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正確理解產(chǎn)品韌性和剛性
來源: | 作者:pmod4280f | 發(fā)布時(shí)間: 2014-10-17 | 2850 次瀏覽 | 分享到:
塑料的韌性和剛性是對(duì)立的概念。在力學(xué)中有剛度和柔度兩個(gè)物理量?！皠偠取笔侵肝矬w發(fā)生單位形變時(shí)所需要的力的大小;“柔度”則指物體在單位力下所發(fā)生的形變大小。
      塑料的韌性和剛性是對(duì)立的概念。在力學(xué)中有剛度和柔度兩個(gè)物理量。
      “剛度”是指物體發(fā)生單位形變時(shí)所需要的力的大小;
      “柔度”則指物體在單位力下所發(fā)生的形變大小。
      可以看出, “剛度”越大的物體,越不容易發(fā)生變形(表現(xiàn)在伸長(zhǎng)率很小); “柔度”越大的物體越容易發(fā)生變形(表現(xiàn)在伸長(zhǎng)率較大)。
      一種理想狀態(tài)，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(xué)分析時(shí),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(gè)屬性。
      韌性的材料比較柔軟，物性表的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率、抗沖擊強(qiáng)度較大；硬度、拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量相對(duì)較小。
      而剛性材料它的硬度、拉伸強(qiáng)度較大；斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度就可能低一些；拉伸彈性模量就較大。彎曲強(qiáng)度反應(yīng)材料的剛性大小，彎曲強(qiáng)度大則材料的剛性大，反之則韌性大。在ASTM D790彎曲性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法中說，這些測(cè)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(huì)去測(cè)試彎曲強(qiáng)度的。
以上說的韌性和剛性與測(cè)試的力學(xué)性能關(guān)系是相對(duì)的?？赡軙?huì)出現(xiàn)意外。例如用玻纖增強(qiáng)塑料后，它的剛性變大，但也可能出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都增加的可能。在沖擊,震動(dòng)荷載作用下,材料可吸收較大的能量產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)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(jié)構(gòu)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(dāng)外力達(dá)到一定限度時(shí),材料發(fā)生無先兆的突然破壞,且破壞時(shí)無明顯塑性變形的性質(zhì)。脆性材料力學(xué)性能的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度,破壞時(shí)的極限應(yīng)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(duì)抵抗沖擊荷載和承受震動(dòng)作用是相當(dāng)不利的。
      作為工程塑料，我們希望它同時(shí)具有良好的韌性和剛性。在改善材料的韌性時(shí)，還應(yīng)設(shè)法提高剛性。一般加入彈性體可增加韌性，加入無機(jī)填料可增加剛性。最有效的方法是將彈性體的增韌和填料的增強(qiáng)結(jié)合起來。
      抗沖擊性能差是工業(yè)上某些重要塑料的性能缺陷。如PVC、PS、PP等，尤其在低溫時(shí)因抗沖擊性能太低而使其應(yīng)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是綜合性能最好的一類，MBS是透明制品重要的沖擊改性劑,在全球沖擊改性劑市場(chǎng)中占有重要地位。沖擊改性劑雖然可以提高沖擊強(qiáng)度，但對(duì)其他機(jī)械強(qiáng)度有不利的影響。如MBS加入PVC中使拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度下降。ACR的加入，也會(huì)使HPVC-高分子量PVC的拉伸強(qiáng)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(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、維卡軟化點(diǎn)下降。所以使用沖擊改性劑時(shí)，必須兼顧其他性能，予以綜合考慮。以確定合適的用量。