聚甲醛(POM)应为应变曲线及各项指标

聚甲醛（POM）应为应变曲线及各项指标聚合物的熔体流动性质一、MI-----熔融指数（MFR-----熔体质量流动速率）：1、概念：熔体质量流动速率(MFR)的定义是热塑性塑料试样在一定温度、恒定压力下，熔体在10min内流经标准毛细管的质量值，单位：g/（10min）。通常用MFR来表示。熔体流动速率以前称为熔融指数（MI）。是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。热塑性塑料熔体流动速率（MFR）测试方法：将一定质量的热塑性塑胶粒试样装在一条指定的长度和直径的垂直料筒中，在规定温度（190℃），荷载（2.16kg）和桶内活塞位置的情况下，加热到熔融状态（360s）后，在承受负荷的活塞作用下从标准规定直径的口模被压出的质量。下图是熔体流动速率试验的结构示意图。料筒外面包裹的是加热器，在料筒的底部有一只口模，口模中心是熔体挤压流出的毛细管。料筒内插入一支活塞杆，在杆的顶部压着砝码。试验时，先将料筒加热，达到预期的试验温度后，将活塞杆拔出，在料筒中心孔中灌入试样（塑料粒子或粉末），用工具压实后，再将活塞杆放入，待试样熔融，在活塞杆顶部压上砝码，熔融的试样料通过口模毛细管被挤出。2、熔体流动速率可以用作区别各种热塑性塑料在熔融状态时的流动性的一个指标。对于同一类高聚物，可由此来比较出分子量的大小。一般来说，同类的高聚物，分子量越高，其强度、硬度、韧性、缺口冲击等物理性能也会相应有所提高。反之，分子量小，熔体流动速率则增大，材料的流动性就相应好一些。在塑料加工成型中，对塑料的流动性常有一定的要求。如压制大型或形状复杂的制品时，需要塑料有较大的流动性，如果流动性太小，常会使塑料在模腔内填塞不紧，从而使制品质量下降，甚至成为废品。聚甲醛MI值与其分子量大小密切相关，一般情况MI值越小，平均分子量越高及粘度愈大，处于熔融时的流动性越差，反之MI愈大平均分子量越低粘度愈小，处于熔融时的流动性越好。因此，熔体流动速率的应用上，主要是用来表征由同一工艺流程制成的高聚物其性能的均匀性，并对热塑料高聚物进行质量控制，简便地给出热塑料高聚物熔体流动性的度量，作为加工性能的指标。3、测试仪器：我公司测MI值的仪器为德国ZwickGmbH公司Zwick4106型全自动融熔指数仪。4、蓝型钢的A、A1、A2级MI值为9±1。聚合物的力学性能二、σM（拉伸強度-tensilestength）和断裂dl（断裂伸长率）1、概念：在拉伸实验过程中，按标准规定的条件，标准试样承受的最大拉伸应力（保持试样受力至最终，测量材料断裂过程中所承受的最大拉伸应力），单位：Mpa，该指标是塑料的力学性能中最重要最基本的性能之一。2、为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力-应变曲线来进行描述。这里，所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。拉伸实验是对试样沿纵轴方向施加静态拉伸负荷保持这种受力至最终，是式样断裂破坏的过程。下图为拉伸试验所使用的ISO-527标准试片及材料试验机等速条件下，应力-应变曲线如上图所示。图中的ɑ点为弹性极限，ɑ为弹性极限强度，εɑ为弹性极限伸长。在ɑ点前，应力-应变服从虎克定律：σ=Eε。曲线的斜率E称为弹性（杨氏）模量，它反映材料的硬性。首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销不能恢复原来形状，形状发生变化）当材料的形变超出弹性形变发生的范围，其应力将不再与应变成正比，永久的、不可回复的形变发生，即为塑性形变。当材料所受应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到一个值后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。y称屈服点，对应的σy和εy称屈服强度和屈服伸长。材料屈服后，可在t点处，也可在t＇点处断裂。因而视情况，材料断裂强度可大于或小于屈服强度。