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1、塑料片材拉伸性能和试验方法的研究吕争青卜乐宏(上海第二工业大学塑料材料研究室,上海,200041)摘要:本文认为塑料片材的生产方式对其拉伸性能的均匀性有影响。随着拉伸试样平行区宽度或厚度的减少,拉伸强度和断裂伸长率均增加,这主要是因为韧性试样受到拉伸时发生剪切变形作用,较窄(或较薄)的试样将出现较大的剪切形变速率,使高分子线团网络达到较高的拉伸取向程度。试验环境温度的降低可使PVC片材的σt值升高、εt值减少(反之亦然),呈现很好的直线关系。研究结果已应用在新的产品质量标准之中。关键词:塑料片材;拉伸性能;试验方法中国分
2、类号:TQ317文献标识码:A前言0塑料片材(厚度d≤1mm)是重要的工业产品,广泛用于民用包装、冷却塔及水处理填料等,一般以压延法或挤出法制得。拉伸性能(屈服、伸长和断裂)是材料最重要的一类力学性能,已有许多针对塑料拉伸性能和试验方法的研究1～4。但是仍存在许多问题值得探索:例如在片材拉伸性能试验中的取样部位,试样的尺寸以及试验环境温度等。随着新的试验方法的采用和产品质量标准的修订、以及质量要求的提高和合理化,有必要对塑料片材拉伸性能和试验方法加以更详细的研究。试验部分1试样包括硬聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)的工
3、业及民用片材,如表1所示。表1试验用的PVC和PP片材Table1TestsheetofPVCandPP1.1名称外观尺寸(mm)密度(g/cm3)生产方法用途NO.1～9PVC填料片材绿、蓝色、不透明宽520,厚0.34～0.4510、11PVC填料片材绿、蓝色、不透明宽520,厚0.3,0.4,0.51.442～1.4961.442～1.4961.4820.991压延压延压延挤出冷却塔淋水填料冷却塔淋水填料包装、装饰水处理填料、包装12PVC民用片材黑色、不透明宽600,厚0.35宽1000、厚0.55PP片无色透明
4、收稿日期:1999—05—25;修订日期:1999—09—1516上海第二工业大学学报1999年第2期1.2试验项目和方法及条件如表2所示。表2试验项目和方法及主要条件Table2Testitems,methodsandmainconditionsNO性能项目试验方法主要条件屈服强度(σy)拉伸强度(σt)断裂伸长率(εt)纵向尺寸收缩率(S)结晶度(X)取向度(f)1GB1040—79GB/T13022—91GB/T16421—96GB/T15267—94密度法(GB1033—86)光程差法测双折射率Δn5,6XLL—
5、50型拉力机,23±0.5℃,拉伸拉伸速度50±mm/min,哑铃型试样平行区宽度b=4、6、6.5、10mm100℃、10min23±0.5℃,煤油浸没介质PS型偏光显微镜,1/4λ波片,钠光灯23456其中:⑴结晶度X=ρ-ρa)/(ρc-ρa),%。ρ、ρa、ρc分别为所测试样、完全非晶态试样和完全结晶态试样的密度。对于PP:ρa=0.85、ρc=0.95g/cm37、8;⑵取向度f=△nρ/(△n理ρc),%。△n、△n理分别为试样实际取向和理想取向时的双折射率。对于PP:△n理=0.0287、8。ρ、ρc的物理
6、意义同上。2结果与讨论2.1不同部位上的片材的性能如表3和图1、2所示。表3不同部位上的片材的性能Table3Performanceofsheetsofdifferentpositions片材NO.PVC2PP112σtεt152132σt49.0εt170σt48.248.7εt136148σy35.140.9σt47.863.2εt526386部位SSSXf中部49.9边沿50.72.42.51.31.31.91.861.060.625.735.248.3172(纵向拉伸试样b=6.0mm;各项性能的单位为:σy、σ
7、t—MPa,εt、S、X、f—%)塑料片材拉伸性能和试验方法的研究17图1PP片材(a)与1号PVC片材(b)的应力(P)—应变(ε)关系曲线(纵向试样)Fig.1Thetensilecurvesofstress(P)-strain(ε)ofPP(a)andNo.1PVCsheet(vertical)18上海第二工业大学学报1999年第2期图2PP片材试样在拉伸中的形状(a)—边沿(b)—中部Fig.2TheshapeofPPsheetinstretch(a)—edge(b)—centralsection从表3和图1、2
8、中可见:⑴PP片材的中间与边沿部位的拉伸性能有很大不同:中间部分在拉伸时有明显的屈服点和细颈现象,屈服强度和断裂强度较低,而伸长率较高,但边沿部分则相反。我们认为这是由于在片材生产中的高分子取向状况不均一的情况所致。如图3所示,PP塑料熔体通过鱼尾形窄缝机头挤出,然后受拉伸作用而平行地流动。但是在机头内腔里面,中间部
