⾼分⼦材料塑料⼒学性能强度影响因素总结
1、材料的化学结构,分⼦链结构,分⼦链⽀化,主要因素和根本因素。
凡是能够化学键和分⼦间作⽤⼒的因素都会影响材料强度,⽐如氢键和分⼦极性,芳杂环极性⾼于脂肪链。分⼦间作⽤⼒越⼤材料强度和模量⼀般是越⾼。⽐如:PA6强于硬质PVC,硬质PVC强于LDPE,因为PA6是极性聚合物⽽且存在氢键,PVC为极性聚合物,⽽LDPE极性很⼩。南京塑泰马来酸酐接枝材料增加了材料的极性,提⾼了强度。芳⾹族尼龙强度⼤于脂肪族尼龙的强度,聚苯醚强度⼤于脂肪族聚醚强度,因为苯环的引⼊增⼤了分⼦间的作⽤⼒,苯环的极性⼤于脂肪链,苯环直接存在共轭电⼦效应等。
分⼦链的⽀化显著影响材料的⼒学性能。直链⾼分⼦材料⼒学⼀般优于侧链⾼分⼦的⼒学性能,⽐如主链型的液晶⾼分⼦材料,⼒学性能远远⾼于侧链型的液晶⾼分⼦。原因在于侧链⾼分⼦分⼦间距离增⼤,分⼦间作⽤⼒减⼩。由上,可以推断出材料⽀化后分⼦间距离增⼤,相互作⽤⼒减⼩,拉伸强度减⼩。
交联⼜是⼀个可以显著影响材料强度的因素。⼀般交联程度增加,拉伸强度材料模量增⼤。但是实际情况⽐较复杂,有的材料交联增加强度降低(特别是对于结晶聚合物),有时增加适当增加交联度可以提⾼材料的断裂伸长率,有时⼜会降低材料的断裂伸长率。鉴于交联剂含量对材料⼒学影响结果多样,所
以⼯程师在研究材料交联时需要仔细研究其影响。
2、材料的分⼦量
根据经验,分⼦量增⼤,材料的拉伸强度冲击强度增⼤,著名的超⾼分⼦量聚⼄烯UHWPE纤维强度超⾼(有多⾼?百度⼀下吧,反正⾼于碳纤维)。但是并不是所有材料强度随分⼦量增加⽽增加,⽽且分⼦量增长到⼀定数值时,分⼦量对强度的影响不明显。分⼦量影响材料加⼯流动性明显。
3、结晶和取向对材料的影响
⼀般,结晶度提⾼可以提⾼材料的拉伸强度和模量,包括弯曲强度,但是降低材料的韧性、冲击强度和断裂伸长率。取向对材料的影响同样重要,主链型液晶⾼分⼦取向和侧链型⾼分⼦取向情况不⼀致,使⼒学性能差异较⼤。经过取向处理的材料与未处理时⼒学性能不⼀致。
4、材料缺陷和应⼒集中的影响
材料内部的⽓泡、银纹、裂纹和空隙等因素往往降低材料的强度,因为这些缺陷往往造成材料在缺陷上产⽣应⼒集中,破坏材料的强度。。。
总结影响⾼分⼦材料强度的因素,根据以下因素可以帮助⼯程师分析材料配⽅,
可以提⾼强度的因素或⽅法:
1、化学结构:可能提⾼分⼦的极性,如加南京塑泰的马来酸酐接枝的材料。可以增加链刚性的因素⼀般可以提⾼聚合物的强度,⽐如引⼊芳杂环。适当的交联也可以提⾼材料硬度,交联剂链长度同样影响材料硬度。
2、聚合物形态:提⾼结晶度和取向度可以提⾼材料强度,但是结晶度过⾼,抗冲强度和断裂伸长率降低,即材料变脆。
3、共聚增强:与“硬”单体共聚可提⾼材料硬度。
3、共混增强:与增强材料共混或复合,可提⾼材料强度。
不利于提⾼材料强度的因素:
1、材料应⼒集中:这是材料制备过程中常常遇到的问题。
2、材料出现银纹:也是常见现象。
3、材料増塑:与共混增强相反,材料与增塑剂共混时材料强度降低。
力学性能
4、填料降低强度:⽐如⼀些惰性填料与材料共混后,“稀释”了基体材料,使材料的强度降低。⽐如碳酸钙粉末填充⼀些材料会导致材料强度降低。