Czy znasz metody badania wytrzymałości modyfikowanych tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu?

Tworzywa sztuczne modyfikowane to tworzywa sztuczne ogólnego przeznaczenia i tworzywa konstrukcyjne, które powstają w wyniku napełniania, mieszania, wzmacniania i innych metod przetwarzania modyfikowanych tworzyw sztucznych w celu poprawy parametrów takich jak ognioodporność, wytrzymałość, odporność na uderzenia, wytrzymałość i inne aspekty.

Modyfikowane tworzywa sztuczne odgrywają dziś coraz ważniejszą rolę w życiu codziennym, zwłaszcza w sektorze motoryzacyjnym i AGD, gdzie są niezastąpione. W przypadku wielu rodzajówtechnologia modyfikowanych tworzyw sztucznychWzmocnienie tworzyw sztucznych było przedmiotem badań i badań naukowców oraz przemysłu, ponieważ wytrzymałość materiału często odgrywa decydującą rolę w zastosowaniu produktu. W tym artykule Stacja Informacji o Recyklingu wyjaśni kilka kwestii dotyczących wzmocnienia tworzyw sztucznych.

Im sztywniejszy materiał, tym mniejsze prawdopodobieństwo jego odkształcenia, im bardziej ciągliwy materiał, tym większe prawdopodobieństwo jego odkształcenia.

Wytrzymałość, w przeciwieństwie do sztywności, to właściwość odzwierciedlająca łatwość odkształcania się obiektu. Im sztywniejszy materiał, tym mniejsze prawdopodobieństwo jego odkształcenia, a im bardziej ciągliwy, tym większe prawdopodobieństwo.

Ogólnie rzecz biorąc, im większa sztywność, tym większa twardość, wytrzymałość na rozciąganie, moduł sprężystości przy rozciąganiu (moduł Younga), wytrzymałość na zginanie i moduł sprężystości przy zginaniu materiału; i odwrotnie, im większa wytrzymałość, tym większe wydłużenie przy zerwaniu i udarność.

Wytrzymałość na uderzenie to wytrzymałość próbki lub elementu na uderzenie i jest często szeroko definiowana jako ilość energii pochłoniętej przez próbkę przed jej pęknięciem. Wytrzymałość na uderzenie ma różne wartości w zależności od kształtu paska, metody badania i stanu próbki, dlatego nie może być klasyfikowana jako podstawowa właściwość materiału.

Wyników uzyskanych różnymi metodami badań udarności nie można porównywać.

Istnieje wiele metod badania udarności, w zależności od temperatury badania: uderzenie w temperaturze pokojowej, uderzenie w niskiej temperaturze i uderzenie w wysokiej temperaturze. W zależności od stanu naprężenia próbki, można je podzielić na uderzenie zginające – uderzenie belki prostej i belki wspornikowej, uderzenie rozciągające, uderzenie skręcające i uderzenie ścinające. Ze względu na zastosowaną energię i liczbę uderzeń, badanie można podzielić na uderzenie o dużej energii i uderzenie o małej energii, powtarzane wielokrotnie. Różne materiały lub zastosowania mogą wymagać różnych metod badania udarności i uzyskiwać różne, nieporównywalne wyniki.

Przeanalizowano i podsumowano mechanizm zahartowania plastycznego oraz czynniki na niego wpływające.
Podziel się ze wszystkimi!

1. Teoria pasm ścinania w postaci pasm srebrnych

W mieszanych systemach tworzyw sztucznych wzmocnionych gumą, cząsteczki gumy pełnią podwójną rolę.
Z jednej strony działa jako ośrodek koncentracji naprężeń i wywołuje powstawanie dużej liczby linii srebra i pasm ścinania w matrycy.
Z drugiej strony, rozwój wzoru srebra jest kontrolowany w taki sposób, aby został on zatrzymany w czasie i nie przekształcił się w destrukcyjne pęknięcie.

Pole naprężeń na końcu srebrnego paska może indukować pasmo ścinania, które kończy srebrny pasek. Zapobiega ono również rozwojowi ziarna srebra, gdy rozszerza się ono w pasmo ścinania. Generowanie i rozwój dużej ilości srebrzenia i pasm ścinania podczas naprężania materiału pochłania dużą ilość energii, co skutkuje wzrostem wytrzymałości materiału. Srebrzenie makroskopowo objawia się jako zjawisko wybielenia naprężeniowego, podczas gdy pasmowanie ścinania jest związane z drobnymi przewężeniami, które różnią się w zależności od rodzaju podłoża z tworzywa sztucznego.

