当前位置：文档之家 › 温度对聚乙烯材料力学性能的影响

温度对聚乙烯材料力学性能的影响

  • 格式：docx
  • 大小：27.01 KB
  • 文档页数：2

温度对聚乙烯材料力学性能的影响

摘要：根据聚乙烯不同温度条件下的比较分析，研究温度与其力学性能的关系，通过研究发现，温度上升，聚乙烯拉伸屈服应力下降、弯曲强度下降，韧性较强，刚性减弱，简支梁冲击强度增加，氧化诱导时间缩短。

关键词：聚乙烯；温度；力学性能。

1前言

聚乙烯的力学性能较为优秀，为了优化其性能，还需要加强研究，使其更方便加工，通过研究发现，聚乙烯作为高分子材料，其力学性能状态会受到温度因素的影响，笔者采用的材料主要为高密度挤出管材类聚乙烯树脂DGDB-2480，此种牌号的聚乙烯材料市场上主要用于生产水管、煤气管和大直径的管道（如油管，淤浆管，消防管等），具有良好的耐热性和耐寒性，且有较高的刚性和韧性[1]。不过目前关于该材料在不同温度的状态的研究不多，因此本文致力于分析其在不同温度条件下的力学性能状况，从而明确其性能属性与影响状况。

2实验

笔者主要采用的实验仪器有ENGEL塑料注射成型机、Zwick万能材料试验机、KBF240恒温恒湿箱、CEAST 9050简支梁冲击试验机、METTLER TOLEDO差示扫描量热仪等仪器。

采用的主要参照方法有：

GB/T 17037 热塑性塑料材料注塑试样的制备

GB/T 2918-2018 塑料试样状态调节和实验的标准环境

GB/T 9341-2008 塑料 弯曲性能的测定

GB/T 1040-2018 塑料 拉伸性能的测定

GB/T 1043-2008塑料 简支梁冲击性能测定

GB/T 19466.6-2009 塑料 差示扫描量热法（DCS） 第6部分 氧化诱导时间（等温OIT）和氧化诱导温度（动态OIT）的测定

3结果与讨论

本实验基于除试验温度外其余均相同的试验条件下，分析不同温度下高密度DGDB-2480聚乙烯材料的部分力学性能。分析指标主要包括拉伸屈服应力、弯曲模量、简支梁缺口冲击强度，氧化诱导时间等方面有关规律。

首先是拉伸屈服应力的指标分析，在对应温度设置下，高密度DGDB-2480其数值如表1：

表1 不同温度下该聚乙烯材料屈服应力的测定

作为关键力学性能标准，拉伸屈服应力的数据反映聚乙烯材料的性能状况，拉伸屈服应力越高则聚乙烯表现为脆性，反之则为韧性，从而也是设计使用的重要参考标准。通过表1数值分析认为，聚乙烯拉伸屈服应力与温度呈反向相关关系，即温度升高，拉伸屈服应力逐渐下降。当温度低时，聚乙烯材料表现为脆性，温度高时，则该材料表现为韧性。

其次是定挠度弯曲模量的指标分析，在对应温度设置下，高密度DGDB-2480其数值如表2：

表2 不同温度下该聚乙烯材料弯曲模量的测定

通过表2设定温度变化的弯曲模量数据分析，认为弯曲模量与温度反向相关，即随着温度升高，弯曲模量降低。分子链结构表明高分子材料模量状态，温度下降则使得分子链结构发生变动，弯曲模量升高，则聚乙烯材料表现为刚性属性。

再次是简支梁冲击强度的指标分析，在对应温度设置下，高密度DGDB-2480数值如表3：

表3 不同温度下该聚乙烯材料简支梁冲击强度的测定

高密度聚乙烯的结晶度相对较高，内应力大，冲击强度通常是指试样对冲击负荷的抵抗能力，因此简支梁冲击强度也是聚乙烯力学性能重要指标，由表3数据分析可知：温度低则简支梁冲击强度降低，温度越高则简支梁冲击强度越大。这是由于在设定温度段，随着温度的上升，聚乙烯分子链运动越明显也越强烈，韧性较强，因而不容易受到冲击而折断，所以简支梁冲击强度也越高[2]。

氧化诱导期即聚乙烯在高温和氧气条件发生自动催化氧化反应的时间，能够反应能够聚乙烯的使用耐热降解能力。氧化诱导测定通过差热分析仪，明确塑料分子断链时的放热状态，明确聚乙烯高温氧气条件下的氧化反应，用氧气置换样品内的惰性气体，受到温度和氧气双重影响，氧化诱导期和热老化性能相互对应[3]。高温通氧前提下出现自动催化氧化反应，氧化诱导时间降幅不明显，温度的升高，氧化诱导时间减少。

结语

温度影响聚乙烯的力学性能，温度越高则相对韧性，温度越低则相对脆性，主要在于温度与聚乙烯材料的特征存在关联，温度低则拉伸屈服应力强、定挠度弯曲模量高、简支梁冲击强度低，且材料密度相对较低，温度高则与之相反。在高温条件下，加工性能增长，较强的韧性能够抗冲击负荷。氧化诱导期也受到温度条件的影响，高温通氧前提下出现自动催化氧化反应，氧化诱导时间降幅不明显，温度与氧化诱导时间呈反比。聚乙烯的力学性能因为氧化反应而降低，因此要降低氧化反应速率。

参考文献：

[1]茅燕燕,梁秀丽,王强.温度对聚乙烯材料力学性能的影响[J].科技展望,2016,26(22).

