材料所表现出来的韧性,通常都是相对的和有条件的。一般来说,对冲击性能影响最大的两个外部因素是,外力的冲击速度和作用时的环境温度。冲击速度高,大分子链段可能来不及运动来传递和消散冲击能量,应力就会集中到最薄弱点,导致通常情况下呈韧性的材料迅速发生脆性断裂。反之,冲击速度低,链段有足够的时间作出响应,即便是比较刚硬的材料,也可显示出良好的冲击强度。
温度可以明显影响链段的活动能力。温度升高,链段活动加强,材料的冲击性能提高,而温度降低,链段活动能力弱,链呈刚性,冲击性能就降低。因此,材料的玻璃化温度高于室温的塑料制品,一般耐冲击性都不高,如PS,脆性、受冲击极易发生开裂,而玻璃化温度低于室温的塑料制品。
PE如果在低于其玻璃化温度之下的低温环境下使用,耐冲击性也会大大降低。因此,一种材料的低温冲击性能经常用以判别其耐低温性能。基于同样的理由,一些能提高链活动能力的因素,也能起到提高冲击性能的作用。例如吸收了水分的尼龙,由于水的增塑作用,其耐冲击性比干态时的尼龙明显提高。
塑料的冲击性能好必须能迅速通过形变来分散和吸收冲击能量;材料内部产生的内应力不超过材料的断裂强度。因此,从塑料加工材料因素分析,具有很大伸长率和高的拉伸强度的材料,应该是很具韧性的材料。材料在外力作用下的形变能力,与一定温度下在外力作用时间内,高分子材料链段的运动性能有关。
合理的产品设计可以缓冲、分散和吸收冲击能量。如增加冲击部位的壁厚,设置加强筋,设计弯曲的曲面等。此外,很重要的一点是,产品设计要尽量避免或减少缺口、锐角和引发应力集中的其他几何因素和结构因素。与其他材料所不同的是,塑料原材料中可以加入发泡剂制成软硬程度不等的泡沫塑料。
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