Na przykład, wytrzymałość matrycy HIPS jest niewielka, srebrzyste ziarno, wybielanie naprężeniowe, zwiększa się objętość srebrzystego ziarna, wymiar poprzeczny jest zasadniczo niezmieniony, nie ma drobnej szyjki przy rozciąganiu; hartowany PVC, wytrzymałość matrycy jest duża, ustępowanie jest spowodowane głównie pasmem ścinania, występuje drobna szyjka, nie ma wybielania naprężeniowego; HIPS/PPO, srebrzyste ziarno, pasmo ścinania zajmuje znaczną część, drobna szyjka i zjawisko wybielania naprężeniowego w tym samym czasie.

2. Czynniki wpływające na efekt hartowania tworzyw sztucznych

(1) Badania właściwości żywicy matrycowej pokazują, że poprawa wytrzymałości żywicy matrycowej sprzyja poprawie efektu wzmacniania hartowanego tworzywa sztucznego, a poprawę wytrzymałości żywicy matrycowej można osiągnąć za pomocą następujących środków.

Zwiększ masę cząsteczkową żywicy bazowej, aby zawęzić rozkład masy cząsteczkowej; popraw wytrzymałość poprzez kontrolowanie krystalizacji, a także krystaliczności, wielkości i kształtu kryształów. Na przykład, do PP dodaje się środki zarodkujące, aby zwiększyć szybkość krystalizacji i rozdrobnić ziarno, a tym samym poprawić odporność na pękanie.

(2) Właściwości i dawkowanie środków wzmacniających

A. Wpływ wielkości cząstek fazy rozproszonej środka wzmacniającego – W przypadku tworzyw sztucznych wzmacnianych elastomerami, najlepsza wartość wielkości cząstek fazy rozproszonej elastomeru różni się w zależności od właściwości żywicy bazowej. Na przykład, najlepsza wartość wielkości cząstek gumy w HIPS wynosi 0.8-1.3 μm, najlepsza wartość wielkości cząstek ABS wynosi około 0.3 μm, a najlepsza wartość wielkości cząstek ABS modyfikowanego PVC wynosi około 0.1 μm.
B. Wpływ dawki środka wzmacniającego – istnieje optymalna wartość ilości dodawanego środka wzmacniającego, która jest związana z parametrem odstępu między cząsteczkami.
C. Wpływ temperatury zeszklenia środka hartującego – generalnie im niższa temperatura zeszklenia elastomeru, tym lepszy efekt hartowania.
D. Wpływ wytrzymałości międzyfazowej utwardzacza i żywicy matrycowej – wpływ wytrzymałości wiązania międzyfazowego na efekt utwardzania jest różny w zależności od układu.
E. Wpływ struktury utwardzacza elastomeru – w zależności od rodzaju elastomeru, stopnia usieciowania itp.

(3) Wiązanie między dwiema fazami ma dobrą siłę wiązania, co pozwala na efektywne przenoszenie naprężeń między fazami, a tym samym na większe zużycie energii. Tym samym poprawia się ogólna wydajność makroplastiku, a zwłaszcza jego udarność, co stanowi największą poprawę. Kopolimeryzacja szczepiona i kopolimeryzacja blokowa to typowe metody zwiększania siły wiązania między dwiema fazami, z tą różnicą, że są one wiązane chemicznie za pomocą syntezy chemicznej, takiej jak kopolimery szczepione HIPS i ABS oraz kopolimery blokowe SBS i poliuretan.

W przypadku środków wzmacniających do wzmacniania tworzyw sztucznych stosuje się metodę mieszania fizycznego, ale zasada jest taka sama. Idealny system mieszania powinien składać się z dwóch składników, z których każdy jest częściowo kompatybilny i każdy z nich wchodzi w fazę. Między fazami znajduje się warstwa międzyfazowa. W warstwie międzyfazowej dwóch łańcuchów cząsteczkowych polimeru występuje wyraźny gradient stężeń. Zwiększenie kompatybilności między mieszanymi składnikami zapewnia dobrą siłę wiązania, a następnie wzmocnienie dyfuzji na granicy międzyfazowej i zwiększenie grubości warstwy międzyfazowej. To kluczowa technologia wzmacniania tworzyw sztucznych i wytwarzania stopów polimerowych – technologia kompatybilności polimerów!