聚合物性能指标解释

banjiazhuang

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! L/ `/ B  y  m) l2 f  w7 _& e7 }: i1、拉伸强度
拉伸强度(tensile strength)是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。
（1） 在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa表示。
（2） 用仪器测试样拉伸强度时，可以一并获得拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等数据。
（3） 拉伸强度的计算：
　　σt = p /( b×d)
) ^7 J% p- a8 Y; {　　式中，σt为拉伸强度（MPa）；p为最大负荷（N）；b为试样宽度（mm）；d为试样厚度（mm）。
注意：计算时采用的面积是断裂处试样的原始截面积，而不是断裂后端口截面积。（4）在应力应变曲线中，即使负荷不增加，伸长率也会上升的那一点通常称为屈服点，此时的应力称为屈服强度，此时的变形率就叫屈服伸长率；同理，在断裂点的应力和变形率就分别称为断裂拉伸强度和断裂伸长率。
2、弯曲模量
又称挠曲模量。是弯曲应力比上弯曲产生的形变。材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力。E为弯曲模量；L、b、d分别为试样的支撑跨度、宽度和厚度；m为载荷(P)-挠度(δ)曲线上直线段的斜率，单位为N/m2或Pa。
弯曲模量与拉伸模量的区别：
拉伸模量即拉伸的应力与拉伸所产生的形变之比。 　　
弯曲模量即弯曲应力与弯曲所产生的形变之比。
弯曲模量用来表征材料的刚性，与分子量大小有关，同种材质分子量越大，模量越高，另外还与样条的冷却有关，冷却越快模量越低。即弯曲模量的测试结果与样品的均匀度及制样条件有关，测试结果相差太大，无意义，应找到原因再测试。
5 Q( A3 b8 A( C% [" d( D) x- r2GB/T9341—2000中弯曲模量的计算方法。新标准中规定了弹性模量的测量，先根据给定的弯曲应变εfi=0.0005和εfi=0.0025，得出相应的挠度S1和S2（Si=εfiL2/6h），而弯曲模量Ef=（σf2-σf1）/（εf2-εf1）。其中σf2和σf1分别为挠度S1和S2时的弯曲应力。新标准还规定此公式只在线性应力-应变区间才是精确的，即对大多数塑料来说仅在小挠度时才是精确的。由此公式可以看出，在应力-应变线性关系的前提下，是由应变为0.0005和0.0025这两点所对应的应力差值与应变差值的比值作为弯曲模量的。
. V) z8 F; k8 O8 ?* R3 b% Q附：弹性模量
0 V3 o  m+ l3 t5 L    弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等，金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。但是总体来说，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（纤维组织）、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小，温度、加载速率等外在因素对其影响也不大，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。 　　
4 e& [5 O: [# p( w8 A- m    弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
& k! J! F3 S, i又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性t变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示，单位为牛/米^2。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称为剪切模量，用G表示；压缩形变时的模量称为压缩模量，用K表示。模量的倒数称为柔量，用J表示。 　　
