原材料物性表中的数据到底应该怎么用？这篇文章教你看懂重点！
发布时间：2024-06-14
作为一名材料研发工程师，常需要根据客户需求选择合适的原料牌号，当我们接触一个新牌号的时候，第一个要看的，就是物性表（Technical Data Sheet，简称TDS）。
里面不外乎几个主要的指标：密度，熔指，熔点，软化点，屈服拉伸强度/伸长率，断裂拉伸强度/伸长率，简支梁冲击能量，弹性模量；薄膜级的还会有落镖冲击强度，撕裂强度，雾度，光泽度等等。
然后就是 xx 公司的说明：这个材料非常非常适合什么加工方式，完美的诠释了什么什么性能，材料很好、很好、非常好、特别好之类的。
图 TDS 数据表示例
一、看了以上数据表后，脑海中直接得出如下结论：
1、屈服拉伸强度决定了最终产品的承载性能。也就是说，产品的使用性能由屈服拉伸强度决定。
2、断裂伸长率与材料的冲击性能有密切的关系；
3、决定屈服拉伸强度的因素主要是：共聚单体类型（就是我们说的碳 4，还是碳 6，碳 8之类的），分子量分布等。
有人肯定会问，那为什么还要看拉伸强度？
拉伸强度决定了材料的许用应力！
二、拉伸强度和伸长率的说明：
这是几条不同材料的典型的应力应变曲线：
第一条曲线：是脆性的材料，比如，石头。
第二条曲线：是高刚度的材料，比如硬质塑料，聚苯乙烯（PS）等；
第三条曲线：典型的聚乙烯受力和变形的曲线；
第四条曲线：典型的橡胶材料。
我们这里只说第三条。
图中坐标的横轴表示材料的变形量，就是应变（伸长率）；纵轴表示材料受力的数值，就是应力。
曲线上有两个点：
B 点：在纵轴上的读数，就是屈服拉伸强度。
C 点：在纵轴上的读数，就是断裂拉伸强度。
需要说明一点，C 点的数值不是必然大于 B 的。
在 B 点，横轴上的数值是 Ey，表示材料发生了 Ey 大小的变形（延长），这是拉伸屈服伸长率。记住，理论上，这个变形是可以还原的；实际上，是可以大部分还原的。之后发生的变形，都是不可还原的了。
在 C 点，横轴的数值是 Eb，表示材料发生了 Eb 大小的变形。这个数值是材料的极限了。也就是说，到这里，材料不能继续伸长，断掉了！这就是断裂伸长率。
好了，基础部分就简单的介绍完了，下面是原理部分。
刚说了，聚乙烯在受力时的变形，开始的时候是可以恢复的，之后就不能了。好像我们拉一个弹簧，在一定范围内，弹簧会缩回去，但是力太大了，弹簧就拉直了，不能恢复了。
聚乙烯原理一样。但是聚乙烯的什么地方起到了弹簧圆圈的作用呢？我们看看下面这个图：
图 聚乙烯试样拉伸时球晶结构的变化过程
从图上可以看出来，聚乙烯的球晶起到了弹簧的作用。那么在屈服拉伸强度之内，球晶是可以复原的；而在屈服强度之外，球晶就被打开了，成为分子间的链，回不去了，宏观的表现就是聚乙烯材料被拉长了。最后，在断裂拉伸强度的时候，材料被拉断。
在整个拉伸变形的过程中，分子一直在吸收能力，也就是受力。这样更高伸长率代表着更多能量的吸收，因此产品表现出来的性能就更好。
产品的使用中，我们希望材料能够承受更大的拉力，不发生不可逆的变形，那需要怎么选择材料呢？
我们要看一下两个指标：
1、共聚单体的类型
先上图：
图 短支链（共聚单体）类型对 LLDPE 的拉伸形变曲线的影响
从上图我们可以看出来，在相似的密度和熔指下，碳 6 共聚单体的聚乙烯材料，比常见的碳 4 的聚乙烯材料，表现出更好的屈服强度和断裂伸长率。
原因在于，碳 6 共聚的聚乙烯材料，在分子间存在更多的长支链，大幅提高了聚乙烯的韧性。从物理性能上看，极大的提高了冲击性能。
同时，因为高碳共聚单体的作用，材料的抗环境应力（ESCR）性能也会大幅提高。
欧美同行开发产品的时候，对材料的第一个问题一般就是问这个材料共聚单体是碳几的？希望我们这边也会逐渐的更加专业！
2、分子量的影响
微观上看，聚乙烯是一种混和物。不同长度的分子链纠缠在一起，形成我们肉眼看到的形态。那么，随着分子量增加，也就是分子链的延长，系带分子、也就是支链会增加。这样会提高产品的拉伸强度和伸长率。
比如 LDPE 和 LLDPE 品种，LDPE 分子很少支链，而 LLDPE 会有很多支链，所以相比起来，LLDPE 表现出更好的物理性能，而 LDPE 表现出更好的光学性能（透明度，光泽度，因为分子量低，结晶少）。
再比如普通的齐格勒纳塔（ZN）催化剂生产的聚乙烯和茂金属（MAO）催化剂生产的聚乙烯。因为茂金属聚乙烯更窄、更均匀的分子量分布，所以表现出更好的力学性能，甚至光学性能。相比 LLDPE，茂金属聚乙烯（MPE）物理性能的提升是全面的，超越性的。
还要说明的一点是，我们常常对不同的材料进行比较。有些性能之间是反向关系的，比如密度和冲击强度。
想说的是，这个比较是有前提的：那就是，要在同样催化剂体系下，同样的共聚单体条件下比较。比如，你用这样的规则比较同样是 ZN 催化剂，C4 共聚单体的密度为 0.934 和 0.938 的材料，是可以的，结论是正确的。但是如果你比较 ZN C4，密度 0.934 和茂金属 C6，密度 0.940 的牌号，那就不正确了。
或者打个比方，摔跤的时候，要同样重量级的比赛，不能跨重量级比赛。25 kg 重量级选手是很难赢 80 kg 重量级选手的！
转自——链塑网
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