PP (polypropylen) ark er mye brukt i bilinteriør, emballasjematerialer, elektroniske enheter og andre felt på grunn av deres lette vekt, kjemisk korrosjonsmotstand og enkel prosessering. Imidlertid har forskjellige applikasjonsscenarier signifikante forskjeller i de mekaniske egenskapene til PP -ark, spesielt kjerneindikatoren for strekkfasthet. Denne artikkelen vil systematisk analysere nøkkelpunktene for strekkfastheten til PP-ark fra tre nivåer: internasjonalt standardsystem, testoperasjonsspesifikasjoner og flerdimensjonale påvirkningsfaktorer, og gi teknisk støtte for materialforskning og utvikling, kvalitetskontroll og ingeniørapplikasjoner.
Hvilke internasjonale eller nasjonale standarder følges for strekkfasthetstesting av PP -ark?
I feltet Plastic Performance Testing danner ISO 527 Series -standarder et grunnleggende testrammeverk. Standardsystemet inkluderer hovedsakelig tre komponenter: den første delen (generelt prinsipp) regulerer hovedsakelig de grunnleggende konseptene for strekkprøver, for eksempel definisjonen av profesjonelle begreper som avkastningsstyrke og forlengelse av brudd, og gjør også krav til morfologisk klassifisering av prøven, inkludert to typer: vanlig dumbbell -struktur og rektangulær struktur. Når det gjelder å sette testbetingelser, er nøkkelparametrene som omgivelsestemperatur, luftfuktighet og strekkhastighet som laboratoriet trenger å kontrollere fokusert på. Spesielt for graderingsinnstillingen for strekkhastighet, for eksempel, for tynne filmmaterialer, brukes sakte strekk på 1 mm\/min vanligvis, mens arklignende materialer kan brukes til å oppdage raskere hastigheter på 50 mm\/min.
Når det gjelder regler for prøveforberedelse, beskriver ISO 527-2 Standard standard de spesifikke spesifikasjonene for de to prøvene. Ved å ta 1BA\/1BB -modellen i hantelstypen -prøven som eksempel, settes bredden på den smale delen til 4 mm og målerens lengde er festet til 50 mm. Denne designen er mer effektiv for å oppdage lokale feil i materialet. Bredden på den rektangulære prøven utvides til 10 mm. Selv om testdataene er mer stabile, kan det hende at det ikke nøyaktig gjenspeiler de lokale ytelsesproblemene til materialet. I den tredje delen av standarden for spesielle materialer, for eksempel polypropylenark med en tykkelse på ikke mer enn 1 mm, anbefaler standarden at forskjellige hastigheter velges i henhold til testformålet - en langsom hastighet på 1 mm\/min er egnet for å simulere langsiktig statisk belastningsbetingelser, og en rask hastighet på 50 mm\/min er nærmere den faktiske situasjonen for innvirkning på belastningsbetingelsene, og en rask hastighet på 50 mm\/min er nærmere den faktiske situasjonen for påvirkningsbetingelser, og en hurtig hastighet på 50 mm\/min er nærmere den faktiske situasjonen for å ha en hurtig hastighet på 50 mm på 50 mm\/min.
ASTM D638 -standarden som ofte brukes i Nord -Amerika, har sine egenskaper i prøvedesign. Selv om bredde- og måleparametrene til rektangulære prøver av type I er de samme som i ISO -standarden, er strukturen i inventararmaturen spesielt optimalisert, noe som gjør det lettere å klemme i faktisk drift. I kontrast har hantelprøver med en bredde på 4 mm i ISO -standard en høyere følsomhet for å oppdage interne defekter på grunn av deres lille kontaktområde. Denne egenskapen gjør den mye brukt i fabrikkkvalitetsinspeksjon. Det er også forskjeller i testhastighetsklassifiseringsmetoden til de to standardsystemene, og det er nødvendig å velge og tilpasse seg i henhold til bruksscenariene til de spesifikke materialene.
Når du utfører materialytelsestesting, er det ofte nødvendig å skille testhastigheter. For eksempel, langsom test (en hastighet på 5 mm per minutt), er denne løsningen mer egnet for materialer som ingeniørplast (for eksempel plastdeler rundt dashbordet til en bil), og brukes hovedsakelig til å observere den maksimale styrkeverdien som materialet i seg selv kan oppnå. Hurtigtester (innstilling på 500 mm per minutt) brukes mer til å simulere faktiske bruksscenarier, for eksempel påvirkningssituasjonene som elektroniske produktemballasjefilmer kan møte under transport. I dette tilfellet kan de innhentede dataene bedre gjenspeile den reelle bruksstatusen.
