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TPE的模量,撕裂強度,伸長率等介紹
發布時間:2015/6/27 訪問人數:4522

TPE各性能指標介紹

 
  拉伸特性

  拉伸特征是用來闡明彈性體被拉伸時將會有什么表現的測試值。有多少種普遍采用的實驗,可顯示彈性體在終極用處環境里將會有什么表示。

  斷裂抗拉強度

  此測試值又稱為極限抗拉強度。在此試驗中,彈性體的試片被拉伸直至斷裂,拉斷此材料所需的力氣也被同時測出。其單位通常是磅/ 平方英寸(psi) 或兆帕(MPa) 。極限抗拉強度高的彈性體,比該測試值較低的彈性體較不易被拉斷。

  抗撕裂強度

  抗撕裂強度試驗的進行方式與斷裂抗拉強度試驗基礎上是雷同的。所不同的是,其試片的一側有一缺口以作為撕裂的擴大點。所測試的材料被拉伸直至完整撕裂,撕裂此試片所需的氣力也被同時測出。其單位通常是磅/ 英寸(pli)或千牛頓/(kN/m)。此測試值說明彈性體抵抗撕裂的性能如何。

  拉伸模數

  在拉伸模數試驗中,彈性體被拉伸至一系列不同的長度,其抵抗拉伸的力量也被分辨測出。此測試值通常表示為彈性體相應于其長度與原始長度的不同百分比時的抗拉強度,例如在50% 100% 300%時的抗拉強度。彈性體對拉伸的抵抗力在開始時可能會很強,但隨著它的伸長( 稱為 "頸縮" ) 而會變得較弱。

  斷裂伸長率

  伸長率并非是權衡拉伸該材料是如何難題或如何輕易,而只是衡量它在斷裂前能被拉伸至多長。斷裂伸長率被表現為與其原始長度的百分比。某些軟彈性體在斷裂前可被拉伸至其原始長度的1000% 以上。軟性TPE 的伸長率普通比硬的剛性材料要高的多。

  影響測試值的因素

  試片的成型方法及熔體流動方向會影響其拉伸特性測試值。因此,良多彈性體在兩個方向的拉伸特性均要被測量

  流動方向

  猶如彈性體的其它許多特性,拉伸特性會受到成型時聚合物分子取向的影響。因此,取決于拉伸是沿著聚合物流動的方向進行,仍是沿著橫斷方向進行,拉伸特性可能會有很大的差別。

  試片 (擠壓成型相對打針模塑) 某些試驗是用注塑成型的試片進行的,而另一些試驗則是用擠壓成型的試片進行的。由于不同類型的試片其測試值會有所差異,所以很主要的是,只能對同類型試片的測試值進行比較。

  緊縮變定值是材料在一定的溫度下被壓變至一定的外形,并保持一定的時光后而發生永恒性變形的量。

  通常采用的ASTM 測試辦法 (ASTM D395) 要求使材料變形(壓縮)25 %,任其還原30 分鐘后再測量此樣品。通常所采用的時間和溫度設定值如下:

  + 23 C (室溫 )

  + 22 小時,70小時,168小時 (1星期 )1000 小時 (42 )

  + 70 C

  + 22 小時,70 小時,168 小時 (1 星期)1000 小時 (42 )

  + 121 C

  + 22 小時,70 小時,168 小時 (1 禮拜)1000 小時 (42 )

  + 150 C

  + 22 小時,70 小時,168 小時 (1 星期)1000 小時 (42 )

  所得的測試值是材料樣品未能恢復到它原有高度的百分比。例如,壓縮變定40%表示,此熱塑性彈性體只恢復了其被壓縮的厚度之60% 。壓縮變定100% 則表示此熱塑性彈性體涓滴未恢復,也就是說,它堅持了被壓縮后的狀況。

  往往壓縮變定易與蠕變相混淆。然而,壓縮變定是在某一恒定的應變條件下所發生變形的量,而蠕變則是在某一恒定的應力條件下所發生變形的量。

  適用溫度這個術語,是用來大抵地定義某種材料合適使用的最高溫度。

  適用溫度取決于許多因素,例如性能要求、接觸時間的是非、是否有負荷存在,以及工件的構造等。

  某些常用的測量實用溫度的方法為:維卡軟化溫度、熱變形溫度(HDT)、美國平安檢測試驗室(UL)方法、半抗拉強度或其它專利的方法,因所在行業而異。

  對適用溫度要求較高的應用實例有:汽車、運輸、液壓軟管以及礦井電纜等。對適用溫度要求不高的應用實例則有:一般的室內用途,例如個人養護用品和廚房器皿上的手柄、電發話器連線以及玩具等。

  硬度

  在抉擇熱塑性彈性體時,材料的硬度往往是首先要考慮的指標之一。硬度也與其它重要的設計特性有關,例如拉伸模數和撓曲模數。由于各種不同的測量標度,以及硬度與其它材料特性的關系,在探討硬度時可能會發生混淆。

