सकता है।

बाहरी वातावरण का सहयोगात्मक प्रभाव

भार की स्थितियाँ: उच्च तापमान पर प्लास्टिक के यांत्रिक गुण भार के प्रति संवेदनशील होते हैं, और उसी तापमान पर, उच्च भार से विरूपण जल्दी हो सकता है। उदाहरण के लिए, 0.45MPa के भार पर पोम का एचडीटी 110°C होता है, लेकिन 1.82MPa के भार पर केवल 85°C होता है।

मध्यम वातावरण: तेल और सॉल्वैंट्स जैसे माध्यमों के संपर्क में आने पर, उच्च तापमान पदार्थ की सूजन या क्षरण को तेज़ कर सकता है। उदाहरण के लिए, पीए6 पानी को अवशोषित कर लेता है और 100°C पर पानी में फूल जाता है, जिससे इसकी मज़बूती में 50% की कमी आती है, जबकि शुष्क वातावरण में इसका तापमान प्रतिरोध अधिक स्थिर होता है।

समय कारक: अल्पकालिक उच्च तापमान (जैसे भाप कीटाणुशोधन) का प्लास्टिक पर दीर्घकालिक उच्च तापमान की तुलना में कम प्रभाव पड़ता है। पीसी 130 डिग्री सेल्सियस (अल्पकालिक) पर भाप कीटाणुशोधन का सामना कर सकता है, लेकिन निरंतर उपयोग का तापमान 120 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होना चाहिए।

3、 तापमान प्रतिरोध सीमा और विभिन्न प्लास्टिक के विशिष्ट अनुप्रयोग

विभिन्न प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध काफी भिन्न होता है, जिससे -270 ℃ से 400 ℃ तक का तापमान अनुप्रयोग स्पेक्ट्रम बनता है, जो गहन ठंड से लेकर अत्यधिक उच्च तापमान तक की विविध आवश्यकताओं को पूरा करता है।

सामान्य प्लास्टिक की तापमान प्रतिरोध सीमा

सार्वभौमिक प्लास्टिक में मध्यम तापमान प्रतिरोध होता है और यह पारंपरिक वातावरण के लिए उपयुक्त होते हैं

पॉलीइथिलीन (पीई): एचडीटी 40-70 डिग्री सेल्सियस, निरंतर उपयोग तापमान 60-80 डिग्री सेल्सियस, भंगुरता तापमान -70 डिग्री सेल्सियस से -100 डिग्री सेल्सियस। कम घनत्व वाले पीई (एलडीपीई) का तापमान प्रतिरोध कम होता है, जबकि उच्च घनत्व वाले पीई (एचडीपीई) का तापमान प्रतिरोध थोड़ा बेहतर होता है क्योंकि इसमें उच्च क्रिस्टलीयता होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से कमरे के तापमान पर पैकेजिंग, पानी के पाइप आदि के लिए किया जाता है, और यह उबलते पानी के संपर्क में नहीं आ सकता।

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी): एचडीटी 100 ℃ (0.45 एमपीए), निरंतर उपयोग तापमान 100-120 ℃, भंगुरता तापमान -15 ℃ से -30 ℃। यह एकमात्र सार्वभौमिक प्लास्टिक है जो उबलते पानी को झेल सकता है और इसका व्यापक रूप से टेबलवेयर, पानी के कप और गर्म पानी के पाइप में उपयोग किया जाता है, लेकिन कम तापमान पर यह भंगुर हो जाता है और ठंडे वातावरण के लिए उपयुक्त नहीं है।

पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी): कठोर पीवीसी का उच्च तापमान प्रतिरोध 70-80 डिग्री सेल्सियस होता है, और निरंतर उपयोग तापमान 60 डिग्री सेल्सियस होता है; प्लास्टिसाइज़र के स्थानांतरण के कारण, नरम पीवीसी का तापमान प्रतिरोध कम (50 डिग्री सेल्सियस से नीचे) होता है। पाइप और तार इन्सुलेशन परतों के निर्माण में उपयोग किए जाने पर, प्लास्टिसाइज़र के अवक्षेपण को रोकने के लिए उच्च तापमान के संपर्क से बचना आवश्यक है।

