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技術文章

使用日本質構分析儀對聚合物進行機械測量

使用日本質構分析儀對聚合物進行機械測量

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現代世界的每個角落都有聚合物。薄膜、泡沫、粘合劑、涂料、橡膠、復合材料、紡織品和纖維等可以有多種形式。它們的用途既有功能性又有裝飾性,但無論在何處使用,它們都必須適合用途。他們的大部分研發和質量控制過程都圍繞著機械性能的測量展開。許多聚合物以工程材料的形式使用,但食品(如麩質、果膠或明膠)、木材、紙張和其他材料中也有天然聚合物,這些材料必須進行相同程度的測試。

屬性

與金屬或陶瓷不同,聚合物不遵循公式化的行為模式,因此很難定義其性能。它們是粘彈性的,具有粘性液體和彈性固體的組合特性,主要性能取決于測試條件,如應變率和溫度,以及聚合物本身的微觀結構和組成。與金屬或陶瓷不同,它們不一定經歷彈塑性變形,在屈服點以下有一個定義的線彈性初始載荷,然后是塑性變形。此外,許多聚合物都有“玻璃化轉變點"。聚合物冷卻時,這一術語指的是聚合物從軟固體轉變為硬質玻璃材料的溫度范圍。在這個溫度下,聚合物的性能有很大的不同,以脆性的方式斷裂。

聚合物相對于其玻璃化轉變點的溫度、交聯度、結晶度、成分和增強體等因素都對其應力-應變圖的形式有很大影響。如果聚合物的溫度遠低于玻璃化轉變點,或者如果聚合物具有高度的分子排列,則其應力-應變圖可能遵循金屬的彈塑性趨勢。如果交聯度較低,且聚合物的溫度遠高于玻璃化轉變溫度,則聚合物可能表現為彈性體,其應力-應變圖可能呈s形,或者可能在非常長的延伸期內顯示出持續的應力增加。有些橡膠的斷裂伸長率可達1000%左右。

因此,某些聚合物的屈服應力無法確定。通常在0.1-0.5%應變下使用驗證應力。沒有初始線彈性變形也意味著無法計算真正的楊氏模量。

熱塑性塑料(Thermoplastics)

熱塑性塑料是相對柔軟和可變形的聚合物,尤其是在高溫下。它們可以在特定的溫度下熔化,并且可以成形和重塑(通過重新加熱)以適合模具。它們有廣泛的結構應用,包括電線和輕型公用設施。它們也被用作天然和合成纖維的基質。

熱固性聚合物(Thermosetting Polymers)

熱固性聚合物既硬又脆。它們不會融化,而是加熱后不可逆轉地硬化。它們的起始材料是軟固體,加熱可以形成共價鍵和亞基的交聯。與熱塑性塑料相比,其性能的溫度依賴性可以忽略不計。它們通過注射成型、擠壓成型、壓縮成型或旋轉鑄造成型。用途包括接頭、粘合劑和保護涂層。

人造橡膠(Elastomers)

人造橡膠是具有橡膠般彈性的粘彈性聚合物。它們具有弱的分子間作用力、低彈性模量和高破壞應變。用途包括泡沫、密封和橡膠手套。



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