ABS樹脂簡支梁沖擊強(qiáng)度測試影響因素研究

李永義 白亞亞（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

ABS樹脂簡支梁沖擊強(qiáng)度測試影響因素研究

李永義 白亞亞（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060）

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(chǎn)品簡支梁沖擊強(qiáng)度測試的影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：烘烤時間和試樣尺寸是造成簡支梁沖擊強(qiáng)度測定數(shù)據(jù)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(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度降低的主要因素。

簡支梁沖擊強(qiáng)度；銑缺口；A型缺

高分子樹脂產(chǎn)品的沖擊性能對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和應(yīng)用有著非常重要的參考價值，目前塑料沖擊強(qiáng)度主要采用簡支梁沖擊強(qiáng)度，簡支梁沖擊試驗(yàn)在與其他沖擊試驗(yàn)相比，比較簡單易行，在樹脂產(chǎn)品生產(chǎn)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(jiān)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(qiáng)度作為ABS樹脂檢測項(xiàng)目中最重要的測試項(xiàng)目之一，作為質(zhì)量檢驗(yàn)部門，了解影響ABS樹脂產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度測試環(huán)節(jié)的各種因素，對產(chǎn)品質(zhì)量控制、保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性具有重要意義。

1 試驗(yàn)原理

簡支梁沖擊試驗(yàn)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(diǎn)，擺錘打擊簡支梁試樣的中央，試樣受到?jīng)_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(qiáng)度。常用公式A=ml（cosβ-cosα）表示。

2 實(shí)驗(yàn)部分

本次實(shí)驗(yàn)的試樣規(guī)格及狀態(tài)調(diào)整條件采用GB/T 12672-2009［2］產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。

2.1 試驗(yàn)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(biāo)GB/T 1043.1-2008中簡支梁沖擊試驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行樣品制備。

2.1.3 沖擊試驗(yàn)機(jī)條件

擺錘能量：5 J；跨距：60mm。

2.2 試驗(yàn)材料

2.2.2 簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)：92T型簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)（美國T.0公司）

2.2.3 缺口加工機(jī)：銑床X6012（江蘇宿遷機(jī)床廠）；SC-501手動缺口加工（日本生產(chǎn)）缺口加工機(jī)。

2.3 材料

樣品：從同一批包裝袋中取一定數(shù)量樣品，并充分混合均勻作為試驗(yàn)用樣品。

2.4 結(jié)果及表述

缺口試驗(yàn)簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式計(jì)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(yàn)過程中每一組采用5根樣條進(jìn)行測試，取平均值作為試驗(yàn)結(jié)果并記錄。

3 結(jié)果與討論

本次試驗(yàn)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(qiáng)度測試結(jié)果的影響。

3.1 烘烤時間的影響

試驗(yàn)對在烘箱中烘干樣品處理，每隔30min取樣并進(jìn)行樣品制備，考察簡支梁沖擊強(qiáng)度的變化情況，試驗(yàn)結(jié)果顯示樣品隨著烘烤時間的增加，簡支梁沖擊強(qiáng)度變化并不顯著，但簡支梁沖擊強(qiáng)度略有升高并趨于穩(wěn)定，而每組樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD明顯降低，說明ABS烘干時間對簡支梁沖擊測定結(jié)果影響不大，對減小測試數(shù)據(jù)波動性有明顯的效果。

3.2 試樣成型溫度的影響

試驗(yàn)采用210℃、230℃、250℃三個加熱溫度作為本次試驗(yàn)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(jié)果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明沖擊強(qiáng)度隨著注塑溫度的升高有較小的提高，當(dāng)溫度達(dá)到230℃后隨溫度的增加沖擊強(qiáng)度有下降的趨勢，但每組測試試驗(yàn)的數(shù)據(jù)波動性隨著溫度的升高而減小，所以成型溫度的選擇應(yīng)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(qiáng)度的影響

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法中規(guī)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(jī)械加工的缺口試樣。本試驗(yàn)選用電動銑床和手動缺口加工機(jī)對同一批成型的樣條進(jìn)行A型缺口加工，考察缺口加工方式對沖擊強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，利用全自動缺口加工機(jī)床加工的試驗(yàn)樣條重復(fù)性好，試驗(yàn)數(shù)據(jù)散差小，利用手動機(jī)床加工的樣條沖擊強(qiáng)度略高，但單樣之間的散差較大。

3.4 試樣尺寸對沖擊強(qiáng)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(yàn)時，同一試樣的厚度越大，沖擊強(qiáng)度越高；因此在測試過程中應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格對測試樣條進(jìn)行測量，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，特別對缺口試樣剩余寬度進(jìn)行測量時，應(yīng)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(zhǔn)確帶來的測量誤差。

4 結(jié)語

4.1 烘烤時間對ABS簡支梁沖擊測定結(jié)果的變異系數(shù)有較大影響，對測定結(jié)果的準(zhǔn)確度影響較小。

4.2 成型溫度最佳為230℃，高于此溫度沖擊強(qiáng)度會下降，低于此溫度沖擊強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性會降低。

4.3 全自動缺口加工機(jī)床加工的試驗(yàn)樣條重復(fù)性好，試驗(yàn)數(shù)據(jù)散差小，利用手動機(jī)床加工的樣條沖擊強(qiáng)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(yàn)時，同一試樣的厚度越大，沖擊強(qiáng)度越高，在測試過程中應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格對測試樣條進(jìn)行測量，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

［1］蘭化合成橡膠廠編工藝技術(shù)手冊ABS裝置，1988.

［2］GB/T 12672-2009丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）樹脂.

李永義（1983-），男，漢族，甘肅蘭州人，助理工程師，主要從事化工分析技術(shù)工作。