金華市國豐橡塑有限公司
20年專注TPE/TPR-增韌劑研發(fā)與生產(chǎn)
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TPE和TPR材料斷裂伸長率:斷裂伸長率是指材料受外力拉伸伸長變形的能力,通常表示為阿拉伯?dāng)?shù)字加%。例如,某種苯乙烯熱塑性彈性體(TPE\TPR材料)測試片的原始長度為200mm,在受到外力拉伸時,材料在拉伸到600mm時斷裂,則該材料的伸長率為300%。
此外,斷裂延伸率還與分子量、聚集狀態(tài)、相結(jié)構(gòu)的多少有關(guān),但從根本上說,這與大分子的靈活性有關(guān)。以下舉一個PP的例子。
一、和分子量有關(guān),但大分子柔性已經(jīng)考慮了分子量因素,材料的分子量大,具有很好的柔順性。分子量本身很小,分子發(fā)生柔順變形的幾率很小。象一塊小鋼板,很難使它變形。
二、分子的柔性中也包括聚集態(tài)。晶態(tài)PP與非晶態(tài)PP(熔體急冷可得)雖然晶態(tài)PP分子鏈柔性降低,但由于其在拉伸過程中構(gòu)象變化可逆,仍可以認(rèn)為分子柔性相同,此時結(jié)晶不結(jié)晶并不會影響其斷裂伸長率。定向狀態(tài)下的PP,如BOPP,其斷裂伸長率很小,此時其分子剛性也很大,拉直后缺乏彈性。對多相態(tài)體系,PP和PP+GF材料的斷裂伸長率有較大差異。但GF能限zhiPP分子鏈的運(yùn)動性,使PP柔性降低,是導(dǎo)致聚合性降低的根本原因。
第三種非PP體系——PVC。硬聚氯乙烯無增塑劑,聚氯乙烯分子間的范德華力較大,分子鏈的構(gòu)象受限zhi,分子鏈柔性較差,因而斷裂伸長率僅為數(shù)十。加塑后的軟PVC,由于增塑劑的加入“隔離”了PVC分子鏈間的范德克力作用,使PVC分子鏈相互牽制受限的狀態(tài)解除(不是完全解除),PVC分子鏈柔性大大提高,伸長率增加到100-500%。這充分說明了影響斷裂伸長率的根本因素是分子鏈彈性,無論是基體樹脂的聚集態(tài),還是塑料的多相結(jié)構(gòu),均可歸結(jié)為分子鏈的彈性。
三、為什么分子鏈的彈性會決定斷裂伸長率?由于拉伸變形過程本質(zhì)上是一個“消耗”聚合物鏈柔性(構(gòu)象變化能力)的過程。
TPE和TPR材料斷裂伸長率試驗(yàn)要素
1、拉伸速率。塑膠屬于粘彈性材料,其應(yīng)力松弛過程與變形率密切相關(guān),應(yīng)力松弛是一個時間過程。在低速拉伸過程中,分子鏈發(fā)生位移重排,表現(xiàn)出韌性行為;拉伸強(qiáng)度降低,而斷裂伸長率增加。在高速拉伸過程中,聚合物鏈段的運(yùn)動跟不上扭曲作用的速度,呈現(xiàn)脆性行為,即為;拉伸強(qiáng)度提高,斷裂伸長率降低。因此不同品種塑料拉伸速度的敏感性不同。硬脆性塑料對拉伸比較敏感,一般采用較低的拉伸速度,韌性對拉伸速度不敏感,可采用較快的拉伸速度。
2、產(chǎn)品有小缺陷。在實(shí)際中,即使是相同的材料,不同樣條間的斷裂伸長率也會有波動,因?yàn)闃訔l內(nèi)部存在缺陷,應(yīng)力集中物和內(nèi)部的微裂紋導(dǎo)致材料內(nèi)部變形集中。
要得到高延伸率的TPE和TPR材料,或每一種成分的選擇都很重要,通常要注意以下幾點(diǎn):
1、選擇PP共聚;
2、選擇大分子量的SEBS、SBS等;
3、填充較多的橡膠油;
4、聚烯烴彈性體可部分與POE、POP等復(fù)合;
5、選擇適當(dāng)?shù)南嗳輨?/span>
6、增加一定的潤滑劑比例,推薦聚硅氧烷類潤滑劑,蕞好有一定極性;
7、填充物相對減少。
TPE和TPR材料配方體系的可變空間很大,決定了TPR材料斷裂伸長率活動空間較大。通常,TPE材料的斷裂伸長率在200~1500%左右。