材料所表現(xiàn)出來的韌性,通常都是相對的和有條件的。一般來說,對沖擊性能影響最大的兩個外部因素是,外力的沖擊速度和作用時的環(huán)境溫度。沖擊速度高,大分子鏈段可能來不及運(yùn)動來傳遞和消散沖擊能量,應(yīng)力就會集中到最薄弱點(diǎn),導(dǎo)致通常情況下呈韌性的材料迅速發(fā)生脆性斷裂。反之,沖擊速度低,鏈段有足夠的時間作出響應(yīng),即便是比較剛硬的材料,也可顯示出良好的沖擊強(qiáng)度。
溫度可以明顯影響鏈段的活動能力。溫度升高,鏈段活動加強(qiáng),材料的沖擊性能提高,而溫度降低,鏈段活動能力弱,鏈呈剛性,沖擊性能就降低。因此,材料的玻璃化溫度高于室溫的塑料制品,一般耐沖擊性都不高,如PS,脆性、受沖擊極易發(fā)生開裂,而玻璃化溫度低于室溫的塑料制品。
PE如果在低于其玻璃化溫度之下的低溫環(huán)境下使用,耐沖擊性也會大大降低。因此,一種材料的低溫沖擊性能經(jīng)常用以判別其耐低溫性能。基于同樣的理由,一些能提高鏈活動能力的因素,也能起到提高沖擊性能的作用。例如吸收了水分的尼龍,由于水的增塑作用,其耐沖擊性比干態(tài)時的尼龍明顯提高。
塑料的沖擊性能好必須能迅速通過形變來分散和吸收沖擊能量;材料內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不超過材料的斷裂強(qiáng)度。因此,從塑料加工材料因素分析,具有很大伸長率和高的拉伸強(qiáng)度的材料,應(yīng)該是很具韌性的材料。材料在外力作用下的形變能力,與一定溫度下在外力作用時間內(nèi),高分子材料鏈段的運(yùn)動性能有關(guān)。
合理的產(chǎn)品設(shè)計可以緩沖、分散和吸收沖擊能量。如增加沖擊部位的壁厚,設(shè)置加強(qiáng)筋,設(shè)計彎曲的曲面等。此外,很重要的一點(diǎn)是,產(chǎn)品設(shè)計要盡量避免或減少缺口、銳角和引發(fā)應(yīng)力集中的其他幾何因素和結(jié)構(gòu)因素。與其他材料所不同的是,塑料原材料中可以加入發(fā)泡劑制成軟硬程度不等的泡沫塑料。
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