" s, D' f3 N4 p$ n- |7 F# p拉伸试验中得到的屈服极限бs和强度极限бb ，反映了材料对力的作用的承受能力，而延伸率δ 或截面收缩率ψ，反映了材料缩性变形的能力，为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度，在实际工程结构中，材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的，这是因为一旦零件按应力设计定型，在弹性变形范围内的服役过程中，是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。一般按引起单位应变的负荷为该零件的刚度，例如，在拉压构件中其刚度为： 　　
式中 A0为零件的横截面积。 　　
$ G& c# g$ g7 x* f+ @5 \    由上式可见，要想提高零件的刚度E A0,亦即要减少零件的弹性变形，可选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积，刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性，对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此，构件的理论分析和设计计算来说，弹性模量E是经常要用到的一个重要力学性能指标。 　　
4 {- y$ a$ ^* e* F0 o. _2 |  T    在弹性范围内大多数材料服从胡克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E，也叫杨氏模量。 　　
    弹性模量在比例极限内，材料所受应力如拉伸，压缩，弯曲，扭曲，剪切等）与材料产生的相应应变之比，用牛/米^2表示 。
    材料的抗弹性变形的一个量，材料刚度的一个指标。 　　
2 ]8 _8 D8 C. u# k" j    弹性模量E=2.06e11Pa=206GPa (e11表示10的11次方) 　　
2 f% d* x/ U/ G9 W    它只与材料的化学成分有关，与其组织变化无关，与热处理状态无关。各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。 　　
1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大气压(atm) 　　
% i2 Y. H% C) G& i& l( h* p( O6 {3 [1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm) 　　
1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克/厘米2(kg/cm2)=0.987大气压(atm) 　　
4 W0 J5 M9 S% T9 \% ]1大气压(atm)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克/厘米2(kg/cm2)=1.0133巴(bar)
3、断裂伸长率
" G" z+ f# k9 ]# o　  断裂伸长率 elongation at break ：试样在拉断时的位移值与原长的比值。以百分比表示（%）
断裂伸长率与拉伸率的区别　　
  K+ ~3 ?' k) b. D& G& e) [材料的拉伸过程一般是想经过弹性变形阶段，达到屈服点之后发生塑性变形，达到断裂点后发生断裂。 　　
所以，一般所说的断裂伸长率是指整个过程的伸长率，而拉伸率（你这里说的这个名词有点模糊）一般说的是发生塑性变形的那个阶段所产生的伸长率。
4、邵氏硬度
硬度是物质受压变形程度或抗刺穿能力的一种物理度量方式。硬度可分相对硬度和绝对硬度。绝对硬度一般在科学界使用，生产实践中很少用到。我们通常使用硬度体系为相对的硬度。
