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如何判斷塑膠原料的力學性能
返回列表 來源: 發布日期: 2022.04.07

塑膠材料已經運用到各行各業了,塑膠原料的種類很多,其特性也是不一樣的,今天我們重點來說的是塑膠原料的力學特性,如何去判斷塑膠原料的力學特性,我們可以從以下這幾個方面去判斷。

1、彈性模量

一般樹脂的彈性模量較低,即使彈性模量較高的聚酯、聚酰胺也只有金屬彈性模量的2.5% ~ 10%。而填料的彈性模量比聚合物大很多倍,所以填料的加入會增加填充塑料的彈性模量。

一般來說,填充體系的彈性模量隨大顆粒填料增加很少,而當填料顆粒的垂直和水平尺寸相對較大時,如片狀和纖維狀填料,填充體系的彈性模量顯著增加。

2、拉伸強度

在填充塑料中,填料是分散相,分為基體樹脂組成的連續相?;w樹脂在受力截面上的面積必須小于純樹脂組成的材料。在外力作用下,基體樹脂很容易從填料顆粒表面被拉離,因此填充塑料的拉伸強度低于純樹脂體系。

在拉伸應力的作用下,基質被拉離填料顆粒的表面,產生微小的空隙。如果空隙中空氣的折射率與周圍材料的折射率不同,那么材料的顏色就會比原來的材料更白,即會出現應力發白現象。填料粒徑越大,顆粒隨基體樹脂變形的可能性越小,應力發白現象越明顯。

然而,所有填充系統的拉伸強度都不低于基質樹脂的拉伸強度。經過表面處理的超細填料增加了填料與樹脂的接觸面積,提高了填料與基體樹脂的附著力。在拉伸應力的作用下,填料顆??梢耘c基體樹脂一起移動變形,增加了承受外部載荷的有效截面,顯著提高了填充體系的拉伸強度,甚至高于基體。與聚乙烯填料的粘接性較差,但當基體被拉伸時,可以在填料顆粒周圍取向,所以大部分填料都能提高聚乙烯的拉伸強度。此外,具有高表面積的片狀或纖維狀填料也可以顯著提高填充體系的拉伸強度。

塑膠原料

3、扯斷伸長率

由于絕大多數填料,尤其是無機礦物填料是剛性的,在外力作用下不會變形,填充塑料的斷裂伸長率有所下降。然而,在實驗中發現,當填料含量小于5%并且填料的粒徑非常小時,填充塑料的斷裂伸長率有時高于基體樹脂本身的斷裂伸長率,這可能是由于填料的細顆粒在低濃度下可以與基體一起移動。在填料用量相同的情況下,填料粒徑越小,斷裂伸長率越高。

4、撓曲強度

填充塑料的彎曲強度隨著填料含量的增加而降低。片狀填料或經偶聯劑改性的填料可以提高填充塑料的彎曲強度。

永久變形影響塑料產品的尺寸穩定性。填料的存在可以減少填充塑料的永久變形。

5、沖擊強度

沖擊強度是塑料材料的一項重要性能指標。在基體中,填料顆粒容易產生應力集中,而剛性填料在受力時不會變形,即不能止裂或產生銀紋來吸收沖擊能量,因此填充塑料的脆性增加,抗沖擊性能下降,這也是填充改性在獲得各種好處的同時帶來材料性能劣化的一個重要方面。一般來說,當填充量較大時,會影響基體的連續性,形成許多應力集中點,降低填充塑料的沖擊性能。填料與基體的結合強度高,可提高沖擊強度;由于纖維填料可以將沖擊應力分布在垂直于沖擊應力的較大區域,因此可以提高纖維增強塑料的沖擊強度;在塑料中加入橡膠或熱塑性彈性體,通過共混可以增加塑料的韌性和抗沖擊性。近年來發展起來的剛性粒子增韌理論認為,使用非彈性體粒子可以在不犧牲材料彈性模量的情況下提高材料的沖擊強度。

6、撕裂強度和抗壓強度

撕裂強度主要針對薄膜和片材,由裂紋擴展決定。有必要處理填料表面以提高填料和聚合物之間的粘附力。

填料的表面處理也有利于提高材料的抗壓強度。但填充木粉等柔性填料會降低材料的抗壓強度。在熱塑性塑料中,可以通過添加較小長徑比的填料來提高抗壓強度。

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