塑料的成型方法有很多种，常见的成型方法如图210所示。......
2023-06-30
塑料的韧性及测试方法
【摘要】：塑料的韧性是指抗御外来冲击力的能力，常用冲击强度值大小来表示。根据曲线记录和样品在冲击后的表面状态情况，可以判断材料的状态性能。由于塑料制品的冲击强度对温度依赖性很大，所以测试时必须规定温度值。同一种塑料制品，用不同的方法测量其冲击强度，会得到不同的结果，并无可比较性，甚至有时会出现相反的结果。在我们接触的塑料中，其韧性相差很大，常用塑料的落球冲击强度值见表4-49所示。
塑料的韧性是指抗御外来冲击力的能力，常用冲击强度值大小来表示。冲击强度是指试样受冲击破坏断裂时，单位面积上所消耗的功。它可用于评价材料的脆性或韧性程度，材料的冲击强度越高，说明其韧性越好；反之，说明材料的脆性越大。可用于测定材料冲击强度的方法很多，已见报道的不下15种，但比较常用的有如下4种：
也称为艾佐多（Izod）试验法，适用于韧性较好的材料。它将冲击样条的一端固定而另一端悬臂，用摆锤冲击试样的方法。其计算方法为冲击破坏过程中所吸收的能量与试样原始截面积之比，单位kJ/m2。对于韧性好的材料，因难以冲断往往在试样上开一V形或U形小口，所以悬臂梁冲击强度常常需要标注有缺口或无缺口。
也称为Charpy法，适用于脆性材料。它将试样条的两端放在两个支点上，用摆锤冲击试样的方法。其计算方法为冲击破坏过程中所吸收的能量与试样原始截面积之比，单位kJ/m2。此法试样也分为有缺口和无缺口两种。
也称为Gardner法。在规定条件下，用规定形状和质量的落球（锤），在某一高度上自由落下对制品进行冲击，通过改变球的高度和质量，直至塑料制品被破坏为止。测定此时落球的高度和质量，可计算出制品在此高度下被破坏时所需能量，单位为J/m。
多轴冲击的英文为Multi-axial impact，又可以称为高速刺穿测试，它可以很好地模拟汽车高速行驶情况下的撞击性能。前面介绍的缺口冲击测试方法有简支梁和悬臂梁两种，很好地表征了材料吸收冲击能的能力；面冲击测试方法有落球冲击测试法，很好低表征了材料抵抗冲击能破坏的能力。多轴冲击相当于缺口冲击和面冲击的结合，多材料的耐冲击性能表征是全面的，包括吸收冲击能和抵抗冲击能两个方面。
多轴冲击试验仪由一套多轴台架、一个温度控制箱以及一套电子采集系统组成。其中，多轴台架由固定支座和落锤组成。落锤质量可通过增加砝码进行调整，锤头直径可更换，有20mm和10mm两种规格可供选择，直径20mm的锤头适用于ISO 6603标准，直径10mm的锤头适用于ASTMD3763标准。试验时，可根据测试材料的种类来选择落锤的总质量。为了降低冲击过程中的摩擦损耗，每次测试前需对锤头进行润滑。工作原理是让锤头以一个标准速度在样品表面中心垂直冲击，得到冲击力距离曲线或者时间曲线。根据曲线记录和样品在冲击后的表面状态情况，可以判断材料的状态性能。样品在试验过程中需保持固定状态。具体测试方法见ISO6603-2和ASTMD3763的规定。
由于塑料制品的冲击强度对温度依赖性很大，所以测试时必须规定温度值。一般设两种温度，常温为23℃，低温为-30℃。
同一种塑料制品，用不同的方法测量其冲击强度，会得到不同的结果，并无可比较性，甚至有时会出现相反的结果。因此，要对韧性大小进行比较必须用同一种测试方法，并且在相同测试条件下检测。
在我们接触的塑料中，其韧性相差很大，常用塑料的落球冲击强度值见表4-49所示。
表4-49 常用塑料的落球冲击强度
在不同应用场合中，对塑料制品的冲击强度要求不同。如汽车保险杠要求落球冲击强度值大于400J/m，如此高的冲击强度要求，对大部分塑料而言都需要增韧改性方可使用。传统的增韧方法为在树脂中共混弹性体材料，其增韧效果很好，但不足之处为刚性降低。近年来开发出刚性增韧方法，增韧和增强同时进行。
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