& ^9 K3 g- e# S) }+ I邵氏硬度是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。一般手感弹性比较大或者说偏软的制品，测试人员可以直接判断用邵氏A硬度计测试，如：文具类胶水瓶，TPU TPR 塑料膜袋等制品。而手感基本没什么弹性或者说偏硬的就可以用邵氏D硬度计进行测试，如：PC ABS PP 等制品。如果度数是邵氏Axx，说明硬度相对不高，如果是邵氏Dxx说明其硬度相对较高。 1.A型的单位表达是:HA                  2.D型单位表达就是:HD
HD与HA的换算关系：HD=HA-50（数值）
  L7 \1 ^5 n. x8 V: v$ O* Y1 I$ ~5、熔点
8 L* n6 C/ _: n+ g2 m    结晶聚合物的热转变温度，即晶体开始融化时的温度叫做熔点。物质的熔点（melting point)，即在一定压力下，纯物质的固态和液态呈平衡时的温度，也就是说在该压力和熔点温度下，纯物质呈固态的化学势和呈液态的化学势相等，而对于分散度极大的纯物质固态体系（纳米体系）来说，表面部分不能忽视，其化学势则不仅是温度和压力的函数，而且还与固体颗粒的粒径有关。
晶体又因类型不同而熔点也不同，一般来说晶体熔点从高到低为,原子晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。在分子晶体中又有比较特殊的,如水,氨气等.它们的分子只间因为含有氢键而不符合"同主组元素的氢化物熔点规律性变化''的规律。 　　
4 \  I8 [/ w$ z4 U1 y熔点是一种物质的一个物理性质。物质的熔点并不是固定不变的，有两个因素对熔点影响很大。一是压强，平时所说的物质的熔点，通常是指一个大气压时的情况；如果压强变化，熔点也要发生变化。熔点随压强的变化有两种不同的情况．对于大多数物质，熔化过程是体积变大的过程，当压强增大时，这些物质的熔点要升高；对于像水这样的物质，与大多数物质不同，冰熔化成水的过程体积要缩小(金属铋、锑等也是如此)，当压强增大时冰的熔点要降低。另一个就是物质中的杂质，我们平时所说的物质的熔点，通常是指纯净的物质。但在现实生活中，大部分的物质都是含有其它的物质的，比如在纯净的液态物质中熔有少量其他物质，或称为杂质，即使数量很少，物质的熔点也会有很大的变化，例如水中熔有盐，熔点就会明显下降，海水就是熔有盐的水，海水冬天结冰的温度比河水低，就是这个原因。饱和食盐水的熔点可下降到约-22℃，北方的城市在冬天下大雪时，常常往公路的积雪上撒盐，只要这时的温度高于-22℃，足够的盐总可以使冰雪熔化，这也是一个利用熔点在日常生活中的应用。 　　
熔点实质上是该物质固、液两相可以共存并处于平衡的温度,以冰熔化成水为例,在一个大气压下冰的熔点是0℃,而温度为0℃时,冰和水可以共存,如果与外界没有热交换,冰和水共存的状态可以长期保持稳定。在各种晶体中粒子之间相互作用力不同,因而熔点各不相同。同一种晶体,熔点与压强有关,一般取在1大气压下物质的熔点为正常熔点。在一定压强下,晶体物质的熔点和凝固点都相同。熔解时体积膨胀的物质,在压强增加时熔点就要升高。 　　
在有机化学领域中，对于纯粹的有机化合物，一般都有固定熔点。即在一定压力下，固-液两相之间的变化都是非常敏锐的，初熔至全熔的温度不超过0.5~1℃（熔点范围或称熔距、熔程）。但如混有杂质则其熔点下降，且熔距也较长。因此熔点测定是辨认物质本性的基本手段，也是纯度测定的重要方法之一。  
0 @$ k: d$ r- G+ [! ^; f; J! B6、熔体流动速率
熔体流动速率(MFR)是在一定的温度和压力下，树脂熔料通过标准毛细管，单位为g/10min。熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据，能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求，使制品在成型的可靠性和质量方面有所提高。
在塑料加工中,熔体流动速率是用来衡量塑料熔体流动性的一个重要指标。通过测定塑料的流动速率,可以研究聚合物的结构因素。
    熔体流动速率是表述塑料在一定温度和压力下熔体流动性的参数，同时还间接的表述塑料平均分子量的高低。同种塑料熔体流动速率大，则表示塑料熔融状态下流动性好，平均分子量低，制品的强度也就低；熔体流动速率小，则表示塑料熔融状态下流动性差，平均分子量高，制品的强度也就高。
7、24小时吸水率
吸水率water absorption 是表示物体在正常大气压下吸水程度的物理量。用来反映材料在一定环境下和一定时间内吸水程度的大小，吸水率越大，代表材料的吸水性能越强。
3 w" M0 ^5 N' ?" d+ L24小时吸水率指在一定温度下物质在水中浸泡24小时时所增加的重量百分率。
3 h" y+ x! \/ b8、维卡软化点
1 r# ~" l8 g4 H( ~5 ~4 s* P　　工程塑料、通用塑料等聚合物的试样于液体传热介质中，在一定的载荷、一定的等速升温条件下，被1m㎡的压针压入1mm深度时的温度。
. Q. b9 Q3 A4 w) p+ J6 a! V4 q% d　　维卡软化点适用于控制聚合物品质和作为鉴定新品种热性能的一个指标，不代表材料的使用温度。
维卡软化点测定仪器为 热变形维卡温度测定仪，是根据GB/T1633《热塑性塑料软化温度(VST)的测定》、GB/T1634《塑料弯曲负载热变形温度试验方法》、GB8802《硬聚氯乙烯(PVC-U) 管材及管件维卡软化温度测定方法》以及 ISO75 、ISO306 、ISO2507 、@@@1525 @@@ D648标准的要求设计制造的,广泛用于热塑性塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料等热变形温度（HDT）和维卡温度（VST）的测定。
9、脆化温度
* O9 H9 k/ Z7 q" W8 o8 @2 v. F性质：又称脆化点。聚合物当温度降低至不能产生强迫高弹性而呈玻璃态，同时高弹性消失，产生脆性断裂时的临界温度，以Tb表示。Tb表征了塑料的耐寒性。Tb常用低温冲击压缩试验法测定，即在低温下，用一定速度的冲锤冲击压缩多个试样，测得试样破裂率为50%时的温度，即为Tb。由于试验结果的分散性，所以一般试验方法都人为规定试样中有50%脆化破裂时的温度。这一温度值是表明该种材料低温使用性能，有相对的比较意义。高分子的脆化温度本质上与玻璃化温度(Tg)相当，但测定方法不同。
脆化温度测定方法有@@@D 746，把规定尺寸的长方形试片浸入一定温度的冷介质中3min，用锤子以一定速度冲击，50%试片破坏时的温度为脆化温度。
10、密度
在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。符号ρ（读作rōu）。国际主单位为单位 为千克/米^3，常用单位还有 克/厘米^3。其数学表达式为ρ=m/V。在国际单位制中，质量的主单位是千克，体积的主单位是立方米，于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。
    密度反映了物质本身的一种特性，它因此可以受到外界因素的影响。一般来讲，影响物质密度的主要物理量为压强和温度。 1、气体密度受压强和温度的影响比较明显，通常气体只给出标准状况下或者常温常压下的密度，其他状况下的密度可以通过气体的状态方程（例如理想气体状态方程或范德瓦尔斯方程）计算。2、 液体的密度主要取决於液体的组分，受温度的影响比较小（但有时也不能忽略）。很高的压强也会产生明显影响。 3、固体的密度受温度和压强影响而变化的特性类似於液体，且一般更不明显。
此外，还有其他可能影响物质密度的物理因素，比如磁场、电场等。在此不再赘述。
" k7 W. q" I" J# p6 v  z11 、定伸应力
    定伸应力旧称定伸强度、定伸强力，指试样被拉伸至一定长度时所受的力与试样在拉伸前的截面积之比。我国法定计量单位为MPa。橡胶工业中常测定伸长为100%、300%、480%时的定伸应力。
# N5 V4 Y1 p8 d) i" {5 V7 F要求高定伸应力的橡胶制品，可以使用天然橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶。交联密度对定伸应力的影响也很大，因此配方中的硫磺和促进剂的用量要多一些。促进剂可使用MBT、MBTS、DPG或DPG与胺类促进剂并用，也可以使用次磺酰胺类促进剂CBS、NOBS等。
! I" g, Y$ B2 c- e定伸应力还受补强填充剂的影响，粒径小、结构度高的炭黑可以提高定伸应力，但对于某些橡胶如丁苯橡胶来说，炭黑粒径的大小关系不大，而主要取决于结构度。陶土也可以提高定伸应力，硬质陶土的效果比软质陶土显著。此外，碳酸镁、碳酸钙对提高定伸应力也有一定的作用