पॉलीस्टाइरीन (पी.एस.): एचडीटी 70-90 ℃, निरंतर उपयोग तापमान 60 ℃, भंगुरता तापमान -20 ℃, स्पष्ट निम्न-तापमान भंगुरता। मुख्य रूप से पैकेजिंग और खिलौनों के लिए उपयोग किया जाता है, उच्च तापमान परिदृश्यों के लिए उपयुक्त नहीं है।

पेट: एचडीटी 80-100 ℃, निरंतर उपयोग तापमान 60-80 ℃, भंगुरता तापमान -40 ℃, अन्य सामान्य प्लास्टिक की तुलना में व्यापक तापमान प्रतिरोध बेहतर। घरेलू उपकरणों के आवरण और कार के अंदरूनी हिस्सों के लिए उपयुक्त, लेकिन लंबे समय तक उपयोग के लिए तापमान 80 ℃ से अधिक नहीं होना चाहिए।

इंजीनियरिंग प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध प्रदर्शन

इंजीनियरिंग प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध में उल्लेखनीय सुधार हुआ है, जिससे औद्योगिक वातावरण की आवश्यकताएं पूरी हो गई हैं

पॉलियामाइड (पीए, नायलॉन): पीए6 का एचडीटी 60-80 ℃ है, और निरंतर उपयोग तापमान 100 ℃ है; पीए66, अपनी उच्च क्रिस्टलीयता के कारण, 70-90 ℃ है और 120 ℃ के तापमान पर निरंतर उपयोग किया जा सकता है। 30% ग्लास फाइबर से प्रबलित होने के बाद, एचडीटी 200-250 ℃ तक बढ़ जाता है, और निरंतर उपयोग तापमान 150 ℃ तक पहुँच जाता है। इसका उपयोग ऑटोमोटिव इंजन परिधीय घटकों और उच्च तापमान वाले तेल पाइपों के लिए किया जाता है।

पॉलीकार्बोनेट (पीसी): एचडीटी 130-140 डिग्री सेल्सियस, निरंतर उपयोग तापमान 120 डिग्री सेल्सियस, भंगुरता तापमान -40 डिग्री सेल्सियस, ताप प्रतिरोध और प्रभाव प्रतिरोध दोनों के साथ। इसका उपयोग शिशु की बोतलों, कार हेडलाइट लैंपशेड और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के आवरणों के लिए किया जाता है, लेकिन लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण इसमें हाइड्रोलिसिस का खतरा होता है और आर्द्र वातावरण में इसका उपयोग करने से बचना चाहिए।

पॉलीऑक्सीमेथिलीन (पोम): एचडीटी 110 ℃ (1.82MPa), निरंतर उपयोग तापमान 100 ℃, उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध। गियर और बेयरिंग जैसे ट्रांसमिशन घटकों के निर्माण के लिए उपयुक्त, यह थोड़े समय के लिए शुष्क वातावरण में 120 ℃ तापमान का सामना कर सकता है।

पॉलीब्यूटिलीन टेरेफ्थेलेट (पीबीटी): एचडीटी 210-220 ℃ (प्रबलित ग्रेड), निरंतर उपयोग तापमान 140 ℃, उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन। इलेक्ट्रॉनिक कनेक्टर और कॉइल फ़्रेम के लिए प्रयुक्त, उच्च तापमान और आर्द्रता वाले कार्य वातावरण के लिए उपयुक्त।

विशेष प्लास्टिक का अत्यधिक तापमान प्रतिरोध

विशेष प्लास्टिक अत्यधिक तापमान वाले वातावरण का सामना कर सकते हैं:

पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई): एचडीटी केवल 120°C तापमान पर गर्म होता है, लेकिन इसका निरंतर उपयोग तापमान 260°C तक पहुँच सकता है, और यह अल्पावधि में 260°C तापमान को सहन कर सकता है। इसका भंगुरता तापमान -270°C है, जो इसे सबसे व्यापक तापमान सीमा वाला प्लास्टिक बनाता है। यह रासायनिक संक्षारण प्रतिरोधी और नॉन-स्टिक है, जिसका उपयोग नॉन-स्टिक पॉट कोटिंग्स, उच्च-तापमान सील और क्रायोजेनिक उपकरणों में किया जाता है।

पॉलीइथर ईथर कीटोन (तिरछी): एचडीटी 315 ℃, निरंतर उपयोग तापमान 260 ℃, 200 ℃ पर भी 70% कमरे के तापमान की क्षमता बनाए रखता है। एयरोस्पेस संरचनात्मक घटकों, चिकित्सा प्रत्यारोपण और तेल क्षेत्रों में डाउनहोल उपकरणों के लिए उपयोग किया जाता है, यह भाप कीटाणुशोधन और रासायनिक संक्षारण का सामना कर सकता है।

पॉलीइमाइड (अनुकरणीय): 260-300 ℃ की निरंतर उपयोग तापमान सीमा, 400 ℃ तक अल्पकालिक तापमान प्रतिरोध, -269 ℃ से 300 ℃ की सीमा के भीतर स्थिर प्रदर्शन। अंतरिक्ष यान तापीय सुरक्षा परत, लचीले सर्किट बोर्ड और उच्च तापमान असर पिंजरे के लिए उपयोग किया जाता है, यह वर्तमान में सर्वोत्तम तापमान प्रतिरोधी प्लास्टिक में से एक है।

पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (पीपीएस): एचडीटी 260 डिग्री सेल्सियस, निरंतर उपयोग तापमान 200-220 डिग्री सेल्सियस, ज्वाला मंदक और रासायनिक संक्षारण प्रतिरोधी। ऑटोमोटिव एग्जॉस्ट पाइप इंसुलेशन और इलेक्ट्रॉनिक वेल्डिंग कैरियर बोर्ड के लिए उपयोग किया जाता है, यह वेव सोल्डरिंग के कारण 260 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान का सामना कर सकता है।

लिक्विड क्रिस्टल पॉलीमर (एलसीपी): 180-240 ℃ का निरंतर उपयोग तापमान, अत्यंत कम रैखिक प्रसार गुणांक, उत्कृष्ट आयामी स्थिरता। 5G एंटेना और चिप पैकेजिंग जैसे उच्च-तापमान परिशुद्धता घटकों में इसका कोई मुकाबला नहीं है।

4. प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध के लिए परीक्षण विधियाँ और मानक

प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध का सटीक मूल्यांकन करने के लिए मानकीकृत परीक्षण विधियों का पालन आवश्यक है। विभिन्न मानकों में परीक्षण स्थितियों के लिए थोड़ी भिन्न आवश्यकताएँ होती हैं, और परिणामों की सावधानीपूर्वक तुलना की जानी चाहिए।

गर्म विरूपण तापमान (एचडीटी) परीक्षण

आईएसओ 75 और एएसटीएम डी648 मानकों के अनुसार, मुख्य मापदंडों में शामिल हैं:

नमूना आकार: आमतौर पर एक पट्टी का नमूना 80 मिमी x 10 मिमी x 4 मिमी माप का होता है।

भार: दो स्तरों में विभाजित - 1.82MPa (कठोर सामग्रियों पर लागू) और 0.45MPa (लचीली सामग्रियों पर लागू)।

तापन दर: 120 ℃/घंटा (आईएसओ) या 2 ℃/मिनट (एएसटीएम), वास्तविक उपयोग में धीमी तापन परिदृश्य के करीब।

