PP (polipropilenski) listi se pogosto uporabljajo v avtomobilskih notranjosti, embalažnih materialih, elektronskih napravah in drugih poljih zaradi njihove lahke teže, kemične korozijske odpornosti in enostavne predelave. Vendar pa imajo različni scenariji uporabe pomembne razlike v mehanskih lastnostih PP listov, zlasti jednega kazalca natezne trdnosti. Ta članek bo sistematično analiziral ključne točke natezne trdnosti PP listov z treh ravni: mednarodni standardni sistem, specifikacije testnega delovanja in večdimenzionalne vplivne dejavnike ter zagotavljale tehnično podporo za raziskave in razvoj materialov, nadzor kakovosti in inženirstvo.
Katere mednarodne ali nacionalne standarde sledijo natezni testiranju moči PP listov?
Na področju testiranja plastičnih zmogljivosti standardi serije ISO 527 tvorijo osnovni okvir testiranja. Standardni sistem vključuje predvsem tri komponente: prvi del (splošno načelo) v glavnem uravnava osnovne koncepte nateznih testov, kot sta definicija profesionalnih izrazov, kot sta moč donosa in raztezanje loma, in tudi zahteva zahteve za morfološko klasifikacijo vzorca, vključno z dvema vrstama: skupno strukturo dumbbell in pravokotno strukturo. Glede na določitev preskusnih pogojev so osredotočeni ključni parametri, kot so temperatura okolice, vlažnost zraka in natezna hitrost, na katero mora nadzorovati laboratorij. Zlasti za nastavitev razvrščanja hitrosti raztezanja, na primer za tanke filmske materiale, se običajno uporablja počasno raztezanje 1 mm\/min, medtem ko se lahko materiali v obliki pločevine uporabljajo za zaznavanje hitrejših hitrosti 50 mm\/min.
Glede pravil o pripravi vzorca ISO 527-2 standardni podrobno podrobno opisujejo posebne specifikacije obeh vzorcev. Kot primer jemljemo model 1BA\/1BB v vzorcu tipa dumbbell, širina ozkega dela je nastavljena na 4 mm, dolžina merilnika pa pritrjena na 50 mm. Ta zasnova je učinkovitejša za odkrivanje lokalnih napak v materialu. Širina pravokotnega vzorca se razširi na 10 mm. Čeprav so preskusni podatki bolj stabilni, morda ne odražajo natančno lokalne težave z zmogljivostjo gradiva. V tretjem delu standarda za posebne materiale, kot so polipropilenski listi z debelino največ 1 mm, standard priporoča, da se izberejo različne stopnje glede na preskusni namen - počasna hitrost 1 mm\/min je primerna za simuliranje dolgoročnih statičnih pogojev in hitre hitrosti 50 mm\/min je bližje dejanskim razmeram.
Standard ASTM D638, ki se običajno uporablja v Severni Ameriki, ima svoje značilnosti pri oblikovanju vzorcev. Na primer, čeprav so parametri širine in merilnika pravokotnih vzorcev tipa I enaki kot pri ISO standardu, je struktura napeljave še posebej optimizirana, kar olajša vpenjanje pri dejanskem delovanju. V nasprotju s tem imajo vzorci dumbbell s širino 4 mm v standardu ISO večjo občutljivost za odkrivanje notranjih napak zaradi majhnega kontaktnega območja. Zaradi te značilnosti se široko uporablja pri tovarniškem pregledu kakovosti. Obstajajo tudi razlike v načinu razvrščanja hitrosti preskusne hitrosti obeh standardnih sistemov, zato je treba izbrati in prilagoditi glede na scenarije uporabe določenih materialov.
Pri izvajanju testiranja zmogljivosti materiala je pogosto treba razlikovati hitrosti preskusa. Na primer, počasen test (hitrost 5 mm na minuto), ta rešitev je bolj primerna za materiale, kot je inženirska plastika (kot so plastični deli okoli armaturne plošče avtomobila) in se uporablja predvsem za opazovanje največje vrednosti trdnosti, ki jo lahko doseže sam material. Hitri testi (nastavitev 500 mm na minuto) se bolj uporabljajo za simulacijo dejanskih scenarijev uporabe, kot so vpliv, s katerimi se lahko med prevozom srečujejo elektronski embalažni filmi. V tem primeru lahko pridobljeni podatki bolje odražajo resnični status uporabe.
