微孔发泡对聚丙烯力学性能的影响_龚维

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关于吸能特性 , schwaber提出如下见解 [4 ] :泡沫塑料变形 过程中的能量损耗包括基体变形产生的能量损耗 、基体单元 间的摩擦产生的能量损耗 。微孔发泡 PP,基体间变形产生的 能量耗损大 ,弥散的微孔改变材料内部应力状态 ,阻碍裂纹扩 展 。从而导致冲击强度的提高 。
作者简介 :龚维 (1974—) ,男 ,现在贵州师范大学任教 ,讲师 ,主要从事金属材料和高分子材料方面的教学和研究工作 。 收稿日期 : 2005 - 6 - 6
1曹正松 ,林增坤 ,陈炳康. 现代塑料加工应用. 1997 (3) 2徐世忠. 中国塑料. 1995 (5) : 20 - 45 3周琼. 高分子材料科学与工程. 2000 (5) : 137 - 139 4吴吉勋 ,邓万棱. 塑料工业. 1994 (4) : 35 5吴舜英 ,徐敬一. 泡沫塑料成型. 北京. 化学工业出版社. 1999. 2 6张玉龙 ,李长德. 泡沫塑料入门. 杭州 . 浙江科学技术出版社. 2000.
3. 6 7吴舜英 ,马小明. 材料科学与工程. 1998. 10 (3) : 30 8高家武. 高 分子材 料近代 测试技 术. 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社.
1994. 12 9张兴英 ,李齐方. 高分子科学实验. 北京. 化学工业出版社. 2004. 3 10吴培熙. 高分子共混改性. 北京. 轻工业出版社. 1996. 2 11 . 王德演. 塑料工业. 1990 (4) : 40 - 44
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现代机械 2005年第 6期
4. 2 从图 2 ( a) ～ ( f)可知 ,未发泡的 PP试样断口裂纹从断裂 源区呈放射状分布 ,断口表面光滑 ,呈现脆性断裂的特征 ;试 样冲击强度低 ;图 b是微孔发泡 PP的断口 SEM 形貌 ,断口表 面粗糙 ,形貌基本都呈现“岩石层 ”状 ,泡孔边缘有应力发白 现象 ,表明产生了一定程度的高弹性形变 。因此材料冲击强 度高 。图 2 ( f)是 2号样 100倍照片 , 形貌呈现“岩石层 ”状比 较明显 ,泡孔细小且分布均匀 ,沿某一个方向的凹坑较明显 , 横纵向平均直径约为 40 μm ,致密而细小的泡孔使裂纹尖端 钝化作用更显著 ,基体变形大需消耗大量的能量 ,从而大大提 高材料的韧性 ;微孔的存在 ,材料受到冲击时 ,在微孔的周围 , 特别在微孔赤道附近会引发大量银纹 ,大量的银纹的产生和 发展要消耗大量的能量 ,同时大量银纹间应力场相互干扰 ,降 低了银纹端应力 ,阻止了银纹的进一步发展 [5 ] 。这也是导致 材料冲击性能提高的重要因素 。
5 结论
1)微孔发泡 PP具有较好的综合力学性能 ,特别是材料 冲击强度可明显提高 ,材料密度下降 ,具有很好的应用价值 。
2)未发泡 PP冲击断口呈光滑放射状脆性断面 ,冲击强 度低 。发泡 PP由于存在致密而均匀的微孔 ,使裂纹尖端钝
化 ,增加了裂纹扩展阻力 ,从而提高了材料的冲击强度 。
参考文献
密 度
GB1033 - 86
3 实验制备
3. 1用自行研制的复合发泡剂制备发泡母粒 ,用加入发泡母 粒的 PP采用二次开模注射工艺注塑力学性能检测样条 ; 经 检测样条的密度为 0. 732 7 g/ cm3 ,与纯样比较减小 。图 1 是 对实验样条进行拉伸强度 、弯曲强度 、冲击强度 、延伸率 、比强 度 、比刚度测试的结果 。1 号样为不发泡纯 PP , 2 号样为发 泡 PP。 3. 2 为了观察泡孔分布和形态的原貌 ,将试样在液氮中深冷 3 个小时以上 ,取出冲断 ,进行喷金处理 ,然后用扫描电镜观察 , 图片如 2所示 。
4 分析讨论