Når det gjelder valg av teststandarder, er hovedreferansen i Kina standarddokumentet GB\/T 1 0 40.2. Tykkelsesområdet for prøven som er spesifisert i det, kan være fra 0,1 mm til 14 mm, i utgangspunktet som dekker alle spesifikasjoner for PP -ark produsert ved injeksjonsstøping eller ekstruderingsprosesser. Det er spesielt viktig å merke seg at standardene klart krever at når du utfører komparative tester, må miljøforholdene kontrolleres for å kontrolleres til temperaturen på 23 grader og fuktigheten må ikke overstige 2 grader, og fuktigheten må holdes i området for hver gang med 50%± 5%, og de prøvene må være i forhold til at disse forskriftene er viktigst for at disse forskriftene er viktigst for å sikre at disse forskriftene.
EU -standarden (DIN EN ISO 527) legger vekt på målingsnøyaktighet, for eksempel må måleavstandsfeilen kontrolleres innenfor området pluss eller minus 0. 2 mm. Dette er hovedsakelig fordi hvis måleravstanden overstiger 1%, kan de endelige beregnede intensitetsdataene ha en feil på omtrent 0. 5%til 1%. For PP -materialer som brukes i det medisinske feltet, er det nødvendig med ytterligere biosikkerhetstesting som spesifisert i ISO 10993, som er å bekrefte at de utfelte stoffene etter bløtlegging av materialet ikke vil påvirke dens strekkytelse.
Bransjens intern standard QB\/T 2471-2000 har spesielle krav til ekstruderte PP -ark. For eksempel krever rene PP -materialer en strekkfasthet på minst 28 megapas, og forlengelsen i pause kan ikke være mindre enn 150%. Hvis et modifisert materiale med 30% talkumpulver tilsettes, selv om strekkfastheten kan økes til mer enn 40 MPa, vil forlengelsesstandarden bli avslappet til 50% - denne innstillingen er faktisk for å finne et balansepunkt mellom stivheten og seigheten til materialet.
Når du velger en testplan, må du være spesielt oppmerksom på forskjellene mellom standarder. For eksempel, når det gjelder prøveform, er manhavnet-typen (4 mm bred i den midterste smale delen) som er vedtatt av ISO-standarden, utsatt for å avsløre lokale defekter av materialet, som er mer egnet for valg av formler i FoU-trinnet. De rektangulære prøvene (10 mm bredde) brukt av ASTM -standarden har bedre stabilitet under masseproduksjonsinspeksjon. Valg av testhastighet bør også kombineres med faktiske applikasjonsscenarier. For eksempel er biler i biler egnet for bruk av sakte tester av ISO 527 for å evaluere langsiktig stressytelse. Imidlertid, hvis det er et emballasjemateriale for elektroniske produkter, bør ASTM raske tester brukes til å simulere transportstøt.
Hva er forholdsreglene for strekkprøving av PP -ark?
Om prøveforberedelse og prosessering
Vær spesielt oppmerksom på driftsmetoden under prøveforberedelsesstadiet. For eksempel kan mekanisk skjæring forårsake stresskonsentrasjon ved kanten av materialet, det vil si at det er lett å sprekke kanten. På dette tidspunktet anbefales det å bruke laserskjæring, slik at området som er berørt av varme i utgangspunktet kan kontrolleres innen 0. 1 mm. For ekstruderte ark må prøver kuttes i henholdsvis materialstrømning og vertikal retning. For eksempel er strekkfastheten i maskinretningen vanligvis 15% til 20% høyere enn den i tverrretning.
Når det gjelder miljøkontroll, ganske enkelt sagt, må temperatur- og fuktighetsforholdene kontrolleres. Det er spesielt viktig å merke seg at forbehandlingstemperaturen må opprettholdes i løpet av 23 grader Celsius Plus eller minus 1 grad for å unngå endringer i krystalliniteten til materialet på grunn av temperatursvingninger. For PP -materialer som inneholder ingredienser som PE -voks, må de plasseres i en tørketrommel i omtrent to dager for å balansere. Hensikten med dette er å forhindre at fuktighetsabsorpsjon forårsaker molekylstrukturen til å løsne.