  硬度的測量

  測量橡膠硬度最廣泛采取的儀器稱為肖氏(又稱邵爾)硬度計。用一個彈簧將一金屬壓頭壓入資料的名義,并測量它能穿入多深。該儀器丈量的穿入深度為零至0.100英寸。標尺上的讀數為零則意味著壓頭穿入了極限深度,而讀數為100則象征著穿入深度為零。有各種不同硬度范疇跟主動化水平的肖氏硬度計。

  使用最普遍的標度之一是肖氏A級標度。肖氏A級硬度計有一個較鈍的壓頭和彈力中等的彈簧。當讀數在90以上時,肖氏A 硬度計就變得不是很準確。對于此類較硬的材料,則使用肖氏D級硬度計。它有一個鋒利的壓頭和彈力很強的彈簧,能夠穿入較深的深度。

  當測量更硬的塑料時,就使用壓頭更銳利和彈力更強的硬度計,例如洛氏硬度計。而在相反的另一極其,則使用肖氏00級硬度計,以測量軟的凝膠和泡沫橡膠。

  大多數材料都能蒙受住起初的壓力,但隨著時間的推移,由于發生蠕變和松弛而會屈從。硬度計的讀數可以即時讀取,也可以在某一特定的延遲時間后、通常是510秒鐘后讀取。即時讀數總是會顯示出比延遲讀數較高(或較硬)的讀數。延遲讀數不僅對材料的硬度而且對其彈性而言,均更有代表性。一種較弱、彈性較差的材料,比那些較強、較有彈性的材料更容易發生蠕變。

  為了保障數據的有效性,需要有精確的測試步驟。為了取得精確的讀數,您必須得有一個表面很平整而且足夠厚的試件,免得壓頭受支持表面的影響。通常所要求的厚度是0.200英寸,但對于變形較小的硬性材料,當厚度較薄時,也能精確地測試。

  與其它特性的關聯 硬度常常會與其它特性混雜,例如撓曲模數。只管兩者都反應了產品在用戶手中的感到,撓曲模數代表對撓曲的抵御才能,而硬度則代表對壓陷的抵抗能力。在某一特定的TPE系列中,這兩種特性是相互關系的。個別來講,當硬度值增添時,撓曲模數也會增長。

  此外,在統一TPE系列中,抗蠕變性與抗張強度也是有直接關聯的。這意味著較軟的TPE發生蠕變的程度將比較硬的材料高,但其抗張強度則較小。摩擦系數(COF)與硬度成反比關系。當TPE的硬度增加時,摩擦系數通常會減小。

  當比較各種不同系列的TPE時,除硬度以外還須要比較其它的物理特性數據,以便作出準確的決議。

  專用法規術語

  美國食品與藥物管理署(FDA)

  在美國聯邦政府行政法規匯編第21篇第1B節中,具體地劃定了美國食品與藥物治理署關于用于食物方面的各種聚合物和復合材料的容許標準。當一種產品被劃分為 "FDA" 材料時,那就解釋其配方里只使用了經聯邦法規第21篇中第170199部門同意的材料。

  全國衛生基金會 (NSF)

  全國衛生基金會是在公共衛生、保險和環境維護范疇制訂標準、進行產品測試和提承認證服務的機構。NSF認證名目是經由美國國度標準學會 (ANSI/RAB) 、荷蘭鑒定委員會(RvA)和加拿大標準委員會(SCC)進行資歷鑒定的。

  試驗機構同盟許可NSF的試驗在世界其它地域也被接收。試驗機構聯盟的成員包含Intertek試驗服務公司(ITS)、荷蘭的KIWA N.V.、加拿大的加拿大標準協會(CSA)和品質管理協會(QMI),以及日本煤氣器具檢討協會(JIA),等等。

  要求NSF認證的典型應用領域有飲用水、水處理體系、餐館服務業,以及衛生管道等。

  美國藥典(USP)

  美國藥典(USP)函蓋了血液和體液相容及接觸方面的應用。USP生物試驗是為了供給聚合物容器材料在生物效應方面的資料。依據在專門的USP生物試驗中的表現,聚合物被分為六個等級。從第I至第VI級每遞增一級,則要求用比前一等級更多的萃取劑對聚合物進前進一步的試驗。另外,還有一個遞增的萃取溫度范圍可供取舍,以給該材料進一步定性。

  美國安全檢測實驗室(UL)

  美國安全檢測實驗室是一個獨立的、非盈利性的產品安全和測試認證機構。常用的試驗有UL-94 (分為HBV0V1V2各種等級的垂直和程度的熄滅試驗)VTM (薄膜燃燒試驗),以及VW (垂直線材燃燒試驗)。典型的應用領域包括手持式電子安裝、商用裝備和電器。

  軍用技術規范(MIL) 某些軍事和非軍事的應用也許要求合乎軍用技術標準。這些規范包括真菌培育、火箭把持電纜、戰場專用軟線、地下電纜、船舶與海岸之間的銜接電纜等領域。

  加拿大標準協會(CSA)