7 Q$ h0 Y  h0 y2 K制造低定伸应力橡胶制品时，可采用天然橡胶或丁基橡胶，硫磺用量要小，促进剂可使用MBTS，软化剂可使用硫化油膏和锭子油。
12、永久变形
所谓永久变形，是指胶料受应力作用而变形，解除应力经放置一定时间后，不能全部恢复到原来形状而残留的变形。试片扯断后的永久变形，称为扯断永久变形，习惯上常称为永久变形。
9 T. j1 v: b) y# d4 c1 V   制造永久变形小的制品，应使用球状粒子填充剂，而不宜用片状、针状等填充剂。  
/ D; a& V$ Z4 r# j# x压缩永久变形
5 k  W& K$ w  L: C橡胶受压缩产生永久变形时，所需力的大小与液体相同，这表示橡胶分子与低分子液体分子间的间隙相同，故特别适用于制作缓冲制品。硫化程度小的橡胶，永久变形大，随着硫化的进行，永久变形减小。因此减小永久变形，必须使制品达到正硫化。另外，要对填充剂粒子的形状进行选择，球状粒子和片状粒子较好，不宜使用针状、棒状的粒子。胶料中加入碳酸镁、含水硅酸铝和陶土时，会增大压缩永久变形。 制品在高温下使用时，用过氧化物交联，可以降低压缩永久变形。
13、耐磨耗性
影响硫化胶耐磨耗的因素很多，它与多种物性都有关系，但最基本的是磨擦现象，也就是硫化胶磨擦系数的大小，而磨擦系数主要取决于胶种、配方、硫化程度。其次是磨耗外力的影响，有人认为硫化胶的磨耗外力有五种：即刨削力、冲击力、切割力、撕裂力及剪力。所以耐磨耗性优异的橡胶材料除了磨擦系数小之外，还应具有优异的物理机械性能，以克服上述各种外力的作用。
& {( [% L% E, G) g8 {( x' ?4 f耐磨耗性要求高的橡胶制品，胶种的选择很重要，而且与磨耗条件有很大关系，如天然橡胶和丁苯橡胶以15℃为临界点，当低于15℃时天然橡胶的耐磨耗性较好，当高于15℃时丁苯橡胶的耐磨耗性较好。聚氨脂橡胶的耐磨耗性能虽然优异，但耐冲击、耐切割性却较差。
   补强填充剂对橡胶的耐磨耗性能也有很大影响。粒径小，特别是相同粒径组成的高结构度炭黑，能提高硫化胶的耐用磨耗性能。一般说来使用高耐磨炉黑和中超耐磨炉黑的硫化胶耐用磨耗性能均较好。炭黑的用量增加过多时，耐磨耗性能降低。对于白色制品来说，选择白炭黑、氧化锌作补强剂时耐磨耗能较好，但成本会提高。
14、剥离强度
& ?' y5 P8 `+ u, Q: u, d剥离强度是衡量粘着程度的一种指标，是指橡胶涂层或橡胶层在外力作用下，从其它材料（如布或金属）或橡胶上剥离时的剥离力与被剥离层剥离宽度之比。剥离时角度有90度或180等，剥离强度的单位g/mm和N/m。1g/mm=1 kg/m = 9.8067 N/m
* W2 y& Z1 ]# C15、撕裂强度
    在橡胶工业在与试样主轴平行的方向上，撕裂试片所需的最大力除以试片的厚度，单位为kN/m。它是橡胶所具备的一项重要物理性能指标。 　　
& C( l# m4 G) k6 y目前撕裂试验方法很多，有无割口和有割口两种，所用试样形状也各不相同，有裤形、直角形和新月形等几种，相应则有裤形撕裂强度、无割口直角撕裂强度、割口直角撕裂强度和割口新月形撕裂强度等。 　　
撕裂强度受试样形状、厚度、压延方向(纹理方向)、割口深度、测定温度以及撕裂速度的影响。 　　
$ H- f. l6 N( X( D1 s1 U撕裂薄型试样所需的力。它是测定薄膜或薄片耐撕裂性的一个试验方法(Elmendorf法)中定义的一个术语。该方法是将切有规定裂口的试样在专门的试验机上进行的一种撕裂试验，单位为N。对于一般薄膜材料而言，往往纵向和横向的性能不同，所以要分别制样测定。还有一种裤形撕裂法，是将带有裂口的长条形薄膜试样的两“裤腿”经受拉力试验机的拉伸测得完全撕裂试样所需的最大力，除以试样厚度，以kN/m为单位表示试样的撕裂强度。
4 M; j* l; B2 {. }16、抗蠕变性
+ P* b2 W, H; F- x$ a0 d! Y9 q    蠕变的定义：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时......

sheu7960

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