毕业论文——无规共聚聚丙烯在不同试验参数下对其机械性能的影响
8页1、无规共聚聚丙烯在不同试验参数下对其机械性能的影响摘要:研究一定温度范围内温度对无规共聚聚丙烯(PP-R)的抗冲击性能和硬度的影响;研究了材料的拉伸性能与应变率的关系,在很宽的应变率范围内其多项力学性能受应变率的影响较大;最后研究了PP-R成型后的储存时间与其机械性能的关系。关键词:无规共聚聚丙烯,力学性能,存储时间,应变率1.引言 有大量关于聚丙烯(PP)处理,形态,测试和紫外线(UV)的降解的文献1-3。然而,其中缺少关于存储时间对PP的影响、户外老化时间和填加不同比率填料对PP力学性能的影响的结论。这可能需要联系实际,它的研究是非常严密和耗费时间。基于这些原因,本文的目的是,研究成型无规共聚聚丙烯在不同贮存时间的力学性能和热性能2实验2.1材料 在这项研究中所使用的聚合物是由Borealis s. a公司生产的一种天然无规共聚聚丙烯(PP-R),其商标名称为RA 130E,它呈颗粒的形式。其性能如表1。2.2样品制备测试样品采用特别设计的注塑模具生产。测试样本性能如图1所示。所有的测试样本都使用ERATFE 130/95注塑机成型。表2为此款注塑机的结构图。首先设置仪器参数和成型条
2、件,所有样本在测试前均需在室温条件下保存30天。除非特殊要求表1 本研究所使用聚合物的典型特性 2.3拉伸试验 拉伸试验的测试样本尺寸均为156*10*4mm,遵从ISO 527-1(1993)标准。设定不同速度对样本进行拉伸试验。拉伸仪器的名称为A Z wick Z10,利用通用螺杆驱动的拉伸/压缩试验机的数据采集系统设备来进行拉伸试验。我们使用50毫米/分钟的测试速度,除非另有提及。研究应变率效应,所使用的速度范围是从1到1000mm/min,伸长计被利用来测定其弹性模量。试验在温度为23之下进行。每组样本至少进行三次试验,然后采用计算机测试程序推导出屈服应力、抗张强度、弹性模量、应变屈服的平均数。2.4悬臂梁式冲击试验 冲击断裂能是表征材料韧性的重要参数。冲击值可用来表现材料吸收冲击能量的能力,他是由两部分组成:(a) 断裂所需的能量,(b)一定量的材料在一定形变之下所需消耗的能源。传统的冲击试验设备(没有仪表),实际上是无法将这两个部分分开的。冲击试验仪器提供了断裂过程中所涉及的能源的信息,对于材料的裂纹开裂和裂纹延伸所需的能力可以提供很好的评价,而传统的冲击试验设备是不可能实
3、现这点的。许多材料,裂纹缺口是发生在前夕或在最大负荷时形成。因此,这合理和近似的确定了当裂纹开裂时所需的能量是最大的4。同样,峰后的能源,被定义为当材料为了抵抗裂纹扩展所需的能量。在许多工业应用中,研究温度对冲击强度的影响是很有意义的,而且它引起了工业与学术界高度重视5。 悬臂梁式冲击试验测试样品的尺寸为80*10*4mm的矩形,符合ISO 179/1eA(2000)标准。用铣床高速切割刀切一个单独的V形切口(尖端半径0.25mm,深2mm),按照ISO 179/1eA(2000年)标准。在一个很宽的温度范围内进行了一系列悬臂梁式冲击试验。设置测试温度,使用不同比例的液态氮和丙酮的混合物,在实验前测试样本至少保存在冷却介质里30分钟。对处理过的缺口样本进行了一个的冲击速度为2.93m/s,温度从75至85.8的悬臂梁式冲击试验,首先将悬臂梁式冲击试验机(Code 6545/000)的脉冲速率设定为2.93m/ s,冲击能量评价是基于线弹性断裂力学(LEFM)分析的,普拉蒂和威廉姆斯提出怎样确定材料的冲击强度 6。悬臂梁式冲击能量Cv值由下式给出其中U是指样本被吸收能量,B和D分别为样本
4、的宽度和厚度,F是样本几何依赖校准因子。冲击试验仪器是很好的仪器设备,无论是消耗最大能源的裂纹萌生,还是传统的悬臂梁式冲击能量的总冲击能量,它整个过程都可以计算出。2.5硬度测试 硬度是指材料的抗变形能力,特别是指永久变形缺口或刮痕。一般来说,测量硬度最普遍的方法为Rockwell and Shore。Rockwell方法通常用于比较硬的材料, Shore的(或硬度计)方法,符合ISO 868(2003年)的标准,它已运用于软橡胶和塑料的测试。Shore硬度是使用Shore硬度计在不同温度下进行测试。其结果是三个测量值的平均值。表2 本研究成型注塑机的规范和设置参数3结果和讨论3.1.拉伸试验半结晶聚合物的拉伸能量和力学性能是非常重要的特性。这些宏观特性非常依赖于应变率,因此研究他们的应变率影响因素对于工程和结构的应用是非常重要的7。材料变形过程中有着复杂及引人注目的应变率,因为变形过程中的能源消耗主要是因为热量消散。在等温图中,在更高的温度的图与非关联负荷率较低时,可观察到更多的负载8。一般来说,半结晶聚合物的拉伸试验分为三个阶段 9,10:(1)测试样品的微球粒状结构化,(2)微球
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