ABS树脂简支梁冲击强度测试影响因素研究
高分子树脂产品的冲击性能对产品设计和应用有着非常重要的参考价值,目前塑料冲击强度主要采用简支梁冲击强度,简支梁冲击试验在与其他冲击试验相比,比较简单易行,在树脂产品生产加工中是一种比较常见、通用的测试方法。
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组成的三元共聚物,其通过橡胶弹性体和坚硬的AS树脂混合比例的不同,可得到高冲击型,中冲击型,通用冲击型和特殊冲击型等几个品种。ABS 301[1] 牌号在市场上有较好的市场占有量,简支梁冲击强度作为ABS树脂检测项目中最重要的测试项目之一,作为质量检验部门,了解影响ABS树脂产品冲击强度测试环节的各种因素,对产品质量控制、保证测试数据的准确性具有重要意义。
1 试验原理
简支梁冲击试验是摆锤升至固定高度,以恒定的速度单次冲击支撑成水平梁的试样,冲击线位于两支座间的中点,摆锤打击简支梁试样的中央,试样受到冲击而断裂,试样断裂时单位面积或单位宽度所消耗的冲击功即为冲击强度。常用公式A=ml(cosβ-cosα)表示。
2 实验部分
本次实验的试样规格及状态调整条件采用GB/T 12672-2009[2] 产品标准的规定进行。
2.1 试验条件
2.1.1 试样成型条件
树脂熔体温度:230℃±5℃;注射速度:200 mm/s±100mm/s;模具温度:40℃±5℃。
2.1.2 试样成型尺寸
按国标GB/T 1043.1-2008中简支梁冲击试验规定进行样品制备。
2.1.3 冲击试验机条件
摆锤能量:5 J;跨距:60mm。
2.2 试验材料
2.2.2 简支梁冲击试验机:92T型简支梁冲击试验机(美国T.0公司)
2.2.3 缺口加工机:铣床X6012(江苏宿迁机床厂);SC-501手动缺口加工(日本生产)缺口加工机。
2.3 材料
样品:从同一批包装袋中取一定数量样品,并充分混合均匀作为试验用样品。
2.4 结果及表述
缺口试验简支梁冲击强度按下式计算:
式中:Ec——已修正的试样破坏时所消耗的能量,单位焦耳(J);
h——试样的厚度,单位(mm);
bN——试样剩余宽度,单位(mm)。
试验过程中每一组采用5根样条进行测试,取平均值作为试验结果并记录。
3 结果与讨论
本次试验主要从烘烤时间、成型温度、缺口加工方式、试样尺寸四个方面考察各个因素对冲击强度测试结果的影响。
3.1 烘烤时间的影响
试验对在烘箱中烘干样品处理,每隔30min取样并进行样品制备,考察简支梁冲击强度的变化情况,试验结果显示样品随着烘烤时间的增加,简支梁冲击强度变化并不显著,但简支梁冲击强度略有升高并趋于稳定,而每组样品的相对标准偏差RSD明显降低,说明ABS烘干时间对简支梁冲击测定结果影响不大,对减小测试数据波动性有明显的效果。
3.2 试样成型温度的影响
试验采用210℃、230℃、250℃三个加热温度作为本次试验温度制备样品,模具冷却温度为40℃,考察试样成型温度对简支梁冲击结果的影响。试验结果表明冲击强度随着注塑温度的升高有较小的提高,当温度达到230℃后随温度的增加冲击强度有下降的趋势,但每组测试试验的数据波动性随着温度的升高而减小,所以成型温度的选择应是在保证成型样条平整、光滑、无气泡的条件下,尽量降低成型温度。
3.3 缺口加工方式对冲击强度的影响
标准试验方法中规定:除非受试材料有要求可以使用模塑缺口试样,推荐使用机械加工的缺口试样。本试验选用电动铣床和手动缺口加工机对同一批成型的样条进行A型缺口加工,考察缺口加工方式对冲击强度的影响。试验结果表明,利用全自动缺口加工机床加工的试验样条重复性好,试验数据散差小,利用手动机床加工的样条冲击强度略高,但单样之间的散差较大。
3.4 试样尺寸对冲击强度的影响
使用同一成型条件而厚度不同的试样做冲击试验时,同一试样的厚度越大,冲击强度越高;因此在测试过程中应按标准要求严格对测试样条进行测量,保证测量数据的准确性,特别对缺口试样剩余宽度进行测量时,应与A型缺口剩余宽度测量仪配合使用,避免剩余宽度测量不准确带来的测量误差。
4 结语
4.1 烘烤时间对ABS简支梁冲击测定结果的变异系数有较大影响,对测定结果的准确度影响较小。
4.2 成型温度最佳为230℃,高于此温度冲击强度会下降,低于此温度冲击强度测试数据的重复性会降低。
4.3 全自动缺口加工机床加工的试验样条重复性好,试验数据散差小,利用手动机床加工的样条冲击强度略高。
4.4 使用同一成型条件而厚度不同的试样做冲击试验时,同一试样的厚度越大,冲击强度越高,在测试过程中应按标准要求严格对测试样条进行测量,保证测量数据的准确性。
摘要：该研究报告通过烘烤时间、成型温度、缺口加工方式、试样尺寸四个方面对ABS树脂产品简支梁冲击强度测试的影响因素进行了研究。结果表明:烘烤时间和试样尺寸是造成简支梁冲击强度测定数据散差大的主要原因。成型温度、缺口加工方式是造成简支梁冲击试验数据准确度降低的主要因素。
关键词：简支梁冲击强度,铣缺口,A型缺口
参考文献
[1] 兰化合成橡胶厂编工艺技术手册ABS装置,1988.
[2] GB/T 12672-2009丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂.