PP (полипропиленови) листове се използват широко в автомобилния интериор, опаковъчни материали, електронни устройства и други полета поради тяхното леко тегло, химическа устойчивост на корозия и лесна обработка. Различните сценарии на приложение обаче имат значителни разлики в механичните свойства на PP листовете, особено основният индикатор за якостта на опън. Тази статия систематично ще анализира ключовите точки на силата на опън на PP листовете от три нива: Международна стандартна система, спецификации на тестовата операция и многоизмерни влияещи фактори и ще предостави техническа поддръжка за материали за изследване и разработване, контрол на качеството и инженерни приложения.
Какви международни или национални стандарти се спазват за тестване на якостта на опън на PP листове?
В областта на тестовете за пластмасови производителност стандартите ISO 527 серията образуват основна рамка за тестване. Стандартната система включва главно три компонента: първата част (обща принцип) регулира главно основните понятия за тестове за опън, като дефиницията на професионални термини като сила на добив и удължаване на счупването, а също така прави изисквания за морфологичната класификация на пробата, включително два типа: обща структура на дъмбела и правоъгълна структура. По отношение на определянето на условията на изпитване, ключовите параметри като температура на околната среда, влажността на въздуха и скоростта на опън, върху които се фокусира лабораторията. Особено за настройката на степента на разтягане на скоростта на разтягане, например за тънки филмови материали, обикновено се използва бавно разтягане от 1 mm\/min, докато материалите, подобни на листа, могат да се използват за откриване на по-бързи скорости от 50 mm\/min.
Що се отнася до правилата за подготовка на извадката, стандартът ISO 527-2 подробно описва специфичните спецификации на двете проби. Приемането на модела 1BA\/1BB в пробата от тип дъмбел като пример, ширината на тясната част е настроена на 4 mm, а дължината на габарита е фиксирана на 50 mm. Този дизайн е по -ефективен за откриване на местни дефекти в материала. Ширината на правоъгълния образец се разширява до 10 mm. Въпреки че тестовите данни са по -стабилни, това може да не отразява точно локалните проблеми с производителността на материала. В третата част на стандарта за специални материали, като полипропиленови листове с дебелина не повече от 1 mm, стандартът препоръчва да се избират различни скорости според целта на теста - бавната скорост от 1 mm\/min е подходяща за симулиране на дългосрочните статични натоварвания, а бързата скорост от 50 mm\/min е по -близка до действителната ситуация на ударни натоварвания.
Стандартът ASTM D638, който обикновено се използва в Северна Америка, има своите характеристики в дизайна на извадката. Например, въпреки че параметрите на ширината и габаритите от правоъгълни образци от тип I са същите като тези на ISO стандарта, структурата на приспособлението за приспособление е особено оптимизирана, което улеснява закрепването при действителна работа. За разлика от тях, екземплярите на дъмбели с ширина 4 mm в ISO стандарт имат по -висока чувствителност към откриване на вътрешни дефекти поради малката им зона за контакт. Тази характеристика го прави широко използван при инспекция на фабричното качество. Съществуват и разлики в метода на класификация на тестовата скорост на двете стандартни системи и е необходимо да се изберат и адаптират според сценариите на използване на специфичните материали.
При провеждане на тестване на производителността на материала често е необходимо да се разграничат скоростите на теста. Например, бавен тест (скорост от 5 mm в минута), това решение е по -подходящо за материали като инженерни пластмаси (като пластмасови части около таблото на автомобила) и се използва главно за наблюдение на максималната стойност на якостта, която самият материал може да постигне. Бързите тестове (настройка от 500 mm в минута) се използват по -скоро за симулиране на действителни сценарии за използване, като например ситуации на въздействие, които електронните филми за опаковане на продукти могат да се сблъскат по време на транспортирането. В този случай получените данни могат по -добре да отразяват реалното състояние на използване.
