塑料斷裂伸長率的概念及測試要點

   塑料應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，不同的應(yīng)用領(lǐng)域所需要的性能也不一樣，下面介紹一下塑料斷裂伸長率的概念及測試要點。

    斷裂伸長率的概念及與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系

    1.1斷裂伸長率與沖擊強度關(guān)系

    沖擊強度可以看做單位截面破壞時消耗的能量。撇開面積因素，我們考察能量。能量=力×距離。力是強度因素，就是應(yīng)力；距離就是形變因素，比如斷裂伸長率什么的。這樣，一個沖擊強度高的材料，它可能是強度因素顯著（拉伸強度大），而斷裂伸長率中等或小。所以說，一個沖擊高的材料，斷裂伸長率可能不大。

    斷裂伸長率是大是小，取決于基體樹脂分子鏈的柔性。象PE、PP的分子鏈都是柔性分子，斷裂伸長率都是500以上，當(dāng)然如果加入很多粒徑細(xì)的，聚合物分子會受到填料對其構(gòu)象變化的限制，從而導(dǎo)致伸長率降低至幾十個。玻纖增強PP的伸長率常有幾個。PC/PBT這種材料，韌性可以較高，也是高抗沖材料，但是PC、PBT都是分子鏈比較剛性的材料，形變率并不大。所以，沖擊強度和斷裂伸長率不是簡單的正比關(guān)系，只有兩種材料的結(jié)構(gòu)類似時才可以通過沖擊強度比較斷裂伸長率。

    1.2斷裂伸長率與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系

    說斷裂伸長率，我覺得用分子量，和聚合度這些表示相關(guān)性更加好應(yīng)該還跟聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，共混體系的相結(jié)構(gòu)有關(guān)。

    斷裂伸長率與分子量、聚集態(tài)、相結(jié)構(gòu)多少也是有關(guān)系的，但是從根本上講，還是與大分子柔性有關(guān)。下面以PP為例說明。

    1.2.1與分子量有關(guān)

    但是大分子柔性已經(jīng)考慮了分子量因素，分子量大的分子柔性大。就像一塊小的鋼板，你很難使其變形，但是大的鋼板自己都忽悠忽悠的，這是尺度變大其剛度下降的類比例子。身材苗條的姑娘顯得婀娜多姿也是同樣道理。

    1.2.2聚集態(tài)也包含在分子柔性里

    結(jié)晶PP與非晶PP（熔體急冷可得），盡管結(jié)晶PP的分子鏈柔性下降，但是由于其在拉伸時構(gòu)象變化可逆，仍然可以看成分子柔性相同，這時結(jié)晶不結(jié)晶不會影響其斷裂伸長率的。取向態(tài)的PP，如BOPP，斷裂伸長率很小，這時它的分子剛性也很大，它繃直了以后缺乏了柔性。多相體系方面，PP與PP＋GF，這兩個材料的斷裂伸長率有很大差別。這是聚集態(tài)不同造成的，但其本質(zhì)就是GF限制了PP分子鏈的運動性，使PP柔性下降。個非PP體系--PVC。硬PVC沒有或很少增塑劑，PVC分子之間范德華力很大，分子鏈構(gòu)象受限，分子鏈柔性差，所以斷裂伸長率只有數(shù)十個。增塑后的軟PVC，則因增塑劑的加入“隔離”了PVC分子鏈之間的范德華力作用，PVC分子鏈互相牽制受限的狀態(tài)被解除（不是解除），PVC分子鏈柔性大大提高，于是斷裂伸長率增大到100-500%。這些事例充分說明，無論是基體樹脂的聚集態(tài)，還是塑料的多相結(jié)構(gòu)，其斷裂伸長率的根本影響因素都可以歸結(jié)為分子鏈的柔性。

    1.2.3為什么分子鏈的柔性會決定斷裂伸長率呢？

    因為拉伸變形的過程本質(zhì)上就是一個“消耗”高分子鏈柔性（構(gòu)象變化能力）的過程。

    斷裂伸長率的測試要素

    2.1拉伸速度

    塑料屬于粘彈性材料，它的應(yīng)力松弛過程與變形速率密切相關(guān)，應(yīng)力松弛需要一個時間過程。當(dāng)?shù)退倮鞎r，分子鏈來得及位移重排，呈現(xiàn)韌性行為，則出現(xiàn)為；拉力強度減少，而斷裂伸長率增大。高速拉伸時，高分子鏈段的運動跟不上歪理作用的速度，呈現(xiàn)脆性行為，則出現(xiàn)為；拉伸強度增加，斷裂伸長率減少。所以不同品種的塑料拉伸速度的敏感程度不同。硬而脆的塑料對拉伸比較敏感，一般采用較低拉伸速度，韌性對拉伸速度敏感性較小，可以采用較快的拉伸速度。

    2.2產(chǎn)品微小的瑕疵

    實際上即使是相同材料，不同樣條之間的斷裂伸長率也是有波動的，因樣條內(nèi)部有缺陷，應(yīng)力集中物和內(nèi)部微裂紋導(dǎo)致材料內(nèi)部變形集中。