Die mechanischen Eigenschaften von Materialien werden durch Dehnungsrate- und Lastanwendungsmethoden beeinflusst, wobei diese Effekte in polymeren Materialien stärker ausgeprägt sind. Die Designer müssen sich bewusst sein, dass konstanter Stress zu einer Verformung führen kann, die kurzfristige Modulerwartungen überschreitet, und sie müssen auch die Auswirkungen der zyklischen Belastung verstehen, wobei Kriechen und Müdigkeit häufig erwähnt werden.
Wenn eine Exemplar aus polymerem Material im Laufe der Zeit einer konstanten Spannung ausgesetzt ist, ändern sich seine Abmessungen als Reaktion auf die Spannung. Dieses Phänomen wird allgemein als "Kriechen" bezeichnet. Im einfachsten Fall dehnt sich die Probe unter Zugbelastung im Laufe der Zeit allmählich, wenn Stress angewendet wird. Der Begriff „Stamm“ wird verwendet, um das Verhältnis der Länge oder Dehnung zur anfänglichen Länge anzuzeigen. Bei der Gestaltung von Komponenten werden immer kurzfristige Eigenschaften wie Festigkeit, Steifheit und Schlagfestigkeit berücksichtigt. Die maximale Verformung wird typischerweise auch berechnet, da die Verformung die Komponentenfunktionalität beeinflussen kann. Wenn eine Komponente konstanter oder langfristiger Spannung ausgesetzt ist, kann ihre Verformung die Werte überschreiten, die durch kurzfristige Leistungsmodelle vorhergesagt werden. Um die Verformung genauer vorherzusagen, ist der Kriechmodul ein nützlicher Parameter. Der Kriechmodul wird berechnet, indem die angelegte Spannung durch die gemessene Dehnung nach Exposition der Last für einen bestimmten Zeitraum geteilt wird. Die Verwendung des Kriechmoduls ermöglicht eine genauere Vorhersage von Verformungswerten nach Langzeitbelastung. Die Abbildung rechts zeigt die Kriechmoduldaten für PPSU. PPSU zeigt überraschend gute Kriechwiderstand, insbesondere bei hohen Temperaturen.
Ermüdung:
Wenn Materialien zyklischer Spannung ausgesetzt sind, können Versagen oder Frakturen auch dann auftreten, wenn der Spannungsniveau weit unter der kurzfristigen endgültigen Stärke liegt. Ein Beispiel für eine Anwendung mit zyklischer Spannung sind Zahnräder. Wenn sich das Antriebsrad dreht und das angetriebene Zahnrad fährt, wird jeder Zahn von Spannung ausgesetzt, gefolgt von einer Zeit mit niedrigem oder Null, bis sich der Zahn wieder einsetzt. Viele Anwendungen zeigen Ermüdungseigenschaften, bei denen die zyklische Belastung nicht so offensichtlich ist. Andere Beispiele sind Buchsen, die rotierende Wellen, durch Vibrationen betroffene Komponenten oder rotierende Komponenten in Pumpen und Kompressoren leiten.
Dieses Phänomen ist in Metallen bekannt, bei denen „Müdigkeitstärke“ die maximale zyklische Spannung bezeichnet, die einem Material standhalten kann, während die unendliche Lebensdauer beibehält. Typischerweise entspricht dieser Spannungsniveau dem höchsten Spannungsniveau, der nach 10 Millionen (10^7) Lastzyklen keinen Fehler verursacht. Obwohl der Begriff „Müdigkeitsstärke“ manchmal in Entwurfsdiskussionen mit Kunststoffmaterialien verwendet wird, reagieren Kunststoffe auf zyklische Spannung komplexer als Metalle, sodass die Ermüdungsfestigkeit nicht streng definiert ist. Beim Messen oder Vergleich der Ermüdungsfestigkeit von Kunststoffmaterialien sollte der Modus (Spannung, Komprimierung oder Biegung), Frequenz und Spannungsverteilung klar angegeben werden (siehe ASTM D 671).
Wärmeeigenschaften
Die Art und Weise, wie ein Material auf Änderungen der Umwelttemperatur reagiert, sind seine thermischen Eigenschaften. Dazu gehören Veränderungen in Festigkeit und Steifheit; Änderungen der Dimensionen; chemische Veränderungen aufgrund des thermischen Abbaus oder der Oxidation; Erweichen, Schmelzen oder Verformungen; Veränderungen in der Morphologie; und einfache Temperaturänderungen.
Glasübergangstemperatur: In der Regel nimmt seine Steifigkeit allmählich ab, wenn ein Polymer erhitzt wird, bis es einen gummiähnlichen Zustand erreicht. Die Temperatur, bei der das Material von einem glasigen Zustand zu einem gummiähnlichen Zustand übergeht, wird als Glasübergangstemperatur (TG) definiert. Diese Temperatur ist kritisch, da an dieser Stelle mehrere grundlegende Veränderungen auftreten. Diese Änderungen umfassen Veränderungen im freien Volumen des Polymers, des Brechungsindex, der Enthalpie und der spezifischen Wärme. PPSU hat eine Glasübergangstemperatur von bis zu 220 ° C.
Chemischer Widerstand
Es ist stabil gegen allgemeine Säuren, Alkalien, Salze, Alkohole und aliphatische Kohlenwasserstoffe, mit Ausnahme starker polaren Lösungsmittel, konzentrierter Salpetersäure und Schwefelsäure. Es ist teilweise löslich in Estern und Ketonen, löslich in aromatischen Kohlenwasserstoffen und löslich in halogenierten Kohlenwasserstoffen.
