Κατανόηση της σκληρότητας και της ακαμψίας από την τροποποίηση πλαστικών προϊόντων

Oct 09, 2022

Αφήστε ένα μήνυμα

Η "ακαμψία" αναφέρεται στη δύναμη που απαιτείται για την παραμόρφωση μονάδας ενός αντικειμένου. Η "ευελιξία" αναφέρεται στην παραμόρφωση ενός αντικειμένου υπό μια μονάδα δύναμης. Μπορεί να φανεί ότι όσο μεγαλύτερη είναι η "ακαμψία", τόσο λιγότερο πιθανό είναι το αντικείμενο να παραμορφωθεί (που φαίνεται από τη μικρή επιμήκυνση). Αντικείμενα με μεγαλύτερη «ευελιξία» είναι πιο πιθανό να παραμορφωθούν (που φαίνεται με μεγαλύτερη επιμήκυνση). Σε μια ιδανική κατάσταση, η ακαμψία του αντικειμένου τείνει στο άπειρο (ή η παραμόρφωση του αντικειμένου υπό τη δύναμη είναι τόσο μικρή που μπορεί να αγνοηθεί), οπότε ονομάζουμε το αντικείμενο άκαμπτο σώμα. Στη μηχανική ανάλυση, η δική του παραμόρφωση μπορεί να μην ληφθεί υπόψη. Επομένως, η ακαμψία είναι ένα χαρακτηριστικό που αντανακλά τη δυσκολία της παραμόρφωσης του αντικειμένου. Το όλκιμο υλικό είναι σχετικά μαλακό και η επιμήκυνση εφελκυσμού κατά τη θραύση και η αντοχή κρούσης του φύλλου φυσικών ιδιοτήτων είναι σχετικά μεγάλες. Η σκληρότητα, η αντοχή σε εφελκυσμό και ο συντελεστής ελαστικότητας εφελκυσμού είναι σχετικά μικρά. Η σκληρότητα και η αντοχή σε εφελκυσμό των άκαμπτων υλικών είναι σχετικά υψηλές. Η επιμήκυνση κατά τη θραύση και η αντοχή στην κρούση μπορεί να είναι χαμηλότερη. Ο συντελεστής ελαστικότητας εφελκυσμού είναι μεγάλος. Η αντοχή σε κάμψη αντανακλά την ακαμψία του υλικού. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή σε κάμψη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακαμψία του υλικού. Αντίθετα, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα. Σύμφωνα με το ASTM D790 Standard Test Methods for Flexural Properties, αυτές οι μέθοδοι δοκιμής είναι κατάλληλες τόσο για άκαμπτα όσο και για ημιάκαμπτα υλικά. Δεν λέγεται ότι είναι κατάλληλο για όλκιμα υλικά, επομένως τα ελαστομερή με μεγάλη σκληρότητα δεν θα δοκιμαστούν για αντοχή σε κάμψη.




Η προαναφερθείσα σκληρότητα και ακαμψία σχετίζονται με τις δοκιμασμένες μηχανικές ιδιότητες. Μπορεί να συμβούν ατυχήματα. Για παράδειγμα, μετά τη χρήση πλαστικού ενισχυμένου με ίνες γυαλιού, η ακαμψία του γίνεται μεγαλύτερη, αλλά η αντοχή σε εφελκυσμό και η αντοχή σε κρούση μπορεί επίσης να αυξηθούν. Κάτω από φορτία κρούσης και δόνησης, τα υλικά μπορούν να απορροφήσουν μεγάλη ενέργεια για να δημιουργήσουν συγκεκριμένη παραμόρφωση χωρίς ζημιά, η οποία ονομάζεται σκληρότητα ή σκληρότητα κρούσης. Ο οικοδομικός χάλυβας (μαλακός χάλυβας), το ξύλο, το πλαστικό κ.λπ. είναι τυπικά όλκιμα υλικά. Η σκληρότητα των υλικών θα λαμβάνεται υπόψη για οδοστρώματα, γέφυρες, δοκούς γερανού και κατασκευές με σεισμικές απαιτήσεις. Η ακαμψία και η ευθραυστότητα συνδέονται γενικά. Η ευθραυστότητα αναφέρεται στην ιδιότητα ότι όταν η εξωτερική δύναμη φτάσει σε ένα ορισμένο όριο, το υλικό καταστρέφεται ξαφνικά χωρίς προειδοποίηση και δεν υπάρχει εμφανής πλαστική παραμόρφωση όταν καταστρέφεται. Τα χαρακτηριστικά των μηχανικών ιδιοτήτων των εύθραυστων υλικών είναι ότι η αντοχή σε θλίψη είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντοχή σε εφελκυσμό και η οριακή τιμή παραμόρφωσης σε περίπτωση αστοχίας είναι πολύ μικρή. Τούβλα, πέτρες, κεραμικά, γυαλί, σκυρόδεμα, χυτοσίδηρος κ.λπ. είναι εύθραυστα υλικά. Σε σύγκριση με τα όλκιμα υλικά, είναι αρκετά δυσμενή για την αντίσταση σε κρουστικό φορτίο και κραδασμούς.




Ως πλαστικό μηχανικής, ελπίζουμε να έχει καλή σκληρότητα και ακαμψία ταυτόχρονα. Προκειμένου να βελτιωθεί η σκληρότητα των υλικών, θα πρέπει επίσης να καταβληθούν προσπάθειες για τη βελτίωση της ακαμψίας. Γενικά, η προσθήκη ελαστομερούς μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα και η προσθήκη ανόργανου πληρωτικού μπορεί να αυξήσει την ακαμψία. Η πιο αποτελεσματική μέθοδος είναι ο συνδυασμός της σκλήρυνσης του ελαστομερούς με την ενίσχυση του πληρωτικού. Η κακή αντοχή στην κρούση είναι ένα ελάττωμα απόδοσης ορισμένων σημαντικών πλαστικών στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, PVC, PS, PP κ.λπ., η εφαρμογή τους περιορίζεται ιδιαίτερα σε χαμηλή θερμοκρασία λόγω της χαμηλής αντοχής τους στην κρούση. Ωστόσο, η αντοχή στην κρούση των θερμοπλαστικών μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με την προσθήκη "τροποποιητή κρούσης". Υπάρχουν πολλά είδη τροποποιητών κρούσης, όπως η ακρυλική ρητίνη ACR, το συμπολυμερές μεθακρυλικού μεθυλεστέρα βουταδιενίου στυρολίου MBS, το χλωριωμένο πολυαιθυλένιο CPE, το ABS, το EVA και το EPDM. Από την άποψη της επίδρασης τροποποίησης των πλαστικών προϊόντων, η ACR έχει την καλύτερη συνολική απόδοση. Το MBS είναι ένας σημαντικός τροποποιητής επιπτώσεων για διαφανή προϊόντα και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην παγκόσμια αγορά τροποποιητών επιπτώσεων.