熱塑性塑料冷變形時在性能和機制上都有與金屬不同的特點。所謂冷變形,對于不易結晶的無定型塑料大約在低于其Tg以下50%,而對結晶態的塑料則是在晶相Tm(晶體熔點)以下。
對于容易結晶的玻璃化溫度較低的塑料,其屈服點對應的應變量一般為5%~10%,比金屬屈服點的應變量大得多。過了屈服點之后,材料開始在局部區域出現頸縮,好像塑性好的金屬材料一樣,但金屬材料一出現頸縮,很快就會斷裂。而塑料出現頸縮以后,再繼續變形,其變形不是集中在原頸縮處,而是頸縮區擴大,不斷沿著試樣長度方向延伸,直到整個試樣的截面尺寸都均勻減小。這一階段的變形過程中應力幾乎不變,其應變量最大可達200%~300%。當頸縮消失后,應力急劇升高,最后斷裂。
對于不易結晶的玻璃化溫度較高的高聚物,如聚苯乙烯、聚碳酸酯等,在室溫下呈玻璃態。這類材料開始變形時就不是均勻的而是區域的,形成一種叫做“銀紋”的變形區。銀紋在肉眼下就可看見,在該處存在著明顯的體積膨脹,可發生光的反射與散射。實際上“銀紋”只是一些空穴狀的區域,它并不是裂紋,而只是裂紋將要萌生的早期階段,在隨后的變形過程中,這些空穴區域逐漸演變為裂紋,造成斷裂。
由上述可見,熱塑性塑料的變形行為主要取決于玻璃化溫度Tg。表1—1是部分熱塑性塑料的玻璃化溫度。