仪器化冲击仪在聚合物材料中的应用

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1、徐桂芹：仪器化冲击仪在聚合物材料中的应用283仪器化冲击仪在聚合物材料中的应用徐桂芹(北京燕化股份有限公司树脂应用研究所。北京m2soo)摘要介绍了简支粱冲击仪、悬臂梁冲击仪的工作原理。对简支梁、悬臂梁冲击仪所测同一样品的冲击强度及仪器化冲击仪、普通冲击仪所测同一样品的冲击强度进行了比较；介绍了仪器化冲击仪在PA、PP、PE三大树脂中的应用。关键词仪器化冲击仪聚合物材料应用简支梁、悬臂梁冲击试验仪可用于硬质塑料板材、管材、异型材、增强尼龙(PA)、玻璃钢、陶瓷、铸石、电绝缘材料等非金属材料冲击韧性的测定。仪器使用方便、测定结果准确、造型美观，符

2、合GB／T1043—2008⋯以及IsO179、ISO9854—1、DIN8078、DIN53453等要求，是化工行业、科研单位、大专院校等部门理想的试验设备，也是用来控制材料质量和比较结构或制品的脆性、韧性程度的重要手段。然而，随着塑料应用领域越来越广泛，检测手段也需不断提高。普通冲击仪只有一个冲击功指标。远远不能满足测试的需要，使冲击试验进一步分析受到很大限制，不能确切、定量地给出冲击试验材料性能的变化。而仪器化冲击试验仪能给出冲击力和冲击功等多项定量性能参数，为高聚物材料的冲击变形及断裂性能分析提供了数据依据，为科研、新标准的制定，表面强

3、化检验开创了新的途径。笔者主要针对我所的自动化程度比较高、智能新冲击仪在高聚物方面的应用进行了一些探讨和尝试。1实验部分1．1主要仪器低温冲击仪：CEAST6547935型，意大利CEAST公司；冲击仪：Zwick／RoellHIT5．5P型。德国Zwiek公司；简支梁冲击仪：XJJ一50型，承德试验机厂；悬臂梁冲击仪：UJ一4型；承德试验机厂。1．2主要材料PP改性料：北京燕化股份有限公司；PE瓶盖料：北京燕化股份有限公司；PA66：北京燕化股份有限公司。1．3实验原理简支梁冲击原理依据GB／T1043—2008标准，用已知能量的摆锤打击支撑

4、成水平的试样，由摆锤一次冲击使试样破坏。冲击线位于两支座正中，若为缺口试样则冲击线应正对缺口，以冲击前、后摆锤的能量差确定试样在破坏时所吸收的能量，然后，按试样原始横截面积计算其冲击强度。图1为摆锤式弯曲冲击试验机的工作原理，试验时将摆锤挂在机架的扬臂上(位置I)，摆锤杆的中心线与通过摆锤杆轴中心6的铅垂线成一a角(扬角)，此时摆锤具有一定的位能。然后让摆锤自由落下，位能转变为动能打在试样4上(位置Ⅱ)。试样断裂成两部分后，摆锤的剩余能量使摆锤升到一定高度(位置Ⅲ)，JIB为升角。l一摆锤；2---扬臂；3—机架；4—试样；5'---刻度盘；6

5、—轴心图1摆锤式弯曲冲击试验机工作原理在整个冲击试验中，按照能量守恒关系可写出下式：A=昵(co啦一C05a)(I)式中：A——冲断试样所消耗的功，J；肛一摆锤质量，kg；卜—噢锤摆长，mm；卜摆锤冲断试样后之升角(o)；r摆锤冲前之扬角，(o)。等式(1)的右边除芦外均为已知数，故根据摆锤冲断试样后之升角口的大小，即可绘制出读数盘，由读数盘可以直接读出冲断试样时消耗的功。消耗的功除以试样的横截面积，即为材料的冲击强度，即：盯=A／b·d(2)2009年中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集式中：旷材料的冲击强度，kJ／m2；6——试样宽度，mm

6、；扣试样厚度，rnln。悬臂梁冲击原理根据GB／T1843—2008忙。标准，由已知能量的摆锤一次冲击支撑成垂直悬臂梁的试样，测量试样破坏时所吸收的能量，冲击线到试样夹具为固定距离，对于缺口试样，冲击线到缺口中心线为固定距离(见图2)。l一冲击刃半径Rt=(0．8±0．2)inln：2w与试样接触的夹具面；3一夹具棱圆角半径R2=(O．2±O．1)咖图2缺I：1试样冲击处、虎钳支座、试样及冲击刃位置图缺I=1试样冲击强度可按下式计算：矿l=A／b·dl(3)式中：矿。——缺口试样冲击强度，kJ／m2；也——缺口试样剩余宽度，llllll。2结果

7、与讨论2．1简支梁、悬臂梁冲击仪所测同一样品的冲击强度比较在E1常测试中，经常用简支梁和悬臂梁冲击仪检测冲击强度，然而这两者之间究竟有什么区别?测试结果有多大区别?针对这些问题，笔者选择了一组样品，并由注射机注射成80Into×10innl×4衄样条，机械加工成A型缺口，试样类型为I型，每组5根，经恒温箱48h状态条件调节后，分别按简支梁和悬臂梁冲击强度标准GB／T1043—2008、GB／T1843—2008进行冲击强度检测，检测结果见表l。从表l中检测的数据可以看出，对于同一样品，用简支梁冲击仪测定的冲击强度明显高于悬臂梁冲击仪测定的冲击强

8、度，这是由于两种仪器的冲击原理、冲击位置、缺口开El方向、断裂方式、能量损失等不同的缘故。那么，什么情况下选择悬臂梁冲击仪检测冲击强度?什么情况下选择