Що се отнася до избора на стандартите за тестове, основната справка в Китай е стандартният документ GB\/T 1 0 40.2. Диапазонът на дебелината на образеца, посочен в него, може да бъде от 0,1 mm до 14 mm, като основно обхваща всички спецификации на PP листове, произведени чрез процеси на инжекционно формоване или екструзия. Особено важно е да се отбележи, че стандартите изискват ясно, когато провеждат сравнителни тестове, условията на околната среда трябва да бъдат контролирани, за да бъдат контролирани до температурата от 23 градуса и влажността не трябва да надвишава 2 градуса, а влажността трябва да се съхранява в диапазона от 50%± 5%, а пробите трябва да бъдат поставени предварително за поне 40 часа - тези регулации са основно да се уверят, че данните от различни работни места могат да се сравняват в диапазона от 50%± 5%, а пробите трябва да се поставят предварително в продължение на поне 40 часа - тези регулации са основно, за да се уверят, че данните от различни работни места могат да се сравняват в диапазона от 50%± 5%, а пробите трябва да бъдат поставени предварително за поне 40 часа - тези регулации са основно да се уверят, че данните от различни работни места могат да се сравняват в диапазона на други.
Стандартът на ЕС (DIN EN ISO 527) подчертава точността на измерване, например, грешката на разстоянието на габарит трябва да се контролира в обхвата на плюс или минус 0. 2 mm. Това е главно защото ако отклонението на разстоянието на габарит надвишава 1%, крайните изчислени данни за интензивността могат да имат грешка около 0. 5%до 1%. За PP материали, използвани в медицинската област, се изисква допълнително тестване на биологична безопасност, както е посочено в ISO 10993, което е да се потвърди, че утаените вещества след накисване на материала няма да повлияят на неговите работилници.
Вътрешният стандарт на индустрията qb\/t 2471-2000 има специални изисквания за екструдирани PP листове. Например, чистите PP материали изискват якост на опън от поне 28 мегапата, а удължението при почивка не може да бъде по -малко от 150%. Ако се добави модифициран материал с 30% талк на прах, въпреки че якостта на опън може да се увеличи до повече от 40 MPa, стандартът за удължаване ще бъде отпуснат до 50% - тази настройка всъщност е за намиране на балансова точка между твърдостта и здравината на материала.
Когато избирате тестов план, обърнете специално внимание на разликите между стандартите. Например, по отношение на формата на пробата, пробата от тип дъмбел (ширина 4 mm в средната тясна част), приета от стандарта ISO, е склонна да излага локални дефекти на материала, което е по-подходящо за подбора на формули в етапа на научноизследователска и развойна дейност. Правоъгълните образци (10 mm ширина), използвани от стандарта ASTM, имат по -добра стабилност по време на проверка на масовото производство. Изборът на тестова скорост също трябва да се комбинира с действителни сценарии на приложение. Например, автомобилните интериорни части са подходящи за използване на бавни тестове на ISO 527 за оценка на дългосрочните характеристики на стрес. Ако обаче това е опаковъчен материал за електронни продукти, ASTM Rapid Tests трябва да се използват за симулиране на транспортни удари.
Какви са предпазните мерки за тестване на опън на PP листове?
Относно подготовката и обработката на проби
Обърнете специално внимание на метода на работа по време на етапа на подготовка на извадката. Например, механичното рязане може да причини концентрация на напрежение в края на материала, тоест е лесно да се напука ръба. Понастоящем се препоръчва да се използва лазерно рязане, така че площта, засегната от топлина, може да бъде основно контролирана в рамките на 0. 1 mm. За екструдирани листове трябва да се изрязват проби в посока на материалния поток и вертикална посока съответно. Например, якостта на опън в посока на машината обикновено е с 15% до 20% по -висока от тази в напречната посока.
По отношение на контрола на околната среда, просто казано, условията на температура и влажност трябва да бъдат контролирани. Особено важно е да се отбележи, че температурата на предварителна обработка трябва да се поддържа в рамките на 23 градуса по Целзий плюс или минус 1 градус, за да се избегнат промени в кристалността на материала поради температурните колебания. За PP материали, съдържащи съставки като PE восък, те трябва да бъдат поставени в сушилня за около два дни, за да се балансират. Целта на това е да се предотврати да се разхлаби абсорбцията на влагата.