  CSA是加拿大為某些方面的運用制定機能尺度和測試方式的重要標準機構。它是與美國的ASTMULDOTFDA以及MIL相似的機構

  彈性體通常分為兩大類:

  + 熱塑性

  + 熱固性

  結構

  熱塑性彈性體是這樣一種材料,當加熱時它會軟化 /熔化,而在冷卻時則會硬化,且可如斯重復地變更。大多數熱塑性塑料溶于特定的溶劑,并在必定程度上能焚燒。軟化/融化的溫度隨聚合物的品種和規格而異。因為熱塑性塑料對熱量和剪切力的敏理性,處置時必須很警惕,以防止此材料的降解、分解或引燃。

  大多數熱塑性塑料的分子鏈可以被設想為獨破的、互相擰在一起的細線,就像意大利面條一樣 (見圖)。當加熱時,各條分子鏈就開端滑動,構成塑性流動。當冷卻時,原子和分子鏈又從新堅固地纏在一起。隨后再加熱時,分子鏈就又開始滑動。熱塑性塑料被加熱/冷卻的周期次數有實際的限度,超過該限度后其外觀和機械性能將受到影響。

  熱固性彈性體在加工期間閱歷了化學變化,永遠性地變為非溶解性和非熔化性。恰是這種化學交聯,造成了熱固性和熱塑性體系之間的主要差別。通過所謂硫化進程而到達其最終性質的自然橡膠和合成橡膠,例如膠乳、丁腈橡膠、可研磨聚氨酯、硅膠、丁基橡膠和氯丁橡膠,均是典范的熱固性彈性體。

  如下圖所示,當熱固性橡膠硫化或硬化時,毗連的分子之間造成交聯,形成了龐雜的、互相聯接的網絡。這些交聯鍵預防了各分子鏈的滑動,從而避免了加熱時的塑性流動。熱固性彈性體在交聯實現之后,如果過火地受熱,此聚合物則將發生降解而不是熔化。這種情形與雞蛋的烹調有些類似:進一步的加熱并不能使雞蛋回到它的液體狀態,而只能被燒焦。

  如何決定加工方式

  正是熱塑性彈性體可以被反復加工的特色,決定了它優越于熱固性橡膠的重要特性。兩者在加工方面的要害性區別如下表所示。 項目 熱塑性塑料 熱固性橡膠 制造 敏捷 (以秒計) 遲緩 (以分計) 邊角料 可重新利用 揮霍比例高 硫化劑 不需要 需要 機械 慣例的熱塑性設備 專門的硫化設備 增加劑 極少或不 眾多的加工助劑 設計優化 無窮 有限 工件重新模塑 可以 不大可能 熱封 可以 不可以 資料起源:羅伯特-埃勒征詢公司

  TPE比熱固性橡膠的優勝之處:

  + 設計機動。

  + 制造成本較低。

  + 加工周期較短。

  + 很少或不需要混煉。

  + 邊角料可充足回收應用。

  + 產品性質穩固。

  + 可采用吹塑成型。

  + 可采用熱成型。

  + 能耗較低。

  + 加工過程較簡略。

  + 產品德量較易把持。

  + 產品密度規模較廣。

  + 最終工件單件均勻本錢較低。

  + 較有利于環保。

  收縮性

  當TPE從它們的熔融狀態開始冷卻時,其分子會互相排列,從而使模塑工件的尺寸全面地收縮。固然這種收縮通常只在千分之幾英寸的范圍內,它卻能明顯地影響工件的模塑和脫模,以及成品工件的外觀。

  假如收縮不平均,一件本應是平坦的工件可能會產生曲折或翹曲。此外,在對允許公差請求比擬嚴厲的利用中,預料之外的壓縮可能會使得某個整機與全部組裝件不匹配。因而,必需當時斟酌到這種景象。

  工件脫模

  當工件含有型芯或鏤空局部時,隨著彈性體的收縮,它會牢牢地裹住模具的這些部位,使工件脫模變得很艱苦。模具設計、模具表面潤滑度,以及加工前提都可能減輕這種影響,甚至使自動化脫模也成為可能。

  模塑條件

  模塑條件能顯著地影響收縮的程度和本質。若從高應力狀態很快地變為低應力狀態,則會增加收縮的程度工件的迅速冷卻以及很高的注射速度或壓力,也能影響收縮性。關于模塑條件是怎樣影響收縮性的進一步資料,請與您的TPE供應商聯系。

  設計方面的考慮

  因為收縮性,模具必須加工得比工件所需的尺寸稍大些。實際的收縮值只有等到詳細的工件成型時才干得悉。因此,事先守舊一點老是最好的。若有可能的話,可應用原型模具。

  與彈性體的其它性質一樣,收縮性總是跟著聚合物流動方向的改變而轉變。澆口的地位將決定熔體流入模具的方向,從而也將決定收縮性。再者,某些TPE比其它TPE更為各向異性,因此興許會在某一方向收縮得比另一方向更多些。當設計模具時,這一點必需要考慮進去。對于設計方面的考慮是怎么影響收縮性的進一步材料,請與你的TPE供給商接洽。

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