εt（或εt＇）称断裂伸长率，反映材料的延伸性。拉伸强度σM：拉伸强度是指材料在拉伸应力下产生最大均匀塑性变形的应力值。按照这个概念，结合材料的应力-应变曲线来讲，材料在受到拉伸外力作用时，其曲线除开最初的一小段外都属于塑性变形的范畴啊，也就是说从最初塑性变形开始到断裂结束这一段的最大应力值才是拉伸强度，拉伸强度是整个曲线的最大值，只有一个。从σM的大小，可以判断材料的强与弱：而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大小，可判断材料的脆性与韧性。对于结晶型聚合物POM，是在屈服之后的断裂，称为韧性断裂。此时的拉伸强度σM和屈服强度σy相等，下图是POM拉伸的应力-应变曲线图。影响聚合物实际强度的因素很多，总的来说可以分为两类：一类是与材料本身有关的，包括高分子的化学结构、分子量及其分布、支化和交联、结晶与取向、添加剂、共混、应力集中物等；另一类是与外界条件有关的，包括温度、湿度、光照、氧化老化、作用力的速度等，因此，要规定测试的标准环境。三、拉伸弹性模量Et1、概念：拉伸模量是指材料在拉伸时的弹性。应力σ2与σ1的差值与对应的应变ε2与ε1的差值（ε2=0.0025；ε1=0.0005）的比值单位：MpaEt=σ2-σ1/ε2-ε1四、σfM(弯曲强度-flexuralstrehgth)：1、概念：弯曲是试样在弯曲应力作用下的形变行为。表征弯曲形变行为的指标有弯曲应力、弯曲强度、弯曲模量及挠度等。弯曲应力是试样跨度中心外表面的正应力。弯曲强度σfM，也称挠曲强度，是指标准试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力，单位：Mpa。挠度s是指试样弯曲过程中，试样跨度中心的顶面或底面偏离原始位置的距离（mm）。弯曲应变εf是试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化。弯曲负载所产生的应力是压缩应力和拉伸应力的组合，其作用情况见下图：当试样弯曲形变产生断裂时材料的极限弯曲强度就是弯曲强度，但是，有些聚合物在发生很大的形变时也不发生破坏或断裂，这样就不能测定其极限弯曲强度，这时，通常是以试样外层纤维的最大应变达到5%时的应力作为弯曲屈服强度。2、弯曲试验主要用于测定材料承受弯曲载荷时的力学特性的试验，是材料机械性能试验的基本方法之一。一般的工程塑料如POM的弯曲可采用三点弯曲的加载荷方法，三点弯曲是在一个简支梁上施加一个中心负载，一个横截面为矩形的棒放置在两个规定距离的支座上利用位于中间的压头来加载，见下图：3、测试仪器：我厂测σM的仪器为德国ZwickGmbH公司ZwickZ020电子拉力试验机五、弯曲模量Ef1、概念：Ef为弯曲模量（又称挠曲模量）是指材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力。应力σf2与σf1的差值与对应的应变εf2与εf1的差值（ε2=0.0025；ε1=0.0005）的比值，单位：Mpa六、冲击强度αk-izodimpactstrengthofnotchedspecimens:1、概念：冲击强度αk是衡量材料韧性的一种强度指标，表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力。通常定义为试样受冲击载荷而折断时单位面积所吸收的能量。缺口试样悬臂粱冲击强度αiN指缺口试样在悬臂粱冲击破坏过程中所吸收的能量与在缺口处原始横截面积之比。单位:kJ/m2。（摆锤冲击有缺口的一面）。2、冲击强度的测试方法很多，可依据实验温度、依据试样的受力状态、依据采用的能量和冲击次数等的不同来区分。本厂采用摆锤式冲击试验方法。摆锤冲击试验，是将标准试样放在冲击机上规定位置上，然后让重锤自由落下冲击试样，测量摆锤冲断试样所消耗的功来计算冲击强度。根据试样的安放方式，摆锤冲击试验又可分为简支梁型（Charpy法）和悬臂粱型（Izod法）。前者试样二端固定，摆锤冲击试样的中部：后者试样一端固定，摆锤打击自由端。试样可采用带缺口和无缺口两种，采用带缺口试样的目的是使缺口处试样的截面积大为减小，受冲击时试样断裂一定发生在这一薄弱处所有的冲击能量都能在这局部的地方被吸收，从而提高试验的准确性。POM的冲击强度较高，POM对缺口敏感，有缺口可使冲击强度下降90%。冲击实验时温度、湿度、冲击速度、试样的尺寸和几何形状和缺口的大小以及应力方式等对结果有影响，将得到不同的冲击实验结果，这些结果并不能进行横向比较。因此，冲击性能实验得不到表征该材料特性的固定参数，但可以表征该材料在实验方法规定条件下的冲击韧性或不同材料在同一冲击实验条件下的冲击性能好坏的比较。3、测试仪器：我厂测ɑiN的仪器为德国ZwickGmbH公司ZwickHIT25冲击试验机及缺口制样机七、洛氏硬度HR1、概念：洛氏硬度HR表示材料抵抗其他较硬物体的压入能力。塑料通常用的硬度有布氏硬度，洛氏硬度，邵氏硬度，前两种都是用同一原理，即以深度换算成单位面积上的重力。我厂采用的是洛氏硬度法，洛氏硬度是用规定的压头先施加初试验力再施加主试验力，然后返回初实验力，用前后二次初试验力作用下的压头压入深度差求得的值。洛氏硬度数值通过一个表明所使用标尺的字母和一个表明读数的数字来报告。洛氏硬度标尺：在洛氏硬度试验中，各种总试验力和各种洛氏压头的组合而成的符号。塑料洛氏硬度常用的是L、M、R三种标尺。根据材料软硬程度选择适宜的标尺，尽可能使洛氏硬度值处于50~115之间。如果一种材料可以用两种标尺进行试验时，所得值都处于限值内，则选用较小值的标尺。相同材料应选用同一标尺。硬度值(hardnessValue)：由硬度数和硬度标尺符号组成，前者是硬度数，后者是硬度标尺符号。如：70HRM则表示用M标尺测定的洛氏硬度值为70。2、塑料的硬度是材料机械物理性能上的一项重要指标，硬度的大小反映了材料表面抗静态外力的能力，洛氏硬度的数值与塑胶材料的压痕硬度有直接关系，材料越硬数值越大，硬度随着分子量及分子链的交联增加而增加。硬度是材料软硬程度的有条件性的定量反映，是由材料的弹性、塑性、韧性等一系列力学性能组成的综合指标，通过硬度测量可间接了解材料的其他力学性能，如磨耗、拉伸强度等。3、测试仪器：我厂测强度的仪器为ZwickZHR4150洛氏硬度计试验机聚合物的热性能差示扫描量热法DSC（DifferentialScanningCalorimetry）1、概念：在程序温度控制下，测定输入到试样和参比样的热流速率（热功率）差对温度和时间关系的技术。通常，每次测量记录一条以温度或时间为X轴，热流速率差或热功率差为Y轴的曲线。2、DSC测量的是与材料内部热转变相关的温度、热流的关系。利用差示扫描量热仪，可以研究材料的熔融与结晶过程、结晶度、玻璃化转变、相转变、液晶转变、氧化稳定性（氧化诱导期O.I.T.）、反应温度与反应热焓，测定物质的比热、纯度，研究高分子共混物的相容性、热固性树脂的固化过程，进行反应动力学研究等。这些变化是物质在加热或冷却过程中发生的，它在曲线上表现为吸热或放热的峰或基线的不连续偏移。普通的热流型差示扫描量热仪用康铜片作为热量传递到样品和从样品传递出热量的通道，并作为测温热电偶结点的一部分，其测试原理与差热计仪类似。热流型差示扫描量热仪的结构如下图所示，该仪器的特点是利用导热性能好的康铜盘把热量传输到样品和参比物，使它们受热均匀。样品和参比的热流差是通过试样和参比物平台下的热电偶进行测量。样品温度由镍铬板下的镍铬－镍铝热电偶进行测量。。热流型差示扫描量热仪的基本原理示意如下：热流型DSC加热炉1－康铜盘；2－热电偶热点；3镍铬板；4镍铝丝；5镍铬丝；6－加热块在程序温度（线性升温、降温、恒温及其组合等）过程中，当样品发生热效应时，在样品端与参比端之间产生了热流差，通过热电偶对这一热流差进行测定，即可获得如下类型的图谱：按照DIN标准，图中所示向下的为样品的吸热峰（较为典型的吸热效应有熔融、解吸等），向上的为放热峰（较为典型的放热效应有结晶、氧化、固化等），比热变化则体现为基线高度的变化，即曲线上的台阶状拐折（较为典型的比热变化效应为二级相变，包括玻璃化转变、铁磁性转变等）八、熔点1、概念：熔点是固体将其物态由固态转变(熔化)为液态的温度。单位：℃。是DSC最常测定的物性数据之一。大多数