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正確理解產品韌性和剛性
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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?！皠偠取笔侵肝矬w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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