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塑料内应力导致的开裂失效

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发表于 2017-12-20 16:08:32 | 显示全部楼层 |阅读模式



------成因与测试


成因
几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力,尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。内应力的存在不仅使塑料制品在储存和使用过程中出现应力开裂和翘曲变形,也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量等。

应力开裂的必要条件是试样或零件内存在应力,并存在某种应力集中因素如缺口、表面划伤等。那么塑件应力从何而来呢?依引起内应力的原因不同,可将内应力分成如下几类:
(1) 取向内应力
取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中,大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变,所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。塑料制品的取向内应力分布为从制品的表层到内层越来越小,并呈抛物线变化。
(2) 冷却内应力
冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产的一种内应力。尤其对厚壁塑料制品,塑料制品的外层首先冷却凝固收缩,其内层可能还是热熔体,这徉芯层就会限制表层的收缩,导致芯层处于压应力状态,而表层处于拉应力状态。塑料制品冷却内应力的分布为从制品的表层到内层越来越大,并也呈抛物线变化。另外,带金属嵌件的塑料制品,由于金属与塑料的热胀系数相差较大,容易形成收缩不一均匀的内应力。
(3) 环境应力
环境应力开裂是聚烯烃类塑料的特有现象,它是指当制品存在应力时,与某些活性介质接触,会出现脆性裂纹,最终可能导致制品破坏。这些活性物质可以是洗涤剂、皂类、水、油、酸、碱、盐及对材料并无显著溶胀作用的有机溶剂。原料混有其它杂质或掺杂不适当的或过量的溶剂或其它添加剂时,在某些应力集的位置就会导致裂纹。有些塑料如ABS等,在受潮状况下加热会与水汽发生催化裂化反应,使制件发生大的应变从而开裂。
(4) 其它
对于结晶塑料制品而言,其制品部各部位的结晶结构和结晶度不同也会产生内应力。另外还有构型内应,力及脱模内应力等,只是其内应力所占比重都很小。

通常来说,常见聚合物的内应力大小顺序: PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE

测试
美信经常接到的塑料断裂的失效分析,采用对塑料应力的三种常用的检测方法如下。后续也会针对每种测试方法单独介绍。
1.溶剂法
2.仪器法
3.高低温冲击法

美信分析是一家从事材料及零部件品质检验、鉴定、认证及成分分析服务的第三方实验室,联系电话:400-116-1002。

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