做到这6点，你生产出的塑料力学性能也能一级棒
发布时间：2022-03-16
填料的加入对基体树脂力学性能可能带来好的变化，也会产生不利的影响。填充塑料的力学性能，主要考察弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度等。
一、弹性模量
通常树脂的弹性模量较低，即使是弹性模量较高的聚酯、聚酰胺，也仅为金属弹性模量的 2.5-10 %。而填料的弹性模量比聚合物的弹性模量大很多倍，所以填料的加入会使填充塑料的弹性模量增大。
一般说来大颗粒填料，对填充体系的弹性模量增大较少，而当填料颗粒的纵横尺寸比较大时，如片状和纤维状填料，则对填充体系的弹性模量增大显著。
二、拉伸强度
在填充塑料中，填料为分散相，被分割在基体树脂构成的连续相中，在受力截面上基体树脂的面积必然小于纯树脂构成的材料，在外力作用下基体树脂易从填料颗粒表面被拉开，所以填充塑料的拉伸强度较纯树脂体系有所下降。
在拉伸应力作用下，基体从填料颗粒表面被拉开，产生微细空洞，空洞中的空气与周围材料的折光指数不同，就会出现比原来材料颜色发白的现象，即产生应力发白现象。填料粒径越大，颗粒随基体树脂变形的可能性越小，产生应力发白现象就越明显。
但并非所有填充体系的拉伸强度都低于基体树脂，经表面处理的超细填料，增加了填料与树脂的接触面积，改善了填料与基体树脂的黏合性，在拉伸应力作用下，填料颗粒可与基体树脂一起移动变形，增加了承受外界负荷的有效截面，使填充体系的拉伸强度显著提高，甚至高于基体的拉伸强度。聚乙烯与填料的黏合性较差，但基体被拉伸时，可沿填料颗粒周围取向，故大多数填料都能提高聚乙烯的拉伸强度。另外，高表面积的片状或纤维状填料也能显著提高填充体系的拉伸强度。
三、断裂伸长率
因为绝大多数填料特别是无机矿物填料本身是刚性的，在外力作用下不会发生变形，所以填充塑料的断裂伸长率有所下降。但试验中发现，在填料用量低于 5 %，而且填料的粒径又很小时，填充塑料的断裂伸长率有时比基体树脂本身的断裂伸长率还要高，这可能是由于在低浓度时填料的细小颗粒能与基体一起移动的缘故。填充量相同,填料的粒径越小，断裂伸长率越高。
四、弯曲强度
填充塑料的弯曲强度随填料加入量的增加而下降。片状填料或经过偶联剂改性的填料，可使填充塑料的弯曲强度提高。
永久形变影响塑料制品的尺寸稳定性。填料的存在可使填充塑料的永久形变减小。
五、冲击强度
冲击强度是塑料材料的一项重要性能指标。在基体中，填料颗粒易产生应力集中，同时刚性填料在受力时不会产生变形，即不能终止裂纹或产生银纹吸收冲击能，所以使填充塑料的脆性增加，抗冲击性能下降，这也是填充改性在获取多种利益的同时带来的材料性能劣化的重要方面。
一般来说，填充量较大时，影响基体的连续性，并形成许多应力集中点，使填充塑料的冲击性能降低；填料与基体的黏合强度高，可提高冲击强度﹔因纤维状填料能在与冲击应力垂直的更大面积上分布冲击应力，故可以提高纤维增强塑料的冲击强度；在塑料中加入橡胶或热塑性弹性体，通过共混来增加塑料的韧性，可提高抗冲击性能。近年发展的刚性粒子增韧理论认为，使用非弹性体粒子，在不牺牲材料弹性模量的情况下，可提高材料的冲击强度。
六、撕裂强度与压缩强度
撕裂强度主要是对薄膜和片材而言，它决定于裂纹的扩展，需要对填料进行表面处理，提高填料与聚合物的粘接性能。
对填料进行表面处理也有利于改善材料的压缩强度。而填充木粉等柔性填料会导致材料的压缩强度下降。在热塑性塑料中，添加长径比较小的填料可以增加压缩强度。
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