Glede izbire preskusnih standardov je glavni referenca na Kitajskem standardni dokument GB\/T 1 0 40.2. Razpon debeline vzorca, določenega v njem, je lahko od 0,1 mm do 14 mm, v bistvu pokriva vse specifikacije PP listov, ki nastanejo z vbrizgavanjem ali ekstruzijskimi postopki. Še posebej pomembno je opozoriti, da standardi očitno zahtevajo, da je treba pri izvajanju primerjalnih testov nadzorovati okoljske pogoje, ki jih je treba nadzorovati na temperaturo 23 stopinj, vlažnost pa ne sme presegati 2 stopinj, vlažnost pa je treba hraniti v območju 50%± 5%, vzorce pa je treba vnaprej vnaprej 40 ur.
Standard EU (DIN EN ISO 527) poudarja natančnost merjenja, na primer napako na razdalji je treba nadzorovati v območju plus ali minus 0. 2 mm. To je predvsem zato, ker če odstopanje razdalje razdalja presega 1%, imajo končni izračunani podatki o intenzivnosti napako približno 0. 5%do 1%. Za PP materiale, ki se uporabljajo na medicinskem področju, je potrebno dodatno testiranje biološke varnosti, kot je določeno v ISO 10993, kar naj bi potrdile, da oborine snovi po namakanju materiala ne bodo vplivale na njegovo natezno delovanje.
Industrijski notranji standard QB\/T 2471-2000 ima posebne zahteve za ekstrudirane PP liste. Na primer, čisti PP materiali zahtevajo natezno trdnost vsaj 28 megapov, raztezanje pri odmoru pa ne more biti manj kot 150%. Če dodamo spremenjen material s 30% talk v prahu, čeprav se natezna trdnost lahko poveča na več kot 40 MPa, se bo standard raztezanja sprostil na 50% - ta nastavitev je dejansko najti ravnotežje med togostjo in žilavostjo materiala.
Pri izbiri preskusnega načrta bodite pozorni na razlike med standardi. Na primer, glede na obliko vzorca je vzorec tipa dumbbell (širok 4 mm v srednjem ozkem delu), ki ga je sprejel standard ISO, nagnjen k izpostavljanju lokalnih napak materiala, ki je bolj primerna za izbiro formul v fazi raziskav in razvoja. Pravokotni vzorci (širina 10 mm), ki jih uporablja standard ASTM, imajo boljšo stabilnost med pregledom mase. Izbira hitrosti preskusa je treba kombinirati tudi z dejanskimi scenariji uporabe. Na primer, avtomobilski notranji deli so primerni za uporabo počasnih testov ISO 527 za oceno dolgoročne zmogljivosti stresa. Če pa gre za embalažni material za elektronske izdelke, je treba za simulacijo prevoznih udarcev uporabiti hitre teste ASTM.
Kakšni so previdnostni ukrepi za natezno testiranje PP listov?
O pripravi in obdelavi vzorcev
V fazi priprave vzorca bodite pozorni na metodo delovanja. Na primer, mehansko rezanje lahko povzroči koncentracijo napetosti na robu materiala, to je enostavno razbiti rob. V tem času je priporočljivo uporabiti lasersko rezanje, tako da lahko območje, ki ga vpliva toplota, v osnovi nadzoruje znotraj 0. 1 mm. Za ekstrudirane liste je treba vzorce razrezati v smeri materialnega pretoka in navpične smeri. Na primer, natezna trdnost v smeri stroja je običajno od 15% do 20% višja kot v prečni smeri.
Glede na nadzor okolja je treba nadzorovati pogoje temperature in vlažnosti. Še posebej pomembno je opozoriti, da je treba temperaturo predhodne obdelave vzdrževati v območju 23 stopinj Celzija plus ali minus 1 stopnje, da se prepreči sprememba kristalnosti materiala zaradi temperaturnih nihanj. Za PP materiale, ki vsebujejo sestavine, kot je PE vosek, jih je treba približno dva dni namestiti v sušilnik, da se uravnotežijo. Namen tega je preprečiti, da bi absorpcija vlage povzročila, da se molekularna struktura zrahlja.
Ključne točke za umerjanje testne opreme
V skladu s situacijo je treba izbrati raven natančnosti ekstenzometra, ki se uporablja za merjenje obremenitve. Ko dolžina merilnika presega 25 mm, je treba uporabiti model z visoko natančnostjo z napako največ 0. 5%. Če želite opraviti test z nizko temperaturo pri minus 40 stopinj, morate za hlajenje pritrdilnih delov uporabiti tekoči dušik, sicer pa se bo trdnost delov iz nerjavečega jekla pri nizkih temperaturah zmanjšala za približno 40%.
