塑料沖擊性能是指聚合物材料在高速沖擊下表現(xiàn)出來的韌性或抵抗斷裂的能力。目前常用的有模擬實際沖擊過程的三種沖擊試驗方法。其中被廣泛用于對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制與監(jiān)督的是擺錘式?jīng)_擊試驗方法，包括懸臂梁((IWd>、簡支梁(Charpy)沖擊試驗。使用的試樣是截面為長方形或正方形的板條，但更為常見的是在試樣中間部位人為地用模塑或機(jī)械加工的方法制造一個缺口，其形狀和大小有嚴(yán)格規(guī)定。
擺錘式?jīng)_擊試驗中試樣有無缺口以及缺口的銳利程度對測試結(jié)果的影響是很大的，同時，由于該試驗是一種高速破壞試驗，對試驗的溫度有很強的敏感性。下面就這兩個影響因素作個初步的分析探討：
一、缺口的影響
在沖擊試樣中間部位加工缺口，其目的是使應(yīng)力集中和在缺口根部增加應(yīng)變速度，這樣使許多材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗溫度和通常的速度下，產(chǎn)生脆性斷裂，避免有些韌性較大的材料出現(xiàn)“沖不斷”現(xiàn)象(標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定沒有沖斷的試驗結(jié)果作廢)。塑料沖擊特性包括兩個主要因素：1.開始發(fā)生裂紋所需的能量；2.擴(kuò)大裂紋所需的能量。在有缺口的試樣中，因為表觀裂紋已經(jīng)存在，所以破壞所需的能量主要取決于裂紋擴(kuò)展所需的能量。在沒有缺口的試樣中，開始產(chǎn)生裂紋所需的能量是主要的，這個能量加上裂紋擴(kuò)展所需的能量才是試樣破壞所需的能量。因此，試樣有無缺口對測試結(jié)果的影響是很大的，我們在檢測報告中必須注明，這一點對無產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢沏l甲為重要。
從上式可以看出：不同大小的缺口，它們的應(yīng)力集中是不等的，從而使缺口破壞所需的能量不等，這樣就會得出不同的測試結(jié)果。其中缺口的尖端的曲率半徑對結(jié)果的影響尤為明顯。圖1是缺口尖端的銳利程度對材料沖擊強度的影響。圖中曲線表明：
(1)塑料沖擊強度與缺口尺寸不是簡單的線性關(guān)系。盡管試樣的尺寸參與了測試結(jié)果的計算，仍然使同種材料因試樣缺口尺寸不同而得出不同的結(jié)果；
(2)不同材料對缺口的敏感度不同。尼龍和PVC對缺口的敏感度要比高沖擊性ABS塑料大得多。我們在作PVC和尼龍塑料沖擊試驗時更應(yīng)注意缺口尖端曲率半徑的大小。
以前，國標(biāo)中對沖擊試樣的缺口加工說明不夠詳細(xì)，如GB/T1043，該標(biāo)準(zhǔn)89年版對缺口尖端曲率半徑的要求由于只有上限而無下限，r-0時的測試結(jié)果與：-0.2~或r-0.1~時的測試結(jié)果，從圖1可看出，對PVC板材來說其差異是相當(dāng)大的，故1993年版標(biāo)準(zhǔn)對上述不足進(jìn)行了修改。
二、溫度的影響
聚合物材料是由大小不一的高分子鏈所組成的，在結(jié)構(gòu)上與金屬材料有根本的差異。這些大分子鏈?zhǔn)沁\動的，對溫度的依賴性十分明顯，運動程度越大材料的韌性越大，沖擊強度隨之增大，這是因為隨大分子鏈的運動程度增強，使應(yīng)力集中減少，許多能量由于很大的力學(xué)衰減而以熱的形式逸散，從而增大了破壞所需的能量。因此，材料的沖擊強度與溫度的關(guān)系也很密切。圖2是溫度對PP沖擊強度的影響。從圖2可看出：
(1)溫度對試樣有無缺口影響測試結(jié)果的程度不同，無缺口比有缺口影響程度大；
(2)在20℃左右，溫度的影響最為明顯，這與塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度為(23士2)是相符的，為了獲得有意義的測試結(jié)果，并與標(biāo)準(zhǔn)值具有可比性，我們必須注意測試的環(huán)境溫度。由于塑料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，熱的平衡需要一定的時間，同時因試樣在加工切割過程中受到局部的熱和力的作用在其內(nèi)部產(chǎn)生了不應(yīng)有的內(nèi)應(yīng)力。因此，加工后試樣不應(yīng)立即就用來測試，必須在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，其時間由材料的種類和厚度來決定。
由于影響擺錘式?jīng)_擊試驗結(jié)果的非材料因素還有很多，例如沖擊速率、缺口加工質(zhì)量等。因此，這種測試方法并不完善，但在標(biāo)準(zhǔn)斷裂力學(xué)方法還不能滿足實用要求的今天，這種方法還有著非常重要的作用。隨著沖擊理論和儀器的不斷發(fā)展，人們對沖擊過程的認(rèn)識將越來越豐富，測試方法也將會更加完蓋。http://ggswu.com
