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塑料刮擦過程中究竟發生了什么?

作者:admin    添加時間:2015-03-02 03:54:22    瀏覽量:5518

提到塑料的耐刮擦性,很多技術人員都會不約而同地想到材料的表面硬度?!皦蛴膊攀峭醯馈?。對此,非要進行一個字的評價,那小編就只能送其一個“囧”。近20年來,通過大量的研究發現,徹底地解決這個問題仍是一種可望而不可及的奢想。

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由于耐刮擦性涉及的知識點非常廣泛,耐刮擦性的影響因素也多種多樣。如刮擦破壞的機理,負載和刮頭形狀的影響,測試溫度,觀察角度,聚合物的粘彈性,應變硬化,樣品顏色,表面紋理,處理方式,光線散射,拉伸屈服應力,壓縮屈服應力等等。目前大規模使用的塑料的表面硬度為2H到2B(PS:只是一種鉛筆),但是其實際使用過程中的耐刮擦性卻是遠遠不能達到人們的期望。尤其是高光材料,耐刮擦性也成為了其邁向免噴涂道路上的最大攔路虎。

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那么,相關的技術從業人員對此是否只能發出“生不逢時,吾當奈何”的感嘆呢。其實不然,我們反而應當拿出“斯是陋室,惟吾德馨”的淡定,不妨深入理解塑料耐刮擦身邊的故事,從而揭開其神秘的面紗。

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以ASA樹脂為例,使用漸增負載的ASTM D7027耐刮擦測試方法,樹脂在刮擦過程中先后一共經歷凹槽形變(groove)、周期性微裂紋(periodic crack)、犁痕(plowing)三個過程。開始發生凹槽形變時,法向負載產生的壓力超過了材料本身的壓縮屈服應力,導致材料表面產生塌陷,刮擦深度曲線與材料表面曲線就開始發生偏離。由于凹槽深度的增加造成反射到人的肉眼的光線發生了改變,從而在視覺上就會感知到刮痕的出現,該過程則通常位于凹槽形變和周期性裂紋這兩個階段之間。當施加的法向應力增加到一定程度時,刮頭后端,平行于刮擦方向的施加在材料表面的拉伸應力會以數量級的速度增加,從而導致裂紋的產生。對于韌性材料而言,通常會表現為魚鱗狀,而對脆性材料而言,則表現為微裂紋。負載增加的最后階段,由于刮頭前端的刺穿和滑移,垂直于刮擦方向產生巨大的拉伸應力會對前方堆積起來的材料產生切割作用,并伴隨著刮頭向樹脂內部的進一步滲透和材料的刮除,猶如農民下田耕作時的情形,所以稱之為“plowing”。


圖1 Groove現象的起始點

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圖2 periodic crack現象的起始點

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圖3 plowing現象的起始點

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伊人