TPE如何提高斷裂伸長率
斷裂伸長率概念及表述:斷裂伸長率是表征材料受外力拉伸伸長變形的能力,通常以阿拉伯數字加%表述。比如,一種材料原始長度是100mm,受外力拉伸,拉伸至300mm時材料斷裂,那麼該材料的拉伸伸長率就是300%。
斷裂伸長率與分子量、聚集态、相結構多少也是有關系的,但是從根本上講,還是與大分子柔性有關。下面以PP為例說明。
一、與分子量有關,但是大分子柔性已經考慮了分子量因素,分子量大的材料,柔順性好.分子量本身較小的話,分子發生柔順變形的機會小。.就像一塊小的鋼闆,你很難使其變形,但是大的鋼闆自己都忽悠忽悠的,這是尺度變大其剛度下降的類比例子。
二、聚集态也包含在分子柔性裡。結晶PP與非晶PP(熔體急冷可得),盡管結晶PP的分子鍊柔性下降,但是由于其在拉伸時構象變化可逆,仍然可以看成分子柔性相同,這時結晶不結晶不會影響其斷裂伸長率的。取向态的PP,如BOPP,斷裂伸長率很小,這時它的分子剛性也很大,它繃直了以後缺乏了柔性。多相體系方面,PP與PP+GF,這兩個材料的斷裂伸長率有很大差别。這是聚集态不同造成的,但其本質就是GF限制了PP分子鍊的運動性,使PP柔性下降。最後一個非PP體系--PVC。硬PVC沒有或很少增塑劑,PVC分子之間範德華力很大,分子鍊構象受限,分子鍊柔性差,所以斷裂伸長率隻有數十個。增塑後的軟PVC,則因增塑劑的加入“隔離”了PVC分子鍊之間的範德華力作用,PVC分子鍊互相牽制受限的狀态被解除(不是完全解除),PVC分子鍊柔性大大提高,于是斷裂伸長率增大到100-500%。這些事例充分說明,無論是基體樹脂的聚集态,還是塑料的多相結構,其斷裂伸長率的根本影響因素都可以歸結為分子鍊的柔性。
三、為什麼分子鍊的柔性會決定斷裂伸長率呢?因為拉伸變形的過程本質上就是一個“消耗”高分子鍊柔性(構象變化能力)的過程。
相關測試要素;
1.拉伸速度。塑料屬于粘彈性材料,它的應力松弛過程與變形速率密切相關,應力松弛需要一個時間過程。當低速拉伸時,分子鍊來得及位移重排,呈現韌性行為,則出現為;拉力強度減少,而斷裂伸長率增大。高速拉伸時,高分子鍊段的運動跟不上歪理作用的速度,呈現脆性行為,則出現為;拉伸強度增加,斷裂伸長率減少。所以不同品種的塑料拉伸速度的敏感程度不同。硬而脆的塑料對拉伸比較敏感,一般采用較低拉伸速度,韌性對拉伸速度敏感性較小,可以采用較快的拉伸速度。
2.産品微小的瑕疵。實際上即使是相同材料,不同樣條之間的斷裂伸長率也是有波動的,因樣條内部有缺陷,應力集中物和内部微裂紋導緻材料内部變形集中。
3.為獲得較高伸長率的TPE材料,TPE的配方,或者說各組分的選擇非常重要.一般地,要注意以下幾點:
1)選擇PP共聚;
2)選擇分子量較大的SEBS、SBS;
3)填充相對較多的白油;
4)可以部分配合聚烯烴彈性體,如POE、POP等;
5)選擇合适的相容劑;
6)增加一定潤滑劑比例,推薦聚矽氧烷類潤滑劑,最好有一定極性的;
7)相對減少填料的加入。
TPE配方體系可變動的空間很大,決定了TPE材料具有較大的斷裂伸長率活動空間.通常,不同硬度和物性的TPE材料,斷裂伸長率在200~1600%左右。
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