Nøkkelpunkter for kalibrering av testutstyr
Nøyaktighetsnivået til ekstensometeret som brukes til å måle belastning, bør velges i henhold til situasjonen. Når målerens lengde overstiger 25 mm, bør en høy presisjonsmodell med en feil på ikke mer enn 0. 5% brukes. Hvis du vil gjøre en lav temperaturtest på minus 40 grader, må du bruke flytende nitrogen for å avkjøle armaturdelene, ellers vil styrken til rustfrie ståldeler falle med omtrent 40% ved lave temperaturer.
Valg av lastesensorer er også spesielt. Når du arbeider med tykke ark, bør du velge en sensor med en rekkevidde på 20 kN, og nøyaktighetsfeilen skal kontrolleres innen en tusendelse. Hvis du måler tynne filmmaterialer, vil det være mer passende å endre til et 5 kN -område, som kan unngå måleavvik forårsaket av overbelastning av sensor. For eksempel, hvis overbelastningen er 10%, kan feilen nå to prosentpoeng.
Nøkkelkontroller under testen
Klemmemetoden vil direkte påvirke de eksperimentelle resultatene. Det anbefales å bruke en hydraulisk kileklemme for å påføre et klemmetrykk på 5 til 10 MPa, slik at sannsynligheten for prøving av prøve kan reduseres fra 15% til under 3%. Klemmelengden skal være mer enn 50 mm. Hvis bare 30 mm er klemt, er enden utsatt for knusing, noe som resulterer i en kvart økning i risikoen for brudd.
Vær oppmerksom på identifisering av dataanomali -prosessering. Hvis materialet går i stykker før det gir, kan dette være forårsaket av defekter i prøven eller overdreven klemme. Slike data bør kastes. Hvert sett med eksperimenter må oppnå minst fem gyldige datapunkter, og den beregnede variasjonskoeffisienten må ikke overstige 5% for å indikere at resultatene er pålitelige.
Hva er faktorene som påvirker strekkfastheten til PP -ark?
Egenskapene til selve materialet
· Molekylær sammensetning
For eksempel, for materialer som homopolymer polypropylen (HPP), på grunn av det relativt regelmessige arrangementet av molekylkjeder, kan krystalliniteten vanligvis nå området 50%-60%, og den tilsvarende strekkfastheten er omtrent 25-35 MPA. På grunn av den spredte strukturen til gummifasen inne i kopolymer polypropylen (CPP), selv om påvirkningsmotstanden kan økes med 50% eller til og med doblet, vil strekkfastheten bli redusert til 20-30 MPA.
· Påvirkning av grad av krystallinitet
Kort sagt, jo høyere krystallinitet, jo høyere strekkfasthet. For eksempel for hver 10% økning i krystallinitet kan styrken økes med omtrent 3-5 MPA. Vær spesielt oppmerksom på virkningen av forskjeller i krystallformer. For eksempel kan styrken av -krystall polypropylen være omtrent 15% høyere enn for -krystall polypropylen, noe som hovedsakelig skyldes den tykkere lamellære strukturen til krystaller. For å forbedre krystalliseringseffekten er det en vanlig metode å tilsette nukleatingmidler. For eksempel kan Na -11 kjernetrengningsmidlet fremskynde krystalliseringshastigheten med omtrent tre ganger og øke strekkfastheten med 8%-12%.
Tekniske midler for materialmodifisering
· Fyllstoffarmeringsmetode
Den mer vanlige er glassfiberfylling. Når tilleggsmengden når 30%, kan materialstyrken stige til 60-80 MPA. Her bør vi ta hensyn til fiberens ordningsretning. For eksempel, når ordningsretningen til glassfiberen når mer enn 80%, er effekten best. Hvis det er mindre enn 60%, kan styrkeforbedringen være mindre enn halvparten. En annen metode er å bruke nano-kalsiumkarbonat. Hvis dette fyllstoffet tilsettes med 5%, kan strekkfastheten økes med omtrent 10%. Imidlertid, hvis det tilsettes for mye, mer enn 10%, vil det agglomerere, spesielt hvis partiklene er for store. Hvis det overstiger 200 nanometer, er det lett å forårsake problemer med stresskonsentrasjon.
· Balanse av herding av behandling
Når mengden av tøffingsmidler som EPDM -gummi tilsettes til 20%, selv om strekkfastheten vil falle til 18-22 MPA, vil duktiliteten til materialet bli kraftig forbedret, og forlengelsen ved pause kan økes fra de opprinnelige 10%til 300%. Dette modifiserte materialet er spesielt egnet for emballasjematerialer som må bøyes gjentatte ganger, for eksempel tetningspakningen i drikkeflaskehetten, som er et applikasjonsscenario som krever både seighet og deformasjonsmotstand.
