Table of Contents

תגיות Polymer בלנדרים

תערובת פולימר הן תערובת פיזיות של שני פולימרים שונים יותר כי, כאשר בשילוב, חומרי תשואה עם תכונות מכניות, תרמיות וכימיקליות מותאמים.בניגוד copolymers, שבו שרשראות הם מחוברות כימית, תערובת מסתמכות על אינטראקציות בלתי-סגולות ורמות של חומרת שלב כדי להשיג ביצועים הרצויים.תעשיות החל ייצור הרכב להנדסת חשמל רפואי כדי איזון, נוקשות, תהליך הסתברותי, וגורם קריטי, כלומר, טיפול פסיכולוגי, דורש בסופו של עיבוד חומרים מכני, בסופו של תפקוד יעיל, בסופו של דבר, כלומר, לחץ, הוא חיוני, פרמטרים, כלומר, כלומר, כלומר, טיפול מכני, הוא חיוני, הוא חיוני, הוא חיוני של תפקוד יעיל, כלומר, כלומר, בסופו של דבר, עיבוד מכני של תפקוד יעיל, עיבוד מכני, הוא חיוני של דבר, הוא חיוני של דבר, חומרים מכני של דבר, עיבוד חומרים מכני.

יסודות של מכניקה של Fracture Mechanics בפולימרים

(המכונה) מספקת את המסגרת התיאורטית לתיאור כשלון חומרים תחת לחץ.לשילוב פולימרים, אשר לעתים קרובות מציג התנהגות רבת-תכליתית, מכניקת שבר ליניארית גמישה (LEFM) עשויה להיות צורך בשינויים תלויות בזמן ומנגנוני פירוק אנרגיה (Lowsipation) כוללים אפקט אנרגיה (FLT5: 7) LTFctirdial) (R) 7.

ריכוז מתח ו Defects

כמעט תמיד מקורם בנקודות ריכוז הלחץ - מיקרו-פולטים, הכללות, פינות חדות או גבולות שלב בין פולימרים בלתי-מעורשים.בשילובים, הממשק בין השלב הממטריקס והמפוזר פועל כאתר טבעי לריכוז הלחץ. הגודל, הצורה, איכות השבר של התחום מפוזרים להשפיע ישירות על הלחץ המקומי.

סוגים של Fracture בפולימר בלנדרים

תערובת פולימר יכול להיכשל על ידי מספר מצבי שבר, לעתים קרובות תלוי בתנאי הטעינה, גורמים סביבתיים, ונכסים חומריים טבועה.

  • (FLT:0) Ductile Fracture:FLT:1 מאופיין על ידי עיוות פלסטי נרחב, צוואר וקליטת אנרגיה לפני הפרדה.משטח השבירה מופיע fibrous ו dimpleed תחת סריקה מיקרוסקופית אלקטרונים (SEM) מצב זה רצוי ביישומים הדורשים קשיחות גבוהה, כגון רכיבים של רכב עמידים השפעה.
  • (FLT:0)Brittle Fracture:FLT:1 Occurs במהירות עם מינימלי או ללא עיוות פלסטי. משטחים Fracture הם שטוח, מבריק, ומציגה סימון הנהר או קווי האקר. כישלונ בריטל אופייני פולימרים זכוכית או תערובת בטמפרטורות נמוכות או שיעורי מתח גבוה.זה יכול להיות קטסטרופלי, יש להימנע יישומים מבניים.
  • (FLT:0) Mixed Fracture:FLT:1 תבלינים פולימרים רבים מציגים שילוב של תכונות דוקטריות וגלוריות, במיוחד כאשר התערובת מורפולוגיה הוא heterogeneous. a Commonדוגמה נפוצה היא תערובת גומי-קשוע שבו חלקיקים גומי cavitate או debond, קידום מטריקס היבואה (ducile) אבל מוביל גם לפירוק פחם (כמו למשל) תחת תנאים מסוימים.

המעבר בין סוגי השברים הללו נשלט על ידי התחרות בין מנגנוני פירוק אנרגיה (התבואה, הירר נכנע) והפצת סדקים.הבנת האיזון הזה היא המפתח לתכנון התערובות עם מצבי כישלונ צפויים.

גורמים המשפיעים על התנהגות Fracture

פרמטרים מרובים שולטים בתגובה השבירה של תערובת פולימריות.אלה יכולים להיות מסווגים לגורמים סביבתיים הקשורים לחומר, עיבוד, וגורמים סביבתיים חיצוניים.

קומפוזיציה ו-Belle Ratio

משקל יחסי או חלקיק נפח של כל פולימר בתערובת הוא המשתנה הבסיסי ביותר. עבור תערובת בלתי מפוזר, חלקיק שלב מפוזר קובע את המורפולוגיה - מתחומים מבודדים ועד מחסנים מוארכים למבני קוהרנטיים משותפים.כל מורפולוגיה מניבה תגובה שברית אחרת. לדוגמה, הוספת 10-20% חלקיקים מגומייים למטרה מגרד יכול להגדיל את השבר על ידי סדר של חומרת גומי אחד, אם היא עלולה להפחית את עוצמת הפחתת לחץ דם מוקדם, עם מערכת מחוספסת, עם לחץ דם קשה עם לחץ דם קשה, עם פגום, אם היא עלולה להפחית את עוצמת החמצן, עם חלקיק, אם היא עלולה להפחית את הצטמצמת יתר.

טמפרטורה

(ב) בטמפרטורות נמוכות (בקיצור המעבר לזכוכית) (FLT:0)Treaph:1gigcioFLT:2sFLT 3, מתוך המטריקס), תנועות מולקולריות קפואות, מה שמוביל לשבר קשה (ד') כעלייה בטמפרטורה של 6LT, ו- 7LTs, 000) הופך להיות יותר ממזג האוויר השבר, תערובת של 4.

שיעור סטרינס

בקצב טעינה איטי, לפולימרים יש זמן להגיב מולטי, לעתים קרובות להפגין התנהגות דוקטילית.כפי שקצב הזנים עולה, החומר מתנהג בצורה גמישה יותר ויכול להיות ערש.זה קריטי עבור יישומים הקשורים להשפעה או עיוות מהיר גבוה.

התפלגות מורפולוגיה ושלב

הגודל, הצורה והסידור המרחבי של השלב המפוזר משפיעים באופן משמעותי על ההתפשטות של חלקיקים קטנים יותר (sub-micron) הם בדרך כלל יעילים יותר בהתרגשות, כי הם יוצרים ממריצים רבים של מתחים, אשר גורמים לעיוותים מפלסטיק מבלי ליצור ריקנים גדולים. חלקיקי קוארזה יכולים לפעול כמו פגמים קריטיים עצמם.

בדידות בין-גזעית

האיכות של הממשק בין השלבים היא אולי הגורם המשפיע ביותר בשבר תערובת. דבקות חזקה מאפשרת ללחצים להיות מועבר ביעילות מן המטריקס לשלב המפוזר, קידום מנגנוני פירוק אנרגיה כגון עיוות חלקיקים. . ⁇ Weak מוביל לשלב מרתיע מוקדם, היווצרות רִיק, ו- קידוד קל. Compatibilizers, כגון חסימת או copoatirerererererererererererererererererererererererererererererere, הם לעתים קרובות כדי להפחית מתחים.

מכניזם של Fracture בפולימר בלנדרים

הגזענות מתקדמת דרך רצף של מיקרו-מכניזם.הבנה של כל צעד עוזרת למהנדסים לזהות מקורות כישלון ולעצב תערובות קשיחות יותר.

המונחים:

אינitation מתרחש בדרך כלל הפגם הגדול או החד ביותר.במיזוגs, זה לעתים קרובות חלקיק מפוזר עני, agglomerate, או אזור של ערבוב לא שלם.תחת עומס מיושם, לחץ מקומי עולה על הכוח הכפיפה של הממטריקס או את הדבק של הממשק, יצירת מיקרואקציה קריטית עבור מתח תלוי בגודל פגומה, מורפיום, ונפחים אלה, כמו גם את הפגמים של עיבוד.

סיקור

לאחר שיזם, הסדקים יכולים להפיץ דרך המטריקס, לאורך ממשקים, או באמצעות חלקיקים.מצב ההתפשטות תלוי בנוקשות השבעה יחסית של כל שלב והממשק.בשילובים עם ממשקים חזקים, הסדקים עשויים לחתוך דרך חלקיקים מפוזרים, סופג אנרגיה מעומס חלקיקים או עיוות פלסטיק. במערכות חלשות-פנים, הסדקים מעדיפים לרוץ לאורך הממשק, גרימת פירוק פסולת וחיתוך יכול להיות מכווץ משמעותי (מסוגלקטב).

Void Formation ו-Coalescence

במצבי שבר דוקטריליים ומפוזרים, מתנפחים חלקיקים, במיוחד כאשר החלקיקים מקודדים או קוויטטים. אלה ריקנים גדלים תחת לחץ מתמשך ובסופו של דבר מחלבונים כדי ליצור סדק מקרוסקופי.רצף של טיהור ריק, צמיחה, ופחם הוא מגולם היטב בפלסטיקים מגומי.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

שני מנגנוני פירוק אנרגיה עיקריים מתחרים על מרקי פולימרים מלוחים. Crazing כרוך היווצרות של אזורי מיקרון בגודל, מחוסנים שיכולים לגשר פרצופים, סופגים אנרגיה אבל גם יצירת נחלשה מקומית. Shear מניבה היא זרם פלסטיק בקנה מידה גדול יותר המתרחש ללא שינוי נפח והוא יעיל יותר בקליטת אנרגיה.בשילובים רבים (למשל, גבוה מאוד גבוה, פוליטרה), כפול חלקיקים מורכבים, מסגסוגת אנרגיה, בין תרכובת, הוא יותר, בין תרכובת אנרגיה מורכבת, לבין סגסוגת אנרגיה.

טכניקות לטיפוח התנהגות

מדידה והתבוננות של התנהגות שבר דורשים שילוב של בדיקות מכניות וניתוח מיקרו-מבנה.

שיטות בדיקה מכניות

  • (FLT:0) בדיקות רגישות: 1.FLT:1 מודד תגובה לוחצת מתח, מתן נתונים על כוח מניב, Tenile Modulus, הזברה בשבר, ונוקשות (שטח מתחת לעקומה) שיטות סטנדרטיות כוללות ASTM D638 ו- ISO 527. עבור התערובות, בדיקות עשרות על זנים שונים חושפת את המעבר דו-טר-ל-לברי.
  • (FLT:0) בדיקות בדיקת אמפט: 1FLT 1 Izod ו- Charpy בדיקות (ASTM D256, ISO 180) משמשים נרחב למדידת התנגדות השפעה. דגימות לא נבזזו על ידי מטודור, ואת האנרגיה נספגת במהלך השבעה הוא תיעוד.מבחן זה רלוונטי במיוחד עבור תערובת פולימרים המשמשים באריזות ורכיבי רכב.
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) בדיקת Fatigue: 1FLT 1 Cyclic טעינה מוחל להעריך את קצב הצמיחה של סדק תחת לחץ חוזר על עצמו. הפרמטרים של החוק בפריז (da/dN לעומת ⁇ K) מופקים.זה קריטי עבור יישומים כגון חומרי צינורות ורכיבים מבניים כפופים לתנוחת רטט.

מיקרוסקופיה וניתוח Surface Analysis

  • (FLT:0) אלקטרוניקה מיקרוסקופיה (SEM): ריבועים 1:1 ריבועים הם תמונה בהגדלת גבוהה לזהות מצבי שבר (דגים, תבניות הנהר, חלקיקים מקודדים) אנרגיה-דיספרסטיבי X-ray spectroscopy (EDS) יכול למפות את ההרכב האלמנטרי אם ממלאים נוכחים.
  • (FLT:0) Transmission Electron Microscopy (TEM): ההרחבה 1 מספקת תמונות של רזולוציה גבוהה יותר של מורפולוגיה ומבנה בין-גזעי. שימושי עבור התבוננות בדליפת חלקיקים או פיזור ננופלר.
  • (FLT:0) מיקרוסקופיה מיקרוסטופית: FLT:1 בערובות שקוף או דק, מיקרוסקופ אופטי יכול לחשוף נתיבי קידוד ואזורי גילוח בזמן אמת במהלך בדיקות.
  • (FLT:0) ,Atomic Force Microscopy (AFM): מדדי פני השטח ונכסים מכניים ב nanoscale, סיוע בניתוח של מנגנוני עיוות מקומיים.

ניתוח מכני דינמי ודינמית

(FLT:0) סורק קלורימנטריטרי (DSC)FLT:1 קובע טמפרטורות מעבר זכוכית נקודות נמס, אשר תואם התנהגות מכנית.FLT:2Dynamic Analysis (DMA)BuildFLT 3 אמצעי אחסון והפסד מודולולי כתפקוד של טמפרטורה ותדירות.

המונחים: Fracture Properties

הדרך שבה תערובת פולימר מעובדת - תערובת אבטיח, חדירה, עובש הזריקה, או דחיסה עובש - משפיע באופן חזק על המורפולוגיה הסופית שלה וכתוצאה מכך, התנהגות השבירה שלה.

