高分子樹脂產品的沖擊性能對產品設計和應用有著非常重要的參考價值,目前塑料沖擊強度主要采用簡支梁沖擊強度,簡支梁沖擊試驗在與其他沖擊試驗相比,比較簡單易行,在樹脂產品生產加工中是一種比較常見、通用的測試方法。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是由丙烯腈丁二烯和苯乙烯組成的三元共聚物,其通過橡膠彈性體和堅硬的AS樹脂混合比例的不同,可得到高沖擊型,中沖擊型,通用沖擊型和特殊沖擊型等幾個品種。ABS 301[1] 牌號在市場上有較好的市場占有量,簡支梁沖擊強度作為ABS樹脂檢測項目中最重要的測試項目之一,作為質量檢驗部門,了解影響ABS樹脂產品沖擊強度測試環節的各種因素,對產品質量控制、保證測試數據的準確性具有重要意義。
1 試驗原理
簡支梁沖擊試驗是擺錘升至固定高度,以恒定的速度單次沖擊支撐成水平梁的試樣,沖擊線位于兩支座間的中點,擺錘打擊簡支梁試樣的中央,試樣受到沖擊而斷裂,試樣斷裂時單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即為沖擊強度。常用公式A=ml(cosβ-cosα)表示。
2 實驗部分
本次實驗的試樣規格及狀態調整條件采用GB/T 12672-2009[2] 產品標準的規定進行。
2.1 試驗條件
2.1.1 試樣成型條件
樹脂熔體溫度:230℃±5℃;注射速度:200 mm/s±100mm/s;模具溫度:40℃±5℃。
2.1.2 試樣成型尺寸
按國標GB/T 1043.1-2008中簡支梁沖擊試驗規定進行樣品制備。
2.1.3 沖擊試驗機條件
擺錘能量:5 J;跨距:60mm。
2.2 試驗材料
2.2.2 簡支梁沖擊試驗機:92T型簡支梁沖擊試驗機(美國T.0公司)
2.2.3 缺口加工機:銑床X6012(江蘇宿遷機床廠);SC-501手動缺口加工(日本生產)缺口加工機。
2.3 材料
樣品:從同一批包裝袋中取一定數量樣品,并充分混合均勻作為試驗用樣品。
2.4 結果及表述
缺口試驗簡支梁沖擊強度按下式計算:
式中:Ec——已修正的試樣破壞時所消耗的能量,單位焦耳(J);
h——試樣的厚度,單位(mm);
bN——試樣剩余寬度,單位(mm)。
試驗過程中每一組采用5根樣條進行測試,取平均值作為試驗結果并記錄。
3 結果與討論
本次試驗主要從烘烤時間、成型溫度、缺口加工方式、試樣尺寸四個方面考察各個因素對沖擊強度測試結果的影響。
3.1 烘烤時間的影響
試驗對在烘箱中烘干樣品處理,每隔30min取樣并進行樣品制備,考察簡支梁沖擊強度的變化情況,試驗結果顯示樣品隨著烘烤時間的增加,簡支梁沖擊強度變化并不顯著,但簡支梁沖擊強度略有升高并趨于穩定,而每組樣品的相對標準偏差RSD明顯降低,說明ABS烘干時間對簡支梁沖擊測定結果影響不大,對減小測試數據波動性有明顯的效果。
3.2 試樣成型溫度的影響
試驗采用210℃、230℃、250℃三個加熱溫度作為本次試驗溫度制備樣品,模具冷卻溫度為40℃,考察試樣成型溫度對簡支梁沖擊結果的影響。試驗結果表明沖擊強度隨著注塑溫度的升高有較小的提高,當溫度達到230℃后隨溫度的增加沖擊強度有下降的趨勢,但每組測試試驗的數據波動性隨著溫度的升高而減小,所以成型溫度的選擇應是在保證成型樣條平整、光滑、無氣泡的條件下,盡量降低成型溫度。
3.3 缺口加工方式對沖擊強度的影響
標準試驗方法中規定:除非受試材料有要求可以使用模塑缺口試樣,推薦使用機械加工的缺口試樣。本試驗選用電動銑床和手動缺口加工機對同一批成型的樣條進行A型缺口加工,考察缺口加工方式對沖擊強度的影響。試驗結果表明,利用全自動缺口加工機床加工的試驗樣條重復性好,試驗數據散差小,利用手動機床加工的樣條沖擊強度略高,但單樣之間的散差較大。
3.4 試樣尺寸對沖擊強度的影響
使用同一成型條件而厚度不同的試樣做沖擊試驗時,同一試樣的厚度越大,沖擊強度越高;因此在測試過程中應按標準要求嚴格對測試樣條進行測量,保證測量數據的準確性,特別對缺口試樣剩余寬度進行測量時,應與A型缺口剩余寬度測量儀配合使用,避免剩余寬度測量不準確帶來的測量誤差。
4 結語
4.1 烘烤時間對ABS簡支梁沖擊測定結果的變異系數有較大影響,對測定結果的準確度影響較小。
4.2 成型溫度最佳為230℃,高于此溫度沖擊強度會下降,低于此溫度沖擊強度測試數據的重復性會降低。
4.3 全自動缺口加工機床加工的試驗樣條重復性好,試驗數據散差小,利用手動機床加工的樣條沖擊強度略高。
4.4 使用同一成型條件而厚度不同的試樣做沖擊試驗時,同一試樣的厚度越大,沖擊強度越高,在測試過程中應按標準要求嚴格對測試樣條進行測量,保證測量數據的準確性。
摘要：該研究報告通過烘烤時間、成型溫度、缺口加工方式、試樣尺寸四個方面對ABS樹脂產品簡支梁沖擊強度測試的影響因素進行了研究。結果表明:烘烤時間和試樣尺寸是造成簡支梁沖擊強度測定數據散差大的主要原因。成型溫度、缺口加工方式是造成簡支梁沖擊試驗數據準確度降低的主要因素。
關鍵詞：簡支梁沖擊強度,銑缺口,A型缺口
參考文獻
[1] 蘭化合成橡膠廠編工藝技術手冊ABS裝置,1988.
[2] GB/T 12672-2009丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂.