具有良好机械性能的塑料

         塑料部件在应用中承受应力时,它的机械性能具有特别重要的作用。塑料的基本机械特性包括:
  • 强度:衡量材料承受外部应力的指标
  • 刚度:衡量材料抵抗变形的能力的指标
  • 硬度:衡量材料在集中压缩载荷下抵抗变形的能力的指标
  • 韧性:衡量材料在冲击过程中吸收能量的能力的指标

        可以使用标准测试方法对不同产品的此类特进行调查和比较。例如,塑料的拉伸性能,如塑性拉伸强度和刚度,可按照DIN EN ISO 527进行测定,即在抗拉试验中在一个方向上短暂施加载荷。在这种测试期间观察到的可能结果和典型值取决于材料行为,如下图所示:

        恩欣格测试了所有半成品的机械性能。我们的标准技术产品数据表中提供了相关的信息。利用表中的信息,用户可以直接可靠地比较不同工程塑料的物理性质。

        应注意的是,当将恩欣格的值与其他来源的值进行比较时,可能会有所不同。这可能是由于不同的测试方法、不同的测试速度和不同的测试样本所致。不同之处可能源于以下原因:大多数已发表的有关热塑性材料的文献都是基于注塑样品,而恩欣格数据表中提供的数据则基于挤出加工的样品。挤出和注塑塑料的结晶度和纤维取向不同 ,因而在测试结果上会有显著的差异。

强度—拉伸和弯曲(机械阻力)

     塑料的弯曲强度和拉伸强度是比较材料时最常用的两个标准。恩欣格的高抗拉强度塑料制品包括:

     在挤出的塑料中添加碳纤维和玻璃纤维增强材料,通常可以提高拉伸和弯曲强度,但效果不如注塑样品。

刚度—弹性模量(拉伸和弯曲)

     纯料的刚度以拉伸模量表示。具有高刚度的恩欣格产品包括TECASINT 4111(PI)、TECAPEEK(PEEK)、TECAST(PA 6 C)、TECAFORM AD(POM-H)和TECAPET(PET)。


     如需要高弹性模量,可选择碳纤维和玻璃纤维改性材料,例如:

抗压强度

抗压强度 [MPa]

       抗压强度可衡量不同塑料的短期承载能力。测量材料的抗压强度时,将圆柱形或立方体样品夹在两板之间,然后逐渐增加施加的力,在此过程中同时测量压力和伸长率。 
 
       热塑性塑料的抗压强度有时与抗断裂性并不直接相关,因为对于很多塑性材料,样品变形时并没有明显的断裂。因此,如果材料在负载下会发生过度变形,可能并不适用于工业应用中。基于上述原因,通常不会提供材料断裂时的压缩负载,而是以变形点(通常为1%、2%或10%)的形式提供。在比较不同材料的抗压值之前,对测试条件的检查非常重要!
 
       需要指出的另外一点是,在聚合物中添加碳纤维或玻璃纤维时虽然可以增强材料的抗压强度,但由于蠕变性能的改善,相较于短期的负载性能,长期的宏观效果更为明显。


     纤维增强复合产品:

韧性—抗冲击强度

强度/应力 [MPa]
 
        热塑性塑料的抗冲击强度通过夏比或悬臂梁冲击试验测量。用钟摆高速撞击一个小型矩形棒,测量试样破裂时吸收的能量;值越高,则表示抗冲击性越好。抗冲击性高的塑料样品可能不会破裂,导致无法获得可用的值,此时,可在试样上做一个刻痕,并重复试验,以获得在这种更严格条件下材料的抗冲击性。


硬度

球压痕硬度 [MPa]

       虽然可以通过许多不同的方式测量表面硬度,但是对于热塑性塑料,最常用的方法之一是“球压痕硬度”。把规定直径的金属球在试验负荷作用下,垂直压入试样表面并保持一定时间后,在负荷下测量压痕深度。另一种常见的硬度测试方法称为洛氏硬度试验。
 
       玻璃纤维和碳纤维改性塑料的表面硬度最高,而一些未改性塑料也显示出极高的表面硬度,包括: