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应用基本断裂功方法对聚烯烃材料断裂行为的研究与表征

郑爱舞  
【摘要】:聚合物材料的断裂破坏特性是使用与选择聚合物材料所必需考虑的重要因素,已有较为成熟的几种研究聚合物断裂行为的方法,如线弹断裂研究方法与J积分方法等,不太适合柔性聚合物或薄片状及薄膜试样的断裂分析。近年来,一种较新的方法—基本断裂功(EWF)方法,在国外引起了较大的关注,它克服了以前方法的缺陷,可以用于评价柔性聚合物的断裂韧性,关于它的理论及应用等各方面的研究仍在不断的进行和完善中。本论文从聚烯烃材料长期断裂行为的研究出发,采用了基本断裂功方法对聚烯烃材料及共混材料的断裂行为进行了研究与表征,同时中也研究了影响基本断裂功方法应用及结果的一些因素,获得了很多有价值的信息,填补了成型方法与工艺对基本断裂功结果影响的空白,为基本断裂功方法的应用与研究做出了一些有意的工作。主要结果如下: 1.研究了试样尺寸与成型工艺对聚烯烃材料断裂行为的影响,结果表明试样的比基本断裂功随厚度的增大而减小,但比非基本断裂功没有太大变化;注射成型温度对基本断裂功方法的应用有较大的影响,较高的成型温度有益于改善基本断裂功方法测试中试样载荷-位移曲线的相似性,从而提高结果的可靠性;断裂性能不同的聚丙烯材料,在基本断裂功方法的应用上也有所不同,具有韧性断裂特征的载荷—位移曲线的相似性较好,相对结果较为可靠,而具有脆性断裂特征的则较差;不同成型方法对材料的断裂方式也会产生影响,注射-压制成型试样相比注射成型试样的断裂有明显的缩颈过程。 郑爱舞:应用基本断裂功方法对聚烯烃材料断裂行为的研究与表征 2.研究了四种长期破坏行为不同的管材专用共聚聚丙烯的断裂行为, 发现各材料的拉伸强度没有明显差距,冲击强度相近的几种材料中,长期破 坏行为较好的材料,比基本断裂功也较大。冲击强度很高的材料,比基本断 裂功却较小,耐长期破裂性也较差,说明基本断裂功结果比拉伸强度与冲击 强度可以更有效地揭示材料长期破坏行为的特征;共聚聚丙烯的晶粒尺寸较 大可能造成其比基本断裂功减小,致使其耐长期破裂行为较差。 3.研究了PP爪OE共混体系的断裂行为,发现少量POE可以产生空穴化 和银纹,并促使基体的剪切屈服,从而达到了增韧的效果。POE的加入量 在5%以上时对PP材料DENT试样拉伸断裂曲线相似性有较大的改善,使 EwF结果更可靠;PoE的加入量低于5%时,可以较大地提高PP的wc,y, 在5%到7%之间提高的幅度有所减小。所有PP及PP护OE共混物DENT试 样的断裂过程均可分为的裂纹扩展部分及断裂部分。 关键词:聚烯烃,断裂行为,断裂韧性,基本断裂功


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