विरूपण मात्रा: जब नमूने का मध्यबिंदु विक्षेपण 0.25 मिमी तक पहुंच जाता है, तो तापमान रिकॉर्ड करें, जिसे एचडीटी कहा जाता है।

परीक्षण सावधानियां: एचडीटी एक सापेक्ष संकेतक है जो केवल विशिष्ट भार के तहत अल्पकालिक ताप प्रतिरोध को दर्शाता है और इसे सीधे ऑपरेटिंग तापमान के साथ समान नहीं किया जा सकता है; क्रिस्टलीय प्लास्टिक का एचडीटी शीतलन दर से प्रभावित होता है और परिणामों की तुलना सुनिश्चित करने के लिए मानकीकृत मोल्डिंग स्थितियों की आवश्यकता होती है।

विकैट मृदुकरण बिंदु (वीएसटी) परीक्षण

आईएसओ 306 और एएसटीएम डी1525 मानकों के अनुसार, प्रमुख पैरामीटर हैं:

दबाव सुई: 1 मिमी² के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाली एक चपटी सिर वाली सुई।

लोड: 50N (वीएसटी/A) या 10N (वीएसटी/B), जिसमें 50N का प्रयोग अधिक सामान्यतः किया जाता है।

तापन दर: 50 ℃/घंटा या 120 ℃/घंटा, पूर्व वास्तविक तापन स्थिति के करीब है।

निर्णय मानदंड: वह तापमान जिस पर दबाव सुई नमूने में 1 मिमी तक प्रवेश करती है।

वीएसटी और एचडीटी के बीच अंतर: वीएसटी, पदार्थों के मृदुकरण व्यवहार पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है और थर्मोप्लास्टिक पदार्थों के प्रति अधिक संवेदनशील होता है; एचडीटी संरचनात्मक भार वहन क्षमता को दर्शाता है और संरचनात्मक घटकों के ताप प्रतिरोध के मूल्यांकन के लिए अधिक उपयुक्त है। समान पदार्थों का वीएसटी, आमतौर पर एचडीटी से 10-30 ℃ अधिक होता है।

दीर्घकालिक तापीय आयु परीक्षण

निरंतर उपयोग तापमान का मूल्यांकन करने के लिए दीर्घकालिक थर्मल एजिंग परीक्षण (आईएसओ 2578, एएसटीएम डी3045) आवश्यक हैं:

परीक्षण तापमान: अपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान से 3-4 अंक ऊपर का चयन करें (जैसे 120 ℃, 140 ℃, 160 ℃)।

परीक्षण चक्र: 10000 घंटे तक, नियमित नमूनाकरण और तन्य शक्ति, प्रभाव शक्ति आदि के परीक्षण के साथ।

डेटा प्रोसेसिंग: अरहेनियस समीकरण का उपयोग उस तापमान को निकालने के लिए किया जाता है जिस पर 10000 घंटों के बाद प्रदर्शन अवधारण दर 50% तक पहुंच जाती है, जो निरंतर उपयोग तापमान है।

उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को तेज़ करने पर ध्यान दिया जाना चाहिए: अत्यधिक तापमान वास्तविक उपयोग से अलग क्षरण तंत्र (जैसे ऑक्सीकरण के बजाय क्रॉस-लिंकिंग) को ट्रिगर कर सकता है, जिससे विकृत एक्सट्रपलेशन परिणाम प्राप्त होते हैं। आमतौर पर, परीक्षण तापमान सामग्री के टीएम या अपघटन तापमान के 2/3 से अधिक नहीं होना चाहिए।

निम्न तापमान भंगुरता परीक्षण

आईएसओ 974 और एएसटीएम डी746 मानकों के अनुसार, निम्न तापमान पर सामग्रियों की भंगुरता निर्धारित करें:

नमूना: आमतौर पर शीट या पाइप से बना, उत्पाद प्रकार के अनुसार चुना जाता है।

परीक्षण विधि: प्रभाव या झुकने के माध्यम से विभिन्न निम्न तापमानों पर नमूना विफलता दर का परीक्षण करें।

निर्णय मानदंड: वह तापमान जिस पर 50% नमूने भंगुर फ्रैक्चर से गुजरते हैं, उसे भंगुरता तापमान कहा जाता है।

यह परीक्षण पैकेजिंग सामग्री और बाहरी उत्पादों, जैसे पीई फिल्म, के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिसके लिए यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है कि यह ठंडे क्षेत्रों में परिवहन के अनुकूल होने के लिए -40 ℃ पर भंगुर न हो जाए।

5、 प्लास्टिक तापमान प्रतिरोध के अनुप्रयोग अनुकूलन और इंजीनियरिंग अभ्यास

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, तापमान संबंधी समस्याओं के कारण होने वाली विफलता से बचने के लिए प्लास्टिक के उपयोग परिदृश्यों के आधार पर उनके तापमान प्रतिरोध पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है।

विभिन्न क्षेत्रों में तापमान प्रतिरोध आवश्यकताएँ और सामग्री चयन

खाद्य संपर्क क्षेत्र: तापमान प्रतिरोध और सुरक्षा आवश्यकताओं, दोनों को पूरा करना आवश्यक है। माइक्रोवेव ओवन कंटेनर आमतौर पर पीपी (120 डिग्री सेल्सियस तक प्रतिरोधी), पानी निकालने वाले उपकरणों के लिए पीसी (100 डिग्री सेल्सियस तक प्रतिरोधी), और नॉन-स्टिक पैन कोटिंग्स के लिए पीटीएफई (260 डिग्री सेल्सियस तक प्रतिरोधी) का उपयोग करते हैं। इन सभी के लिए खाद्य ग्रेड प्रमाणन (जैसे एफडीए, जीबी 4806) की आवश्यकता होती है।

मोटर वाहन उद्योग: इंजन कम्पार्टमेंट घटकों को 150-200 ℃ (जैसे पीए66 प्रबलित ग्रेड) के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए, कॉकपिट घटकों को 80-120 ℃ (जैसे पेट / पीसी मिश्र धातु) के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए, और भंगुर फ्रैक्चर से बचने के लिए अल्ट्रा टफ पीपी या देहात का उपयोग कम तापमान वाले वातावरण (-40 ℃) में किया जाना चाहिए।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरण: कनेक्टर और कॉइल फ्रेम को 120-150 ℃ (जैसे पीबीटी प्रबलित ग्रेड) का सामना करने की आवश्यकता होती है, एलईडी हीट सिंक को 150-200 ℃ (जैसे पीपीएस) का सामना करने की आवश्यकता होती है, और उच्च आवृत्ति घटकों को कम ढांकता हुआ नुकसान एलसीपी (200 ℃ के लिए प्रतिरोधी) की आवश्यकता होती है।

चिकित्सा क्षेत्र में, भाप कीटाणुशोधन घटकों को 134 ℃ (जैसे पीसी, पीईईके) के लिए प्रतिरोधी होने की आवश्यकता होती है, पीटीएफई का उपयोग कम तापमान वाले प्रशीतन उपकरण (-200 ℃ के लिए प्रतिरोधी) के लिए किया जाता है, और प्रत्यारोपित उपकरणों को दीर्घकालिक शरीर के तापमान (37 ℃) और गिरावट (जैसे पीईईके) के लिए प्रतिरोधी होने की आवश्यकता होती है।

एयरोस्पेस: केबिन के आंतरिक घटक 120°C (जैसे तिरछी) के प्रतिरोधी होते हैं, और इंजन का परिवेश 250-300°C (जैसे अनुकरणीय) के प्रतिरोधी होते हैं। अंतरिक्ष के वातावरण को -200°C से 150°C (जैसे पीटीएफई, अनुकरणीय) तक के अचानक तापमान परिवर्तन का सामना करने में सक्षम होना चाहिए।

प्लास्टिक के तापमान प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए इंजीनियरिंग विधियाँ

जब मौजूदा सामग्रियों का तापमान प्रतिरोध अपर्याप्त हो, तो निम्नलिखित तरीकों से अनुकूलन प्राप्त किया जा सकता है:

सामग्री संयोजन: बहु-परत संरचना को अपनाना, जैसे कि आंतरिक परत के लिए अच्छे तापमान प्रतिरोध के साथ तिरछी का उपयोग करना और बाहरी परत के लिए कम लागत वाली पीपी का उपयोग करना, जिससे प्रदर्शन और लागत में संतुलन बना रहे।

संरचनात्मक डिजाइन: उच्च तापमान पर संरचना की भार वहन क्षमता को बढ़ाने के लिए दीवार की मोटाई बढ़ाएं या सुदृढीकरण सलाखों का उपयोग करें; तेज कोने वाले डिजाइन से बचें और तनाव एकाग्रता के कारण उच्च तापमान विरूपण को कम करें।

प्रक्रिया नियंत्रण: क्रिस्टलीय प्लास्टिक में अधिक पूर्ण क्रिस्टल संरचना के निर्माण को बढ़ावा देने और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए इंजेक्शन मोल्डिंग के दौरान मोल्ड तापमान बढ़ाएं; उच्च तापमान हाइड्रोलिसिस से बचने के लिए पीए और पीसी जैसे नमी अवशोषित सामग्री को पहले से सुखा लें।

सतह उपचार: सब्सट्रेट की कठोरता को बनाए रखते हुए सतह तापमान प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए उच्च तापमान प्रतिरोधी कोटिंग्स (जैसे सिरेमिक कोटिंग्स) लागू करें।

विशिष्ट विफलता के मामले और रोकथाम

पीसी कप में दरार: उबलते पानी (100 डिग्री सेल्सियस) के लंबे समय तक इस्तेमाल से पीसी हाइड्रोलिसिस, आणविक भार में कमी और कठोरता में कमी आती है। रोकथाम: इसके बजाय पीपी या ट्रिटान (कोपॉलिएस्टर) कप का इस्तेमाल करें, क्योंकि ये 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान और हाइड्रोलिसिस के प्रतिरोधी होते हैं।

ऑटोमोटिव पेट सेंसर की खराबी: इंजन कम्पार्टमेंट में परिवेश का तापमान 120 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है, जो पेट के निरंतर उपयोग के तापमान से अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री पुरानी और भंगुर हो जाती है। समाधान: तापमान प्रतिरोधी पेट या पीए66 प्रबलित ग्रेड से बदलें।

पीवीसी पानी के पाइप का विरूपण: गर्मियों में सीधी धूप के कारण पाइप का तापमान 70 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, जो पीवीसी के एचडीटी (70 डिग्री सेल्सियस) से अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप पाइप ढीला हो जाता है। रोकथाम: ताप प्रतिरोध में सुधार के लिए यूपीवीसी (अनप्लास्टिसाइज्ड पीवीसी) या पीई-आरटी पाइप का उपयोग करें।

प्लास्टिक का तापमान प्रतिरोध, पदार्थ, संरचना और पर्यावरण की संयुक्त क्रिया का परिणाम है। कोई भी प्लास्टिक dddhhपूर्णतः तापमान प्रतिरोधीध्द्ध्ह्ह नहीं होता, केवल "उपयुक्त परिदृश्यों का चयन" होता है। पदार्थ संशोधन प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, आणविक डिज़ाइन, नैनोकंपोजिट और ग्राफीन सुदृढीकरण जैसे अन्य माध्यमों से प्लास्टिक की तापमान प्रतिरोध सीमा लगातार टूट रही है।