网站标志
副logo
新闻搜索
文章分类
文章正文
高分子聚乙烯HDPE冲击强度性能介绍
作者:管理员    发布于:2017-07-20 10:23:24    文字:【】【】【

影响高分子材料冲击强度的因素很多,主要是材料结构、切口和温度等。从能量角度,试样断裂消耗能量的多少与分子链的键强度和运动单元的尺度大小(如链段、短支链、侧基等)有关。柔性分子链的链段平均长度较小,链段运动较激烈,受冲击时通过链段运动将冲击能量分散到较大的体积内,并且易被链段运动所吸收转化为热能,故抗冲击性能较好。刚性分子链的链段平均长度较大,链段运动较弱,受冲击时,难以将冲击能通过链段运动较快的转移分散,容易产生能量集中,并从弱键或损伤处断裂,故冲击强度较低。可以采用共聚和共混技术,将柔性分子链引入刚性分子链中,能够显著提高材料的冲击强度。

1)填料与增塑剂

填料的种类繁多,可粗略的分为无机非金属填料、有机填料和金属填料三大类。有的填料能使高聚物的性能能明显提高,成为活性填料(填充剂)。但是,通过填料的表面改性技术(如偶联剂或表面活性剂等),可以提高惰性材料的活性,所以活性材料填料与惰性填料并没有严格的区分界限。

合理的选用填料可以提高聚合物的性能。填料对高聚物性能的影响主要取决于填料的粒径及分布、粒子的几何形态和粒子表面性质。填料对高聚物强度的影响主要取决于填料的体积效应、化学吸附和物理吸附作用。惰性填料由于物理吸附作用较弱,几乎没有化学吸附作用,只有在低用量填充时,可显示一定的增强作用。对惰性填料表面进行改性处理,如接枝反应、利用偶联剂或表面活性剂等技术提高填料-高分子界面的黏附性,形成一定厚度的界面层,从而提高填料的物理吸附和化学吸附作用,提高材料强度。

关于填料增强作用的表征方法比较简单的表征参数是增强效率,定义为有机填料高聚物和无机填料高聚物的强度之比。

2)切口与应力集中物

试样中有切口时,冲击强度较低,因为切口使冲击时应力集中,且切口端部的曲率半径越小,应力集中越厉害,冲击强度也越低。冲击过程中消耗的能量包括裂纹的引发和裂纹的扩展两部分耗损,若钝切口时,冲击强度包括了裂纹的引发和裂纹扩展消耗的能量,还表明了材料对缺口的敏感性;若锐利切口时,相当于裂纹已经引发,冲击强度主要表征了材料在裂纹扩展阶段消耗的能量。应力集中物是指材料中存在的不均一性缺陷,包括裂纹、缺口、杂质、嵌件和空穴、气泡等。这些存在于材料表面和内部的应力集中物与材料设计、加工工艺和使用过程有关。它们的存在会使冲击强度明显下降。由统计理论可知,在材料内许多缺陷中,总有最致命的一个以初期裂纹的形成产生断裂的起点,强度主要取决于致命缺陷的扩展。Griffith的理论指出,材料的断裂破坏不是由于应力平均分布于材料而引起的,而是在缺陷的区域内产生大大超过平均应力值的最大应力,缺陷(裂纹)愈锐利,应力集中系数愈大,裂纹扩展愈容易。裂纹的曲率半径愈小,裂纹尺寸愈大,拉伸强度愈低。应力集中物是造成高分子材料实际强度与理论强度之间巨大差别的主要原因之一。

3)环境因素

环境因素引起的强度逐渐下降的现象称为环境侵袭作用,可粗略分为表层侵蚀、局部侵蚀和力化学侵蚀三种情况,表层侵蚀是化学因素和物理因素使材料表面层劣化,逐步纵深化致使强度下降;局部侵蚀是材料表面存在的缺陷,如空穴、划痕及异质界面,在环境因素作用下,逐步深化形成裂纹,使强度下降,局部侵蚀说明表面裂缝等缺陷对降低材料强度的作用;力化学侵蚀实质上是应力(或应变)下活化了裂纹处的化学断链反应,使裂纹沿着弱键(或应力集中链)的断裂方向发展,使强度下降。力化学侵蚀的典型例子是橡胶的臭氧老化。

另外,热塑性塑料的冲击强度对温度有很大的依赖性,在玻璃化温度附近,冲击强度随温度升高而显著提高。形变速率对高分子材料强度的变化也有很大的影响。

高聚物分子量的增加,冲击强度有所提高,但分子量增至某一值后,分子量基本上与冲击强度无关;冲击强度随结晶度的增加或球晶的增大而降低;取向结构对冲击强度也有影响。如果冲击力与分子链取向方向平行,冲击强度较高,如果冲击力与取向方向垂直,则冲击强度较低。


脚注信息
地址:无锡市锡山区春晖中路66号 邮编:214000 电话:0510-88201399
无锡宝之石塑料材料科技有限公司 Copyright(C)since2018