Основни точки за калибриране на тестовото оборудване
Нивото на точност на екстензометъра, използван за измерване на напрежението, трябва да бъде избрано според ситуацията. Когато дължината на габарит надвишава 25 mm, трябва да се използва модел с висока точност с грешка не повече от 0. 5%. Ако искате да направите тест с ниска температура при минус 40 градуса, трябва да използвате течен азот, за да охладите частите на фиксирането, в противен случай силата на частите от неръждаема стомана ще спадне с около 40% при ниски температури.
Изборът на сензори за натоварване също е особен. Когато се занимавате с дебели листове, трябва да изберете сензор с обхват от 20 kN, а грешката на точността трябва да се контролира в рамките на една хилядна. Ако измервате тънки филмови материали, би било по -подходящо да се промените в диапазон от 5 kN, което може да избегне отклонения в измерването, причинени от претоварване на сензора. Например, ако претоварването е 10%, грешката може да достигне две процентни пункта.
Ключови контроли по време на теста
Методът на затягане ще повлияе пряко на експерименталните резултати. Препоръчва се да се използва хидравлична клинова скоба, за да се приложи налягане на затягане от 5 до 10 MPa, така че вероятността за подхлъзване на пробата да бъде намалена от 15% до по -малко от 3%. Дължината на затягане трябва да бъде повече от 50 мм. Ако само 30 mm е закрепен, краят е предразположен към смазване, което води до увеличение на тримесечието на риска от счупване.
Обърнете внимание на идентифицирането на обработката на аномалията на данните. Ако материалът се счупи преди да се получи, това може да бъде причинено от дефекти в пробата или прекомерно затягане. Такива данни трябва да бъдат изхвърлени. Всеки набор от експерименти трябва да получи най -малко пет валидни точки от данни, а изчисленият коефициент на вариация не трябва да надвишава 5%, за да се посочи, че резултатите са надеждни.
Какви фактори влияят върху силата на опън на PP листовете?
Свойства на самия материал
· Молекулен състав
Например, за материали като хомополимен полипропилен (HPP), поради сравнително редовното подреждане на молекулните вериги, кристалността обикновено може да достигне диапазона от 50%-60%, а съответната якост на опън е около 25-35 mPa. Въпреки това, поради дисперсираната структура на гумената фаза вътре в полипропилен на съполимер (CPP), въпреки че устойчивостта на удар може да бъде увеличена с 50% или дори да се удвои, якостта на опън ще бъде намалена до 20-30 MPa.
· Влияние на степента на кристалност
Накратко, колкото по -висока е кристалността, толкова по -висока е якостта на опън. Например, за всеки 10% увеличение на кристалността, силата може да се увеличи с около 3-5 MPa. Обърнете специално внимание на въздействието на разликите в кристалните форми. Например, силата на -кристален полипропилен може да бъде с около 15% по -висока от тази на -кристален полипропилен, което се дължи главно на по -дебелата ламеларна структура на кристалите. За да се подобри ефектът на кристализация, добавянето на нуклеиращи агенти е често срещан метод. Например, Na -11 нуклеиращото средство може да ускори скоростта на кристализация с около три пъти и да увеличи якостта на опън с 8%-12%.
Технически средства за промяна на материалите
· Метод за подсилване на пълнителя
Колкото по -често срещано е пълнеж от стъклени влакна. Когато сумата на добавянето достигне 30%, силата на материала може да се повиши до 60-80 MPa. Тук трябва да обърнем внимание на посоката на подреждане на влакното. Например, когато посоката на подреждане на стъкленото влакно достигне повече от 80%, ефектът е най -добър. Ако е по -малко от 60%, подобряването на силата може да бъде по -малко от половината. Друг метод е използването на нано-калциев карбонат. Ако този пълнител се добави с 5%, якостта на опън може да се увеличи с около 10%. Ако обаче се добави твърде много, повече от 10%, той ще аггломерат, особено ако частиците са твърде големи. Ако надвишава 200 нанометра, е лесно да се причинят проблеми с концентрацията на стрес.
· Баланс на засилването на лечението
Когато количеството на засилващите агенти като EPDM каучук се добави към 20%, въпреки че якостта на опън ще падне до 18-22 MPa, пластичността на материала ще бъде значително подобрена и удължаването при почивка може да се увеличи от първоначалните 10%до 300%. Този модифициран материал е особено подходящ за опаковъчни материали, които трябва да се огъват многократно, като уплътняващото уплътнение в капачката на бутилката на напитките, което е сценарий на приложение, който изисква както здравина, така и устойчивост на деформация.
· PoE Elastomer: Този материал може да увеличи назъбената якост на удар от 4 kJ\/m2 до 18 kJ\/m2, като същевременно поддържа здравина от 25 MPa. Например, части като брони за автомобили, които изискват висока безопасност, са по -подходящи за този материал.
Параметри на обработка
· Процес на екструзия
· Температура на стопилка: Например, когато температурата се контролира при 200 до 210 градуса по Целзий, якостта на опън на материала е най -добрата, но ако температурата се повиши над 230 градуса, вътрешната структура на материала е лесна за разлагане, а якостта на опън ще спадне с около 15%.
· Скорост на охлаждане: Например, якостта на опън на продукта е с 5% до 8% по -висока, когато се третира с водно охлаждане на 5 градуса, отколкото при третиране с охлаждане на въздух при 25 градуса. Това се дължи главно на това, че материалът кристализира по -пълно, когато охлаждането е бързо, например, размерът на кристалните частици може да бъде намален от 50 микрона до 20 микрона.
· Процес на инжекционно формоване
· Задържане на налягане: Когато налягането се увеличи от 5 0 MPa до 1 0 0 MPa, плътността на материала ще се увеличи от 0,90 на 0,92 грама на кубичен сантиметър. По това време силата на опън може да се увеличи с 8% до 12%. Това се дължи главно на това, че високото налягане може да намали празнините вътре в материала.
· Температура на плесен: Например, използвайки ниска температурна форма на 40 градуса, въпреки че материалът може да бъде кристализиран бързо и силата се увеличава с 5%, повърхността е склонна към маркировки на потока; Ако се използва високотемпературна форма на 80 градуса, въпреки че повърхността е по-гладка, якостта ще намалее с около 3%.
Околна среда и условия за използване
· Температурен ефект
· Ниско температурно премахване: При -20 градуса силата на немодифицирания PP материал ще спадне до 15 MPa, което е половината от тази при стайна температура. По това време материалът ще стане особено крехък, например, силата на удара ще спадне директно с 80%.
· Омекотяване на висока температура: Когато температурата се повиши до 80 градуса, якостта на материала ще спадне до 18 MPa, но удължението може да се удвои, което означава, че материалът е претърпял термично омекотяване. По това време е необходимо да се подобри производителността чрез смесване на други материали.
При механичните условия на изпитване на конвенционална скорост (скоростта на натоварване се контролира с около 1 mm в минута), измерената стойност на якостта на добив е приблизително в диапазона от 28 MPa. Тази стойност всъщност може да се разглежда като силата, характерна за самия материал. Когато експерименталните условия се регулират в режим на въздействие с висока скорост (например скоростта на натоварване се увеличава до 500 mm в минута), якостта на добив на материала ще бъде значително подобрена, достигайки около 35 MPa. Тази промяна се дължи главно на феномена на втвърдяване на деформацията на материала по време на високоскоростна деформация. Трябва обаче да се отбележи, че в този случай удължението при счупване на материала ще бъде рязко намалено от първоначалното ниво от 300% до около 50%. Понастоящем може да се наложи да се регулира формулата на материала, като например използване на кополимерни полипропиленови материали с по -добра устойчивост на въздействие за подобряване.
По отношение на химическата устойчивост, например, след като е потопена в 5% течност на натриев хидроксид в продължение на три дни, индексът на якост на опън на материала ще спадне значително с около 4 0%. Основната причина за тази ситуация е свързана с реакцията на хидролиза на материалната молекулна верига в алкална среда. Възможно е да се помисли за подмяна на полипропиленови материали на съполимер или покриване на повърхността на материала за защита. При изследване на ефектите на ултравиолетовото стареене (например непрекъснатото облъчване с UVB източник на светлина за 1000 часа), индексът на здравината на материала ще спадне с около една четвърт. За да се справи с този проблем, например, ако се добави материал, стабилизиран от типа HALS, с концентрация 0,5%, загубата на сила може да бъде ефективно контролирана в рамките на 10%.
