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环科头条
如何判断塑胶原料的力学性能

塑胶材料已经运用到各行各业了,塑胶原料的种类很多,其特性也是不一样的,今天我们重点来说的是塑胶原料的力学特性,如何去判断塑胶原料的力学特性,我们可以从以下这几个方面去判断。

1、弹性模量

一般树脂的弹性模量较低,即使弹性模量较高的聚酯、聚酰胺也只有金属弹性模量的2.5% ~ 10%。而填料的弹性模量比聚合物大很多倍,所以填料的加入会增加填充塑料的弹性模量。

一般来说,填充体系的弹性模量随大颗粒填料增加很少,而当填料颗粒的垂直和水平尺寸相对较大时,如片状和纤维状填料,填充体系的弹性模量显著增加。

2、拉伸强度

在填充塑料中,填料是分散相,分为基体树脂组成的连续相。基体树脂在受力截面上的面积必须小于纯树脂组成的材料。在外力作用下,基体树脂很容易从填料颗粒表面被拉离,因此填充塑料的拉伸强度低于纯树脂体系。

在拉伸应力的作用下,基质被拉离填料颗粒的表面,产生微小的空隙。如果空隙中空气的折射率与周围材料的折射率不同,那么材料的颜色就会比原来的材料更白,即会出现应力发白现象。填料粒径越大,颗粒随基体树脂变形的可能性越小,应力发白现象越明显。

然而,所有填充系统的拉伸强度都不低于基质树脂的拉伸强度。经过表面处理的超细填料增加了填料与树脂的接触面积,提高了填料与基体树脂的附着力。在拉伸应力的作用下,填料颗粒可以与基体树脂一起移动变形,增加了承受外部载荷的有效截面,显著提高了填充体系的拉伸强度,甚至高于基体。与聚乙烯填料的粘接性较差,但当基体被拉伸时,可以在填料颗粒周围取向,所以大部分填料都能提高聚乙烯的拉伸强度。此外,具有高表面积的片状或纤维状填料也可以显著提高填充体系的拉伸强度。

塑胶原料

3、扯断伸长率

由于绝大多数填料,尤其是无机矿物填料是刚性的,在外力作用下不会变形,填充塑料的断裂伸长率有所下降。然而,在实验中发现,当填料含量小于5%并且填料的粒径非常小时,填充塑料的断裂伸长率有时高于基体树脂本身的断裂伸长率,这可能是由于填料的细颗粒在低浓度下可以与基体一起移动。在填料用量相同的情况下,填料粒径越小,断裂伸长率越高。

4、挠曲强度

填充塑料的弯曲强度随着填料含量的增加而降低。片状填料或经偶联剂改性的填料可以提高填充塑料的弯曲强度。

永久变形影响塑料产品的尺寸稳定性。填料的存在可以减少填充塑料的永久变形。

5、冲击强度

冲击强度是塑料材料的一项重要性能指标。在基体中,填料颗粒容易产生应力集中,而刚性填料在受力时不会变形,即不能止裂或产生银纹来吸收冲击能量,因此填充塑料的脆性增加,抗冲击性能下降,这也是填充改性在获得各种好处的同时带来材料性能劣化的一个重要方面。一般来说,当填充量较大时,会影响基体的连续性,形成许多应力集中点,降低填充塑料的冲击性能。填料与基体的结合强度高,可提高冲击强度;由于纤维填料可以将冲击应力分布在垂直于冲击应力的较大区域,因此可以提高纤维增强塑料的冲击强度;在塑料中加入橡胶或热塑性弹性体,通过共混可以增加塑料的韧性和抗冲击性。近年来发展起来的刚性粒子增韧理论认为,使用非弹性体粒子可以在不牺牲材料弹性模量的情况下提高材料的冲击强度。

6、撕裂强度和抗压强度

撕裂强度主要针对薄膜和片材,由裂纹扩展决定。有必要处理填料表面以提高填料和聚合物之间的粘附力。

填料的表面处理也有利于提高材料的抗压强度。但填充木粉等柔性填料会降低材料的抗压强度。在热塑性塑料中,可以通过添加较小长径比的填料来提高抗压强度。

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