[2]巫晓鑫.温度对聚乙烯材料力学性能的影响[J] .科技展望，2016，08，10.

[3]刘金霞,张其滨,徐翠竹,那骥宇,赫连建峰.聚乙烯热收缩带氧化诱导期与热老化性能的关系[J].腐蚀与防护(8):657-659.

合集下载

温度管道金属材料性能的影响

温度管道金属材料性能的影响

温度对金属材料性能的影响

金属材料处于不同的温度环境时，其性能将发生一系列的变化。了解这些变化，对于确定材料应用条件和正确选用材料是必须的。实际的工程实践也证明，温度条件是影响设计选材的一个重要条件，甚至在许多情况下，温度条件是确定选材的决定条件。然而，温度对材料性能的影响是多方面的。以腐蚀为例，许多腐蚀的发生都与温度条件有关，而且，不同的温度条件，腐蚀发生的机理、形态、速度等都不一样。有关腐蚀与温度的关系将在本章第三节中介绍，在这里仅介绍在高温和低温条件下，材料性能发生的一些变化。

(一)金属材料在高温下的性能变化

在高温作用下，金属原子间的自由电子获得了外界的能量，其活动范围扩大，使原子间的“粘结力”减小，晶格错位容易进行，从而使金属材料的强度下降，而塑性和韧性升高。高温下材料许用应力降低的原因就源于此。

1、材料的蠕变及应力松驰

当材料的使用温度超过其熔点的(0.25~0.35)倍时，金属的性能已处于不稳定状态，此时若在外力的作用下，会出现这样一种现象：虽然材料的应力不再增加，但其变形却随着时间的增加而继续增大，而且出现了不可恢复的塑性变形。通常把这种现象称做材料的蠕变。一般情况下，对碳素钢来说，考虑蠕变发生的起始温度为400℃，对铬钼合金钢则为450℃。

与蠕变现象相反，当材料受高温和外力的持续作用时，可能会出现这样一种现象：材料的总应变量不变，但由于发生蠕变，使其中部分弹性变形转化成了塑性变形，从而导致弹性应力降低，即意味着金属材料被“放松”了。材料的这种现象称做应力松驰。应力松驰实际上是蠕变发生的另一种表现形式。高温下工作的螺栓常因应力松驰而导致法兰泄漏，所以此时应选用抗蠕变能力高的铬钼钢材料作为高温螺栓材料。对于加工残余应力和焊接残余应力，由于应力松驰而使其减弱或释放，从而可减缓或消除它们带来的不利影响。

2、材料的球化和石墨化

在高温作用下，碳钢中的渗碳体由于获得能量而将发生迁移和聚集，形成晶粒粗大的渗碳体并夹在铁素体内，尤其是对于珠光体碳钢，其渗碳体会由片状逐渐转变成球状。这种现象称为材料的球化。球化的结果使得材料的抗蠕变能力和持久强度下降，而塑性增加。一般情况下，碳钢长期处于450℃以上温度环境时，就有明显的球化现象。

压制温度对新型高摩合成闸瓦材料力学性能的影响

压制温度对新型高摩合成闸瓦材料力学性能的影响

第14卷　第2期

2009年4月　哈尔滨理工大学学报

JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY　Vol114No12

　Apr.2009

压制温度对新型高摩合成闸瓦材料力学性能的影响

张富生

(齐齐哈尔机车车辆配件厂,黑龙江齐齐哈尔161002)

摘　要:以改性酚醛树脂作为基体原料,分别用低碳钢F型纤维做补强剂,硫酸钡、石墨和高

铝矾土等做填料,在1015～1115MPa的压力下采用不同温度热压制方法制备出了新型高摩合成闸

瓦材料.利用SEM等分析手段和三点弯曲等力学方法对材料的组织结构和力学性能进行了研究.

结果表明,压制温度为155℃时,材料的性能有较优良的配合,其冲击韧度呈最大值,为218kJ/m2,

密度为2149g/cm3,满足铁标规定,而吸水率、吸油率均呈最小值,分别为0153%和0118%,硬度随

压制温度的升高而增大.

关键词:高摩合成闸瓦材料;压制温度;力学性能

中图分类号:U214.03文献标识码:A文章编号:1007-2683(2009)02-0103-04

EffectsofMechanicsPerformancesofBrake2shoeMaterials

onPressingTemperature

ZHANGFu2sheng

(QiqiharLocomotiveandVehicleFittingsPlant,Qiqihar161002,China)

Abstract:Nowcompositebrake2shoematerialwasprepared,takingmodifiedPFresinasmatrix,mild2steelF2

fiberasreinforcingagent,bariumsulfate,graphiteandbauxitechamotteetcasfiller,byhot2pressedmethodin

1015～1115MPapressureandatdifferenttemperature.ConstructandmechanicalpropertywerestudiedbySEM

不同温度条件下废弃牛奶盒／聚乙烯复合材料性能的研究

不同温度条件下废弃牛奶盒／聚乙烯复合材料性能的研究

・ｌ０４・　塑料１　业　ＣＨＩＮＡ　ＰＬＡＳＴＩＣＳ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　第３９巷第９期　２０１　１年９月　

不同温度条件下废弃牛奶盒／聚乙烯复合材料　

性能的研究术　

郭勇。’　，李大纲　，李晶晶　，陈玉霞　

（１．安徽农业大学，安徽合肥２３００３６；２．南京林业大学，江苏南京２１００３７）　

摘要：研究了温度对于废弃牛奶盒／聚乙烯复合材料性能的影响。结果表明：（１）废弃牛奶盒／聚乙烯复合材料　在５２、８５、一２９、一４０℃四种典型的温度环境中处理１５　ｄ后，各个方向的尺寸变化率符合热胀冷缩的规律，且各个　方向的　寸变化率呈现出典型的各项异性特征，其中厚度方向的尺寸变化率最大；（２）材料在５２、８５℃下处胛一个　月后，弹性模量和弯曲强度都降低了很多，且随着温度的升高，降低的幅度也有所增加，８５　ｃＣ下材料ＪＬ乎丧失了弯　

曲强度；在一２９、一４０℃下处理一个月后，弹性模量和弯曲强度都呈现ｍ了增大的趋势，且随着温度的降低，增大　的幅度也在变大；（３）材料经历不　的温度段的冻融循环后，弹性模量和弯曲强度降低的幅度随着温度差的增加而　增加；随着循环次数的增加而增加；与经历单纯的高温或者低温的材料的弹性模量和弯曲强度保留率进行对比，冻融　循环对材料的弯曲性能影响更大。　关键词：废弃牛奶盒／聚乙烯复合材料；温度；尺寸变化；弯曲性能；冻融循环　中图分类号：ＴＱ３２５．１　２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—５７７０（２０１１）０９—０１０４—０５　

Ｔｈｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｗａｓｔｅ　Ｍｉｌｋ。ｃａｒｔｏｎｓ／ＰＥ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｕｎｄｅｒ　Ｄｉｆｅｒｅｎｔ　

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　

ＧＵＯ　Ｙｏｎｇ　一，ＬＩ　Ｄａ—ｇａｎｇ　，ＬＩ　Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｙｕ—ｘｉａ　’　（１．Ａｎｈｕｉ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３００３６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｗａｓｔｅ　ｍｉｌｋ—ｃａｒｔｏｎｓ／ＰＥ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔ　

固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响

固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响

第４３卷　第１Ｏ期　

２０１５年１Ｏ月　第１４—１９页　材　料　工　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　程　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．１０　

Ｏｃｔ．２０１５　ＰＰ．１４—１９　

固化温度对亚麻纤维及其增强　

复合材料力学性能的影响　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｃｕｒｉｎｇ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　

Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｆｌａｘ　Ｆｉｂｅｒ　

ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　

马豪，李岩，王迪，陆超　

（同济大学航空航天与力学学院，上海２０００９２）　

ＭＡ　Ｈａｏ，ＬＩ　Ｙａｎ，ＷＡＮＧ　Ｄｉ，ＬＵ　Ｃｈａｏ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，　

Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　

摘要：研究热压成型过程中，不同固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响。结果表明：亚麻纤维在１２０，　

１４０℃和１８０℃分别处理２ｈ后单纤维拉伸性能发生不同程度的下降。环氧树脂Ｅ－５１在１２０，１４０℃和１８０℃下固化２ｈ后　

拉伸性能未发生明显变化。基于环氧树脂的单向亚麻纱线增强复合材料分别在１２０￣Ｃ和１４０￣Ｃ固化成型时，拉伸强度和　

冲击强度变化不大。但当固化温度达到１８０￣Ｃ时，由于亚麻纤维在高温环境下损伤较为严重，其增强复合材料的拉伸强　

度和冲击强度均发生明显的下降。然而复合材料的拉伸模量随着成型温度的升高有一定幅度的提升。　

关键词：亚麻纤维；复合材料；固化温度；力学性能　

ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４３８１．２０１５．１０．００３　

中图分类号：ＴＢ３３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－４３８１（２０１５）１０—００１４－０６　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｕｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｆｌａｘ　ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