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從塑料制品的改性理解韌性和剛性

文章出處:責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2016-03-30 09:22:00【

 塑料的韌性和剛性是對立的概念。在力學中有剛度和柔度兩個物理量。“剛度”是指物體發生單位形變時所需要的力的大小;“柔度”則指物體在單位力下所發生的形變大小??梢钥闯? “剛度”越大的物體,越不容易發生變形(表現在伸長率很小); “柔度”越大的物體越容易發生變形(表現在伸長率較大)。

    一種理想狀態,物體的剛度趨近于無窮大(或者物體受力作用其變形小到可以忽略的程度),我們就稱該物體為剛體。在力學分析時,可以不考慮其自身形變。因此,剛性是反映物體形變難易程度的一個屬性。
    韌性的材料比較柔軟,物性表的拉伸斷裂伸長率、抗沖擊強度較大;硬度、拉伸強度和拉伸彈性模量相對較小。
    而剛性材料它的硬度、拉伸強度較大;斷裂伸長率和沖擊強度就可能低一些;拉伸彈性模量就較大。彎曲強度反應材料的剛性大小,彎曲強度大則材料的剛性大,反之則韌性大。在ASTM D790彎曲性能標準試驗方法中說,這些測試方法適合于剛性材料也適合于半剛性材料。未說它適合于韌性材料,所以韌性很大的彈性體是不會去測試彎曲強度的。
    以上說的韌性和剛性與測試的力學性能關系是相對的??赡軙霈F意外。例如用玻纖增強塑料后,它的剛性變大,但也可能出現拉伸強度和沖擊強度都增加的可能。在沖擊,震動荷載作用下,材料可吸收較大的能量產生一定的變形而不破壞的性質稱為韌性或沖擊韌性。建筑鋼材(軟鋼)、木材、塑料等是較典型的韌性材料。路面、橋梁、吊車梁及有抗震要求的結構都要考慮材料的韌性。

    剛性和脆性一般是連在一起的。脆性是指當外力達到一定限度時,材料發生無先兆的突然破壞,且破壞時無明顯塑性變形的性質。脆性材料力學性能的特點是抗壓強度遠大于抗拉強度,破壞時的極限應變值極小。磚、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、鑄鐵等都是脆性材料。與韌性材料相比,它們對抵抗沖擊荷載和承受震動作用是相當不利的。
    作為工程塑料,我們希望它同時具有良好的韌性和剛性。在改善材料的韌性時,還應設法提高剛性。一般加入彈性體可增加韌性,加入無機填料可增加剛性。有效的方法是將彈性體的增韌和填料的增強結合起來。
    抗沖擊性能差是工業上某些重要塑料的性能缺陷。如PVC、PS、PP等,尤其在低溫時因抗沖擊性能太低而使其應用受到限制。然而在熱塑性塑料中,通過添加“沖擊改性劑”就能大大提高它們的抗沖擊性能。
    沖擊改性劑的品種很多,常用的有ACR-丙烯酸酯類樹脂、MBS-甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、CPE-氯化聚乙烯、ABS、EVA、EPT-三元乙丙膠等。從塑料制品的改性效果來看,ACR是綜合性能好的一類,MBS是透明制品重要的沖擊改性劑,在全球沖擊改性劑市場中占有重要地位。沖擊改性劑雖然可以提高沖擊強度,但對其他機械強度有不利的影響。如MBS加入PVC中使拉伸強度和彎曲強度下降。         ACR的加入,也會使HPVC-高分子量PVC的拉伸強度、硬度和維卡耐熱性有所下降。CPE的加入,也使共混物的拉伸強度、彎曲強度、維卡軟化點下降。所以使用沖擊改性劑時,必須兼顧其他性能,予以綜合考慮。以確定合適的用量。

什么是塑料?
     塑料是在一定條件下,一類具有可塑性的高分子材料的通稱,一般按照它的熱熔性把它們分成:熱固性塑料和熱塑性塑料。它是世界三大有機高分子材料之一(三大高分子材料是塑料,橡膠,纖維)。
塑料的英文名是plastic,俗稱:塑膠。
    塑料的種類繁多,工藝繁多,本材料只介紹一點注塑用的塑料材料。
為什么有人稱塑料為樹脂?
    人類早認識的高分子材料都是樹皮割破后流出的液體的提取物,呈粘稠狀,也就是說它是樹中提取的脂。因此,目前仍然有很多人把這種高分子材料叫樹脂。但隨著現代化工工業的發展,現在所用的高分子材料都是石油化工產品或石油化工的副產品或石油合成產品?,F代的塑料已經不是樹中提取物了,而是石化產品。

塑料的本色和牌號
    一般的塑料合成以后,從合成塔出來,都是面粉狀的粉末,不能用來直接生產產品,這就是人們常說的從樹汁中提取出脂的成份是一樣的,也稱為樹脂,也叫粉料,這是一種純凈的塑料,它流動性差,熱穩定性低,易老化分解,不耐環境老化;因此,人們為了改善以上缺陷,在樹脂粉中加入熱穩定劑,抗老化劑,抗紫外光劑,加入增塑劑增加它的流動性,生產出適應各種加工工藝的,有特殊性能的,不同牌號的塑料品種。所以,同一種塑料品種有很多牌號,如:ABS就有注塑級的,有擠出級的,有電鍍級的,有高剛性的,有很大柔韌性的,等,這才是目前人們普遍所使用的塑料,它們都經過造粒,都是顆粒料。目一種牌號的塑料,適應目一種工藝,或注塑,或擠出,或壓延,或吸塑等

塑料的分子結構
     一般塑料的分子結構,都是線性的高分子鏈或帶支鏈的高分子鏈段,有結晶和非結晶兩種,塑料材料的性能與其結晶性能有很大的關系,與其分子結構有很大的關系,也與其組成的元素有很大的關系,一般來說,塑料的結晶率越大,其透光性就越差;帶脂基的,帶氨基的,帶醇基的,比較易吸水,比較容易因水的作用分解,加工時,也比較難烘干;帶烯烴基的,塑料的柔性就好,帶苯環的,塑料比較剛硬。由于塑料的分子結構千差萬別,形成了不同品種的,性能差異很大,不同牌號的上萬種產品。

塑料的燃燒
     一般的塑料都能燃燒,燃燒時發出它特有的氣味和火焰,這是由它的組成元素而決定的,這些可以用于塑料產品的識別。如:PVC燃燒時就發出綠光。同時,由于塑料能燃燒,用于家用電器產品的塑料都要求有自息性能,或加阻燃劑,必須符合美國UL—94標準。

塑料的優點
A:質輕,比重小,小為TPX,只有0.83;大的為聚氟乙烯,為2.2
B:比強度高,有很多種塑料的比強度超過鋼材
C:不溶于水,耐化學腐蝕,耐酸,耐堿。
D:不導電,是優良的絕緣材料;不導熱,是優良的隔熱材料,也能隔音。
E:比較耐磨,有獨特的自潤滑性能,有些材料的耐疲勞性能好過鋼材。如POM

有人這樣形容塑料的性能:
象棉花一樣潔白
象玻璃一樣透明
象海綿一樣輕軟
象陶瓷一樣絕緣
象鋼材一樣強韌
象石棉一樣隔熱
象金子一樣防銹
做成齒輪,不用潤滑。

塑料的缺點:
A:表面硬度低,容易刮傷
B:蠕變性大,不能承受重載荷
C:彈性模量小
D:不耐高溫

塑料的用途:
    由于塑料的這些特殊的性能,塑料用于各類工業產品包裝,農業中地表薄膜,輸水管道,家用電器外殼,醫療器械,電線,電纜,通訊,航空等所有的現代人所從事領域。

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