מלת לערבב ומורכב

תערובת מוגזמת נדרשת כדי להשיג פיזור עדין של השלב המפוזר. Parameters כגון מהירות בורג, פרופיל טמפרטורה, זמן מגורים שליטה גודל חלקיקים ותפוצה. שילוב inadequate יכול להשאיר agglomerate גדול לפעול כמו סדק אינקטורים. Over-mixing, עם זאת, עלול לגרום השפלה או מרעיפה כי פירוק חלקיקים רחוק מדי, פוטנציאל להפחית את היעילות הקשה של תרכובות מורכבות עבור זיהומים רבים.

המונחים:

הזרקת עובש מציגה אוריינטציה ומתחים שאריות.הזרם יכול ליישר חלקיקים או סיבים, יצירת התנהגות שבר אנזוטרופית.לדוגמה, תערובת עשויה להיות קשה יותר perpendicular לכיוון זרימה אם חלקיקים מעודנים מתואמים. שיעורי קירור משפיעים גם על קריסטליות (בפולימרים חצי-קריסטליים) ו-Momoology מהירה יכול להקפיא בנס, מורפיום ארוך יותר, לעתים קרובות יותר, שיפור אחיד.

אנליז ופוסט-Processing

האנמדיום מתחת לנקודת ההמיסה יכול לקדם את הרפיה של לחצים פנימיים ושלב נוסף coarsing. בחלק מהתערובות, annealing משפר את הדבקות בין-גזעית באמצעות תגובות כימיות (למשל, גלגול בתערובת פוליסטר). עם זאת, נשימה מוגזמת עלולה לגרום לפחם חלקיקים ולצמצם את הקשידות.

מקרה מחקרים: התנהגות של Fracture ב- Common Polymer בלנדרים

Polycarbonate (PC) / Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS)

מיקסמי PC /ABS משמשים נרחב בפנים הרכב ואלקטרוניקה בשל האיזון שלהם של קשיחות, עמידות חום, ותהליךיות. רכיב ABS מספק התנגדות השפעה באמצעות שלב גומיי שלה Butadiene. מחקרים מראים כי בטמפרטורות נמוכות, PC /ABS יכול להיות מתפתל אם התוכן ABS טיפות מתחת 20%.המנגנון כרוך חלקיק גומי ואחריו מטבוליטציה של היחלשות בין פיגור רוח רפאים נמוכה יותר, אבל הוא יכול לשפר באופן טבעי של השפעה טובה יותר של PC.

Polypropylene (PP) / Ethylene-Propylene-Diene Monomer (EPDM)

תערובת PP /EPDM הן thermoplastics קלאסי גומי-toughated בשימוש בליטות רכב ומקרי סוללה. חלקיקים EPDM elastomeric לשפר את ההתנגדות להשפעה נמוכה-זמנית באופן דרמטי - אפילו 10-15% EPDM יכול להגדיל את כוח ההשפעה של Charpy על ידי גורם של 5-10.המנגנון השבבי הוא בעיקר cavitation ו Shear מניבה של מערכת העיכול, אם ה-D הוא גבוה יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קשה יותר, 000, 000, 000, 000 קשה יותר, 000, 000, 000, 000 קשה יותר, 000 קשה יותר, 000 חזק יותר, 000.

Polystyrene (PS) / Polybutadiene (PB) בלנדרים (High-Impact Polystyrene, HIPS)

HIPS הוא תערובת פרוליטית שבו ממטריקס PS שופע הוא קשיח על ידי חלקיקים sub-micron PB. משטח השבעה של HIPS מציג זעזועים נרחב - מזחלות מזחלות emanate מכל חלקיק גומי, סופג אנרגיה.חלקיקי גומי גם גשר סדק, עיכוב ההרחבה.החומר הקריטי הוא הגודל: חלקיקים קטנים יותר ממיקרומטר 0 הם חלקיקים גדולים יותר מ-0.

יישומים והשלכות של בקרת Fracture

התנהגות שבר מבוקרת בפולימרים תערובת אינה רק פעילות אקדמית – היא משפיעה ישירות על ביצועי המוצר, הבטיחות ועלות בתעשיות רבות.

  • (FLT:0) מנועים של חומרים: ⁇ 1 (Bumpers, fenders, לוחות מחוונים וטנקים דלק דורשים התנגדות השפעה בטמפרטורות גבוהות ונמוכות.Toughness יש לשמור על פני חיי הרכב.
  • (FLT:0)Packaging:FLT:1 Blown Film תערוב (למשל, LLDPE / LDPE) חייב להתנגד לדמיע ולנקות במהלך הטיפול.קשה על העור הוא פרמטר מפתח לסרטים דקים, לעתים קרובות נמדדת על ידי העבודה החיונית של שיטת שבר.
  • (FLT:0) מכשירים רפואיים: FLT:1 פולימר תערובת בשימוש ב proאסתטיקה, מערכות משלוח סמים וכלי ניתוח חייב להימנע מכישלון רב כדי להבטיח בטיחות המטופל. Compatibility עם שיטות סטריליזציה (gamma, ethylene oxide) משפיע גם על תכונות שבר.
  • (FLT:0) בניית תשתיות ותשתית:FLT:1rea משלבת צינורות, מסגרות חלון, וגג קרומברנס חייב לעמוד בפני חלחול, עייפות, ודחקת מתח סביבתי.
  • (ב) אלקטרוניקה:0 (Consumer Electronicseur:) 1 שיכון ו casingsings צריכים לשרוד טיפות והשפעות. בלנדרים עם איזון טוב של קשיחות ונוקשות הם חיוניים.

כיוונים עתידיים ומחקר מתמשך

מחקר נוכחי נועד לעצב פולימרים עם ביצועים שברים חסרי תקדים באמצעות חומרים מתקדמים וטכניקות דוגמנות.

ננופלר-Reinforced בלנדרים

הוספת חלקיקים ( nanotubes, גרפן, ננוקלי) לתערובת פולימר יכול לשפר באופן סינרגי את הנוקשות ואת הקשידות. לדוגמה, כמות קטנה של חלקיקים נופילה הוסיף ל-PP /EPDM תערובת יכול להגביר את ההשפעה נוספת על ידי הפעלת מנגנוני פירוק אנרגיה נוספים, כגון nanop debonding חלקיקים ו matrix צמיחה ללא הפרעה.

מיזוג עצמי ותבלינים בר קיימא

מחקר לתוך תערובת פולימרים עצמי שואפת לתקן microcracks לפני שהם propagate, מרחיב דרמטית את החיים החומריים.גישות כוללות שילוב microcapsules של סוכני ריפוי או אג"ח כימי ניתוק (למשל, Diels-Alder תגובות) עבור קיימות, ביו-מבוסס ו biodegradable פולימרים (למשל, PLA / PBAT) הם תחת ביצועים אינטנסיביים עבור קרישה, אשר חייב להיות אופטימיזציה של התנהגותם, ללא תפקודים.

מודלים בקנה מידה גדול

ההתקדמות בחומרים חישוביים מדע מאפשרת חיזוי התנהגות שבר מן הסקאלה המולקולרית עד לרמה המקרוסקופית.דמיות מולקולריות (MD) יכולות לחקור זעזועים בממשקים, בעוד ששיטות סופיות מודל לפצח את ההתפשטות במורולוגיות מורכבות. למידת המכונה גם מוחלות לנוסחאות לערכים קשים למטרה, צמצום ניסיוניים וטרור.

מסקנה

התנהגות השבירה של תערובת פולימרים תחת לחץ מכני היא בעיה רבת פנים המשלבת מדע פולימרים, מכניקה ועיבוד הנדסה. Key פרמטרים - ייצוג, מורפולוגיה, מתחומת בין-גזעית, טמפרטורה וקצב - בין היתר פעולה בדרכים מורכבות כדי לקבוע אם תערובת נכשלת באפקטים דוקטריליים, מתפתלים או מצב מעורבב. על ידי הבנת מנגנוני היסוד של סדקים, פיזור אנרגיה, ופירוק של מיומנויות יעילות, כלומר, מודלים מתקדמים, כדי להרחיב את יכולות תכנון עצמיות, על פני מודלים מתקדמים, על פני מודלים מתקדמים, על פני מודלים מתקדמים, על פני טווח, על פני טווח רחב יותר, על גבי ביצועים מתקדמים, על גבי מנגנונים של יעילות גבוהה יותר, על גבי מנגנונים של יעילות גבוהה יותר, על פני החידושים של ביצועים מתקדמים, ואפקטים של יעילות גבוהה יותר, על פני החידושים של יעילות גבוהה יותר, על פני השטח של ביצועים מתקדמים, וחדשנות, החידושים של ביצועים מתקדמים, החידושים של מודלים מתקדמים, שילוב של ביצועים מתקדמים, החידושים של מודלים מתקדמים, החידושים של יעילות גבוהה יותר, שילוב של יעילות גבוהה יותר, החידושים של יעילות גבוהה יותר, החידושים של ביצועים מתקדמים, החידושים של יעילות גבוהה יותר, החידושים של יעילות גבוהה יותר,

(ב) לקראת ביטויים סטנדרטיים כגון:0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.