4. 1 从图 1中 ( a) ～ ( f)可看出微孔发泡的 PP,拉伸强度降低 了 19. 5% ,密度为 0. 732 7 g/ cm3 ,降低了 19. 3% ,从图中可 知 ,比强度降低 0. 5% ,弯曲强度 、冲击强度 、延伸率 、比刚度 都整体提高 ,其中缺口冲击强度提高的 3 - 4倍 ,说明通过微 孔发泡后 ,综合力学性能得到提高 ;而材料成本降低了 20% , 给制品企业带来可观经济效益 。研究表明泡孔均匀而致密对 提高性能有极其重要作用 。
有限公司
Kyky - 2800B型扫描电镜 北京中科议仪器有限公司
PQ100 /200塑料切粒机 化工部晨光塑料机械研究所
XS - 205梅特勒 - 托力多 XS电子天平
2. 3 主要性能测试
拉伸强度 GB1040 - 92
弯曲强度
GB9341 - 88
冲击强度
GB / T1043 - 93
2 实验部分
2. 1 样品
复合发泡剂 自制
PP ( T30 s)
工业级
LDPE (1F7B )
工业级
酒精
工业级
2. 2 仪器
CJ80m3v塑料注塑成型机 广州震德塑料机械有限公司
ZBC - 4摆锤冲击实验机 深圳市新三思计量技术有限
公司
WDW - 10C微机控制电子万能试验机 上海华龙仪器
The Influence of M echan ica l Property in M icro2Foam Polypropylene
GO NG W e i, HE L i, LO U Zhu, Y U J ie, ZHANG Chun
Abstract: In this paper, the p rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱperties of mechanical p roperties for m icro2foam ing PP were been discussed and the size and distribu2 tion of bubble ho les were analysized.
摘要 :本文通过对微孔发泡 PP性能进行研究表明 :整体综合性能得到提高 ,密度降低 15% - 20% ,特别以冲击强度提高最 显著 ;讨论了泡孔尺寸 、分布对裂纹扩展行为的影响及与冲击性能之间的关系 ,为微孔发泡 PP的应用提供了理论参考 。 关键词 : 微孔发泡 宏微观分析 冲击性能 聚丙烯
中青年学者专栏
文章编号 : 1002 - 6886 (2005) 06 - 0081 - 02
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微孔发泡对聚丙烯力学性能的影响
龚维 1 ,何力 2 ,罗筑 2 ,于杰 2 ,张纯 1
( 1. 贵州大学 材料物理研究所 ,贵州 贵阳 550003 ; 2. 贵州省材料技术创新基地 ,贵州 贵阳 550014)
Key words: m icro - foam ing; polyp ropylene; mechanical p roperty; po lyp ropylene
1 前言
微孔塑料作为一种新型材料 ,具有密度小比强度高 、冲击 韧性高 、吸能抗震性强 、隔音隔热性能好等一系列特点 [1 ] 。 已逐步在交通运输 、军工 、航空航天 、电子等领域获得应用 。 在美国 、日本 、欧洲等国家和地区工程聚合物发泡材料无论是 产量还是品种都在迅速增加 。许多著名公司如美国 Trexel. m ircellular Plastic Technology. Axiomatics公司等已致力于微孔 发泡技术的实际应用开发及商业化推广 [2 ] 。 PP同其它材料 相比具有较高的刚性 、优良的力学性能 、良好的耐热性和化学 稳定性 。是制备发泡制品的理想材料 [3 ] 。但是通常的物理 、 化学发泡方法得到的 PP材料由于泡孔直径尺寸大 ,使材料 强度明显降低 。因而在工程构件使用中受到很大的限制 。本 文对微孔发泡 PP的形态特征及其对材料断裂行为的影响进 行了探讨 ,旨在保持和提高材料综合机械性能的同时 ,降低制 品材料的用量增加产品的市场竞争力 。