Вести

01 Суштина утицајних перформанси

Многи људи, када чују „отпорност на удар“, одмах помисле на „жилавост“. Али шта је тачно жилавост? Једноставно речено, то је да ли материјал може ефикасно да расипа енергију када је изложен удару.

Ако се енергија може глатко распршити, материјал је „жилав“; ако је енергија концентрисана у једној тачки, он је „крхак“.

Па како полимери расипају енергију? Углавном кроз три пута:

• Кретање сегмента ланца: Када делује спољашња сила, молекуларни ланци расипају енергију кроз унутрашњу ротацију, савијање и клизање. Молекуларни ланци могу да се „измичу“, савијају и клизају;

• Деформација микроподручја: Као и гума, честице гуме изазивају пукотине у матрици, апсорбујући енергију удара. Унутрашња фазна структура може се деформисати, а затим опоравити; 

• Механизми скретања пукотине и апсорпције енергије: Унутрашња структура материјала (као што су фазне површине и пунила) чини путању ширења пукотине вијугавом, што одлаже лом. Једноставније речено, пукотина се не протеже праволинијски, већ је прекинута, скрећена и пасивно неутралисана унутрашњом структуром.

Видите, ударна чврстоћа није заправо „чврстоћа да се издржи ломљење“, већ „способност расипања енергије преусмеравањем“.

Ово такође објашњава уобичајену појаву: неки материјали имају невероватно високу затезну чврстоћу и лако се ломе при удару; на пример, инжењерске пластике попут PS, PMMA и PLA.

Други материјали, иако имају умерену чврстоћу, могу да издрже удар. Разлог је тај што први немају где да „расипају енергију“, док други „расипају енергију“. Примери укључују плоче и шипке од ПА,PP, и АБС материјали.

Са микроскопске перспективе, када спољашња сила удари тренутно, систем доживљава изузетно високу брзину деформације, толико кратку да чак ни молекули не могу да „реагују“ на време.

У овом тренутку, метали распршују енергију кроз клизање, керамика ослобађа енергију кроз пуцање, док полимери апсорбују удар кроз кретање сегмената ланца, динамичко прекидање водоничних веза и координисану деформацију кристалних и аморфних региона.

Ако молекуларни ланци имају довољну покретљивост да прилагоде свој положај и преуреде се током времена, ефикасно распоређујући енергију, онда су перформансе удара добре. Насупрот томе, ако је систем превише крут - кретање сегмената ланца је ограничено, кристалност је превисока, а температура стакластог прелаза је превисока - када дође до спољашње силе, сва енергија је концентрисана на једну тачку, а пукотина се директно шири.

Стога, суштина ударних перформанси није „тврдоћа“ или „чврстоћа“, већ способност материјала да прерасподеле и распрше енергију за веома кратко време.

 

02 Зарези наспрам незарезивања: Не један тест, већ два механизма квара

„Ударна јачина“ о којој обично говоримо заправо има две врсте: 

• Незасечени удар: Испитује „укупни капацитет дисипације енергије“ материјала; 

• Удар са зарезом: Испитује „отпор врха прслине“.

Незарезни удар мери укупну способност материјала да апсорбује и расипа енергију удара. Мери да ли материјал може да апсорбује енергију путем клизања молекуларног ланца, кристалног попуштања и деформације гумене фазе од тренутка када је изложен сили до лома. Стога, висок резултат незарезног удара често указује на флексибилан, компатибилан систем са добром дисперзијом енергије.

Тестирање ударном снагом мери отпорност материјала на ширење пукотина под условима концентрације напона. Можете то схватити као „толеранцију система на ширење пукотина“. Ако су међумолекуларне интеракције јаке и сегменти ланца се могу брзо преуредити, ширење пукотина ће бити „успорено“ или „пасивизирано“.

Стога, материјали са високом отпорношћу на ударце са зарезима често имају јаке међуповршинске интеракције или механизме дисипације енергије, као што су водоничне везе између естарских веза у поликарбонату или међуповршинско одвајање и наборање у системима за очвршћавање гуме. 

То је такође разлог зашто се неки материјали (као што су ПП, ПА, АБС и ПЦ) добро показују у тестовима удара без зареза, али показују значајно смањење отпорности на удар са зарезом, што указује да њихови микроскопски механизми дисипације енергије не функционишу ефикасно у условима концентрације напона.

 

03 Зашто су неки материјали отпорни на ударце?

Да бисмо ово разумели, морамо погледати на молекуларни ниво. Отпорност полимерног материјала на ударце подржавају три основна фактора:

1. Сегменти ланца имају степене слободе:

На пример, у физичком васпитању (УХМВПЕ, HDPE), TPU и одређени флексибилни PC-ови, сегменти ланца могу расипати енергију кроз конформационе промене под ударом. Ово у суштини произилази из апсорпције енергије интрамолекуларним покретима као што су истезање, савијање и увијање хемијских веза.

2. Фазна структура има механизам пуферовања: Системи попут HIPS-а, ABS-а и PA/EPDM-а садрже меке фазе или међуповршине. При удару, међуповршине прво апсорбују енергију, одвајају се, а затим се рекомбинују.Као и боксерске рукавице - рукавице не повећавају снагу, али продужавају време напрезања и смањују вршни стрес. 

3. Интермолекуларна „лепљивост“: Неки системи садрже водоничне везе, π–π интеракције, па чак и диполне интеракције. Ове слабе интеракције „жртвују“ себе да би апсорбовале енергију при удару, а затим се полако опорављају.

Стога ћете открити да неки полимери са поларним групама (као што су ПА и ПЦ) генеришу значајну топлоту након удара - то је због „топлоте трења“ коју генеришу електрони и молекули. 

Једноставно речено, заједничка карактеристика материјала отпорних на ударце је да довољно брзо прерасподељују енергију и не урушавају се одједном.

 

ИЗВАНUHMWPE иHDPE фолијасу инжењерски пластични производи са одличном отпорношћу на ударце. Као примарни материјал у индустрији рударских машина и инжењерског транспорта, заменили су угљенични челик и постали преферирани избор за облоге камиона и облоге бункера за угаљ. 

Њихова изузетно јака отпорност на ударце штити их од удара тврдих материјала као што је угаљ, штитећи транспортну опрему. Ово смањује циклусе замене опреме, чиме се побољшава ефикасност производње и обезбеђује безбедност радника.