· Poe Elastomer: Dette materialet kan øke den hakkede påvirkningsstyrken fra 4 kJ\/m2 til 18 kJ\/m2 mens du opprettholder en styrke på 25 MPa. For eksempel er deler som bilstøtfangere som krever høy sikkerhet mer egnet for dette materialet.
Behandlingsparametere
· Ekstruderingsprosess
· Smeltetemperatur: For eksempel når temperaturen styres ved 200 til 210 grader Celsius, er strekkfastheten til materialet den beste, men hvis temperaturen stiger over 230 grader, er den indre strukturen til materialet lett å dekomponere, og strekkfastheten vil falle med omtrent 15%.
· Kjølehastighet: For eksempel er strekkfastheten til produktet 5 til 8% høyere når det behandles med vannkjøling i 5 grader enn når den behandles med luftkjøling ved 25 grader. Dette er hovedsakelig fordi materialet krystalliserer mer fullstendig når avkjølingen er rask, for eksempel kan krystallpartikkelstørrelsen reduseres fra 50 mikron til 20 mikron.
· Injeksjonsstøpingsprosess
· Holdingstrykk: Når trykket øker fra 5 0 MPa til 1 0 0 MPa, vil tettheten av materialet øke fra 0,90 til 0,92 gram per kubikk centimeter. På dette tidspunktet kan strekkfastheten øke med 8% til 12%. Dette er hovedsakelig fordi høyt trykk kan redusere hulrommene inne i materialet.
· Moldemperatur: For eksempel ved bruk av en lavtemperaturform ved 40 grader, selv om materialet kan krystalliseres raskt og styrken økes med 5%, er overflaten utsatt for strømningsmerker; Hvis en høye temperaturform ved 80 grader brukes, selv om overflaten er jevnere, vil styrken avta med omtrent 3%.
Miljø og bruksforhold
· Temperatureffekt
· Omfatning av lav temperatur: Ved -20 grader vil styrken til umodifisert PP -materiale synke til 15 MPa, som er halvparten av den ved romtemperatur. På dette tidspunktet vil materialet bli spesielt sprøtt, for eksempel vil påvirkningsstyrken direkte falle med 80%.
· Høy temperaturmykning: Når temperaturen stiger til 80 grader, vil materialstyrken falle til 18 MPa, men forlengelsen kan dobles, noe som betyr at materialet har gjennomgått termisk mykgjøring. På dette tidspunktet er det nødvendig å forbedre ytelsen ved å blande andre materialer.
Under de mekaniske testforholdene med konvensjonell hastighet (lastehastigheten styres til omtrent 1 mm per minutt), er avkastningsverdien som er målt omtrent i området 28 MPa. Denne verdien kan faktisk betraktes som styrken som er karakteristisk for selve materialet. Når de eksperimentelle forholdene blir justert til høyhastighets slagmodus (for eksempel økes belastningshastigheten til 500 mm per minutt), vil avkastningsstyrken til materialet bli betydelig forbedret, og når omtrent 35 MPa. Denne endringen skyldes hovedsakelig belastningsherdingfenomenet av materialet under høyhastighetsdeformasjon. Det skal imidlertid bemerkes at i dette tilfellet vil forlengelsen ved materialets pause reduseres kraftig fra det opprinnelige 300% -nivået til omtrent 50%. På dette tidspunktet kan det være nødvendig å justere materialformelen, for eksempel å bruke kopolymer polypropylenmaterialer med bedre påvirkningsmotstand for å forbedre.
Når det gjelder kjemisk motstand, for eksempel, etter å ha blitt nedsenket i en 5% natriumhydroksydvæske i tre dager, vil strekkfasthetsindeksen til materialet falle betydelig med omtrent 4 0%. Hovedårsaken til denne situasjonen er relatert til hydrolysereaksjonen av materialmolekylkjeden i et alkalisk miljø. Det er mulig å vurdere å erstatte kopolymer polypropylenmaterialer eller belegg overflaten på materialet for beskyttelse. Når du undersøker effekten av ultrafiolett aldring (for eksempel kontinuerlig bestråling med UVB lyskilde i 1000 timer), vil materialstyrkeindeksen falle med omtrent et kvarter. For å løse dette problemet, for eksempel, hvis et lysstabilisert materiale med Hals-type med en konsentrasjon på 0,5% tilsettes, kan styrketapet effektivt kontrolleres innen 10%.
