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塑膠材(cái)料已經運用到各(gè)行各業了,塑膠原料的種類很(hěn)多,其特性也(yě)是不一樣(yàng)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(men)可以從(cóng)以下這(zhè)幾個方麵去判斷(duàn)。
1、彈性模量
一般樹脂的(de)彈性模量較低,即使彈性模量較高(gāo)的聚酯、聚酰胺也隻有金屬彈性模量的2.5% ~ 10%。而填料(liào)的彈性模量比聚合(hé)物大(dà)很多倍,所以填(tián)料的加入會增(zēng)加填充塑料(liào)的彈性模量。
一般來說(shuō),填充體係的彈性模量隨大顆粒(lì)填料增加很少,而(ér)當(dāng)填料顆粒的垂直和水平尺寸相(xiàng)對較大時,如片狀和纖維狀填料,填充體係的彈性模量顯(xiǎn)著(zhe)增加。
2、拉伸強度
在(zài)填(tián)充塑料中,填料是分散相,分(fèn)為基體樹脂組成的連續相。基體樹脂在受力截麵上的麵積必須小於純樹脂組成的材(cái)料。在外力作用(yòng)下,基(jī)體樹脂很(hěn)容(róng)易從填料顆粒表麵被拉(lā)離,因此填(tián)充塑料的拉(lā)伸(shēn)強度低於純樹脂體係。
在拉伸應力的作用下,基質被(bèi)拉離填(tián)料顆粒的表麵(miàn),產生微小(xiǎo)的空隙。如果空隙中空氣的(de)折射率與周(zhōu)圍材料的折射率不同,那麽材料(liào)的顏色(sè)就會比原來的材料更(gèng)白,即會出現應力發白現象。填料(liào)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(míng)顯。
然而,所有填充係統的(de)拉伸強度(dù)都不低於基質樹脂的拉伸強度。經過表麵處理的超細填料增(zēng)加了(le)填料與樹脂(zhī)的接觸麵積,提高了填料與基體樹脂的附著力。在拉伸應力的作用下,填(tián)料顆粒可以與(yǔ)基體樹脂一起移動變形,增加了承(chéng)受外部載荷的(de)有效截麵,顯著提高了填充體係的拉伸強度,甚至高於基體。與聚乙烯(xī)填料的粘接性較差,但當(dāng)基體被拉伸(shēn)時,可(kě)以在填料顆粒周圍(wéi)取向,所以大部分填料都能提高聚乙烯的(de)拉伸強度。此外,具有高表麵積的片狀(zhuàng)或纖維狀填料也可以顯著提高填充體係的拉伸強度。
3、扯斷伸長率
由於(yú)絕(jué)大多數填料,尤(yóu)其是無機礦物填(tián)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(xià)降。然而,在實驗中發現,當填料含量小(xiǎo)於5%並且填料的粒徑非常小時(shí),填充塑料的斷裂伸長率(lǜ)有時高於(yú)基體樹脂本身的斷裂伸長率,這可能(néng)是由(yóu)於填料的細顆粒(lì)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(náo)曲強度
填充塑(sù)料的彎曲強度隨著填料含量的增加而降低。片狀填料或經(jīng)偶(ǒu)聯劑改性(xìng)的填(tián)料可以提高填充塑料的彎曲強度。
永久變形影響塑料產(chǎn)品(pǐn)的(de)尺寸穩定性。填料的存在可以減少填充塑料的永久變形。
5、衝擊強度
衝擊強度是(shì)塑料材料的一項重要性能指標。在基體中,填(tián)料顆粒容易產(chǎn)生應力(lì)集中,而剛(gāng)性填料在受力時不會變形,即不(bú)能止裂(liè)或(huò)產生銀紋來吸(xī)收衝(chōng)擊能量,因此填充塑料的脆性增加,抗衝擊性能下降,這也是填充改性在獲得各種好處的同(tóng)時帶(dài)來材料(liào)性能劣化的(de)一個重要方麵。一般(bān)來說(shuō),當填充(chōng)量(liàng)較大時,會影響基體的連續性(xìng),形成許(xǔ)多應力集中點,降低填充塑料(liào)的衝擊性能。填料與基體的結合強度高,可(kě)提高衝擊強度;由於(yú)纖維填料可以將衝擊應力分布在垂直於衝擊應力的(de)較大區域,因此可以提高纖維增強塑料的衝擊強(qiáng)度;在塑料中加入橡膠或熱塑性彈性體(tǐ),通過共混可以增加塑料的韌(rèn)性和(hé)抗衝擊性。近年來發展起來(lái)的剛性粒子增韌理論認為,使用非彈性體(tǐ)粒子可以在不犧牲材料彈性模量的情況下提高材(cái)料的衝擊強度。
6、撕裂強度和抗壓強度
撕裂強度主要針對薄膜和(hé)片材,由裂紋擴展決定。有必要處理填料表麵以提高填料和聚合物之間的粘(zhān)附力。
填料的表(biǎo)麵處理也有利於提高材料的抗壓強度。但填充木粉等柔性填料會(huì)降(jiàng)低(dī)材(cái)料的抗壓強度。在熱塑性塑料中,可以通過添加較(jiào)小長徑比的填料(liào)來提高抗壓強度。
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