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正確理解產(chǎn)品韌性和剛性
來源:
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作者:pmod4280f
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發(fā)布時間: 2014-10-17
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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(fā)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(fā)生的形變大小。
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(fā)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(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)在伸長率很小); “柔度”越大的物體越容易發(fā)生變形(表現(xiàn)在伸長率較大)。
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(xiàn)意外。例如用玻纖增強塑料后，它的剛性變大，但也可能出現(xiàn)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(chǎn)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(fā)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。最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(yè)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。
“剛度”是指物體發(fā)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(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)在伸長率很小); “柔度”越大的物體越容易發(fā)生變形(表現(xiàn)在伸長率較大)。
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(xiàn)意外。例如用玻纖增強塑料后，它的剛性變大，但也可能出現(xiàn)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(chǎn)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(fā)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。最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(yè)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。
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