Poseben je tudi izbira senzorjev za obremenitev. Ko se ukvarjate z debelimi listi, morate izbrati senzor z razponom 20 kN, napako natančnosti pa je treba nadzorovati v eni tisoč. Če merite tanke filmske materiale, bi bilo primerneje spremeniti območje 5 kN, kar se lahko izogne merjenjem odstopanj, ki jih povzroča preobremenitev senzorja. Na primer, če je preobremenitev 10%, lahko napaka doseže dve odstotni točki.
Ključne kontrole med testom
Metoda vpenjanja bo neposredno vplivala na eksperimentalne rezultate. Priporočljivo je, da uporabite hidravlično klinasto objemko, da uporabite vpenjalni tlak od 5 do 10 MPa, tako da se lahko verjetnost zdrsa vzorca zmanjša s 15% na manj kot 3%. Dolžina vpenjanja mora biti več kot 50 mm. Če je vpeta le 30 mm, je konec nagnjen k drobljenju, kar ima za posledico četrtino povečanje tveganja za zlom.
Bodite pozorni na identifikacijo obdelave podatkov o anomaliji. Če se material prelomi, preden pride do dajanja, lahko to povzroči napake v vzorcu ali prekomerno vpenjanje. Takšne podatke je treba zavreči. Vsak sklop poskusov mora pridobiti vsaj pet veljavnih podatkovnih točk, izračunani koeficient variacije pa ne sme presegati 5%, kar pomeni, da so rezultati zanesljivi.
Kateri dejavniki vplivajo na natezno trdnost PP listov?
Lastnosti samega materiala
· Molekularna sestava
Na primer, za materiale, kot je homopolimer polipropilen (HPP), lahko zaradi relativno redne ureditve molekulskih verig kristalnost običajno doseže območje 50%-60%, ustrezna natezna trdnost pa je približno 25-35 MPA. Vendar pa se zaradi razpršene strukture gumijaste faze znotraj kopolimernega polipropilena (CPP), čeprav se lahko udarna odpornost poveča za 50% ali celo podvoji, natezna trdnost zmanjša na 20-30 MPA.
· Vpliv stopnje kristalnosti
Skratka, večja kot je kristalnost, višja je natezna trdnost. Na primer, za vsake 10% povečanje kristalnosti se lahko moč poveča za približno 3-5 MPA. Posebno pozorni na vpliv razlik v kristalnih oblikah. Na primer, trdnost -kristalni polipropilen je lahko približno 15% višja od moči -kristalnega polipropilena, ki je predvsem posledica debelejše lamelarne strukture kristalov. Za izboljšanje učinka kristalizacije je dodajanje nukleacijskih sredstev pogosta metoda. Na primer, nukleating agent NA -11 lahko pospeši hitrost kristalizacije za približno trikrat in poveča natezno trdnost za 8%-12%.
Tehnična sredstva za spreminjanje materiala
· Način ojačitve polnila
Pogostejši je nadev iz steklenih vlaken. Ko dodatna količina doseže 30%, se lahko materialna moč dvigne na 60-80 MPA. Tu bi morali biti pozorni na smer ureditve vlaken. Na primer, ko smer razporeditve steklenih vlaken doseže več kot 80%, je učinek najboljši. Če je manj kot 60%, je lahko izboljšanje moči manjše od polovice. Druga metoda je uporaba nano-kalcijskega karbonata. Če se to polnilo doda za 5%, se natezna trdnost lahko poveča za približno 10%. Če pa ga dodamo preveč, več kot 10%, se bo aglomerala, še posebej, če so delci preveliki. Če presega 200 nanometrov, je enostavno povzročiti težave s koncentracijo stresa.
· Ravnovesje zaostritve zdravljenja
Ko se količina zaostritvenih sredstev, kot je EPDM guma, doda na 20%, čeprav bo natezna trdnost padla na 18-22 MPA, se bo duktilnost materiala močno izboljšala, raztezanje pri prelomu pa se lahko poveča s prvotnih 10 do 300%. Ta spremenjeni material je še posebej primeren za embalažne materiale, ki jih je treba večkrat upogniti, na primer tesnilo v pokrovčku steklenic pijač, ki je scenarij uporabe, ki zahteva tako žilavost kot upornost deformacije.
· Poe Elastomer: Ta material lahko poveča zareženo trdnost s 4 kJ\/m2 na 18 kJ\/m2, hkrati pa ohranja moč 25 MPa. Na primer, deli, kot so odbijači avtomobilov, ki potrebujejo visoko varnost, so primernejši za ta material.
Parametri obdelave
· Proces ekstrudiranja
· Temperatura taline: Na primer, ko je temperatura nadzorovana na 200 do 210 stopinj Celzija, je natezna trdnost materiala najboljša, če pa se temperatura dvigne nad 230 stopinj, se notranja struktura materiala enostavno razgradi in natezna trdnost pade za približno 15%.
· Hitrost hlajenja: Na primer natezna trdnost izdelka je od 5% do 8% večja, ko se obdela z vodo, ki se hladi pri 5 stopinjah, kot kadar je obdelano z zračnim hlajenjem pri 25 stopinjah. To je predvsem zato, ker se material bolj v celoti kristalizira, ko je hlajenje hitro, na primer, velikost kristalnih delcev se lahko zmanjša s 50 mikronov na 20 mikronov.
· Postopek oblikovanja injiciranja
· Tlak zadrževanja: Ko se tlak poveča s 5 0 MPA na 1 0 0 MPa, se bo gostota materiala povečala z 0,90 na 0,92 grama na kubični centimeter. V tem času se lahko natezna trdnost poveča za 8% do 12%. To je predvsem zato, ker lahko visok tlak zmanjša praznine znotraj materiala.
· Temperatura plesni: na primer z uporabo nizkotemperaturne plesni pri 40 stopinjah, čeprav se material lahko hitro kristalizira in se moč poveča za 5%, je površina nagnjena k pretočnim oznakam; Če se uporablja visokotemperaturna plesen pri 80 stopinjah, čeprav je površina gladka, se bo moč zmanjšala za približno 3%.
Okolje in pogoje uporabe
· Temperaturni učinek
· Nizko temperaturna embrittlement: pri -20 stopinjah se bo moč nespremenjenega PP materiala spustila na 15 MPa, kar je polovica tega pri sobni temperaturi. V tem času bo material postal še posebej krhek, na primer, trdnost udarca bo neposredno padla za 80%.
· Visoka temperatura mehčanja: Ko se temperatura dvigne na 80 stopinj, se bo trdnost materiala zmanjšala na 18 MPa, vendar se lahko raztezanje podvoji, kar pomeni, da je material doživel toplotno mehčanje. V tem času je treba izboljšati zmogljivost z mešanjem drugih materialov.
Pod mehanskimi preskusnimi pogoji običajne hitrosti (hitrost nalaganja je nadzorovana na približno 1 mm na minuto), je izmerjena vrednost trdnosti donosa približno v območju 28 MPa. To vrednost je dejansko mogoče obravnavati kot moč, ki je značilna za sam material. Ko se eksperimentalni pogoji prilagodijo na način udarca visoke hitrosti (na primer, hitrost nalaganja se poveča na 500 mm na minuto), se bo moč donosa materiala znatno izboljšala in dosegla približno 35 MPa. Ta sprememba je predvsem posledica pojava trditve sena med deformacijo visoke hitrosti. Vendar je treba opozoriti, da se bo v tem primeru podaljšanje ob prelomu materiala močno zmanjšalo s prvotne ravni 300% na približno 50%. V tem času bo morda treba prilagoditi formulo materiala, na primer z uporabo kopolimernih polipropilenskih materialov z boljšo odpornostjo na udarce za izboljšanje.
Na primer, glede na kemično odpornost, potem ko je bil tri dni potopljen v 5 -odstotno tekočino natrijevega hidroksida, se indeks natezne trdnosti materiala znatno zmanjša za približno 4 0%. Glavni razlog za to situacijo je povezan z reakcijo hidrolize molekularne verige materiala v alkalnem okolju. Možno je razmisliti o nadomestitvi kopolimernih polipropilenskih materialov ali premaza na površino materiala za zaščito. Pri raziskovanju učinkov ultravijoličnega staranja (na primer neprekinjeno obsevanje z UVB svetlobnim virom za 1000 ur) se indeks materialne trdnosti zniža za približno četrtino. Za reševanje te težave, na primer, če se doda svetlobni material HALS s koncentracijo 0,5%, lahko izgubo moči učinkovito nadziramo v 10%.
