6771814697

Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny LABOTRATORIUM

Ćwiczenie nr 12: Własności mechaniczne tworzyw sztucznych dr inż. Andrzej Bełzowski, dr inż. Agnieszka Szust

1. Wprowadzenie

Własności mechaniczne tworzyw termoplastycznych zależą od wielu czynników: struktury molekularnej, temperatury, zawartości wody, prędkości obciążania, czasu działanie obciążenia. Wiele z wymienionych zależności w materiałach metalicznych nie występuje lub jest znacznie słabsza. Przykładem tego może być absorpcja wody (wchłanianie do wnętrza elementu): w metalach praktycznie nieobecna, w tworzywach niekiedy osiągająca w stanie nasycenia nawet kilka procent (np. w poliamidach jest to 2,5-7,5 %, dla PET około 0,8%). Zaabsorbowana woda uszkadza wiązania chemiczne cząstek polimeru, co powoduje degradację materiału przejawiającą się w pogarszaniu własności mechanicznych i fizycznych. W stalach i innych stopach metali kontakt z wodą może wywołać korozję na powierzchni, ale trudno byłoby mówić o nasiąkliwości tych materiałów.

Cechą specyficzną polimerów jest zależność ich właściwości mechanicznych od czasu działania obciążenia. Zagadnienie to jest omówione w dalszej części opracowania.

Podczas prób wytrzymałości tworzywa termoplastyczne mogą wykazać zachowanie kruche lub ciągliwe. Te właściwości można wstępnie ocenić na podstawie zarejestrowanych wykresów prób rozciągania (rys. 1.1). Krzywa typu 1 na rys. 1.1 przedstawia zachowanie materiału kruchego. W praktyce w temperaturach otoczenia takie zachowanie mogą wykazywać:

•    niektóre termoplasty - PS (polistyren), poli (sulfid fenylenu) (PPS),

•    liczne duroplasty używane jako osnowy polimerowych kompozytów konstrukcyjnych -żywice poliestrowe nienasycone (UP), żywice epoksydowe (EP) i żywice vinyloestrowe (VE).

Charakterystyczną cechą tworzyw kruchych zauważalną na wykresach obciążania jest niewielka wartość odkształcenia w momencie zerwania e_B, na ogół e_B<5%.

Krzywe 2 i 3 przedstawione na rys. 1.1 reprezentują materiały ciągliwe. Przy wydłużeniach rzędu kilkunastu procent jest to ciągliwość raczej umiarkowana. Wiele tworzyw termoplastycznych wykazuje wartość e_B rzędu 50-1000%, co kwalifikuje je do materiałów ciągliwych lub bardzo ciągliwych. Do takich materiałów zaliczają się między innymi takie popularne tworzywa jak polietylen, polipropylen, poliamid. Ciągliwość jest ważną cechą materiałów używanych do produkcji opakowań, ponieważ jest ona miarą odporności na uderzenia.

Rys. 1.1. Typowe wykresy rozciągania tworzyw sztucznych.