拉
伸
断
裂
实
验
中
,
材
料
拉
伸
应
力
变
曲
线
下
的
面
-应
积
(
下
图)
相当于
试
样
拉
伸
断裂
裂强
所
度
消
耗
b高
的
和
能
断
量
裂
,
伸
也表
长率
征
E
材
b
料
大
韧
的
性
的大
小
。很
显
然
,
断
材
料
韧
性
也
应力o
与
抗
冲
击
但这
个
能
。
量
强度
不同
不同
在
于，
两种
同，
冲击
实验拉伸
速率
的应变实验速
极快；
速率拉
率不
慢而伸曲
线求得的能量为断
裂时
材料
能量
心断
单，裂
位体
而冲
区表
积击面
所实吸
吸验收
收只的
的关能
8-2
材料
拉伸实验的应力-应变曲
线
量。
图
好。
三个阶段中物料吸
收能量的能力不同，有些材料如硬质聚氯乙烯，裂纹引发能高而扩展能很低，这种材料无缺口时抗冲强度较高，一旦存在缺口则极容易断裂。裂
纹扩展是材料破坏的关键阶段，因此材料
增韧改性的关键是提
高材料抗裂纹扩展的
冲击破坏过程虽然很快，但根据破坏原理也可分为三个阶
段：一是裂纹引发阶段，二是裂纹扩展阶段，三是断裂阶段。
曲线下面积：白亮区域——裂纹引发能
图8-30冲击实验中材料受力及屈挠关系曲线
阴影区域——裂纹扩展能
能力。
DEFLECTION
FORCE
冲击实验时，有时在试样上预置缺口，有时不加缺口。
有缺口试样的抗冲强度远小于无缺口试样，原因在于有
缺口试样已存在表观裂纹，冲击破坏吸收的能量主要用
另外缺口本身有应力集中效应，缺口附近的高应力使局部材料变形增大，变形速率加快，材料发生韧-脆转变，加速破坏。缺口曲率半径越小，应力集中效应越显著,因此预置缺口必须按标准严格操作。
(二)影响抗冲击强度的因素
1、缺口的影响
于裂纹扩展。
2、温度的影响
温度升
高
,材
料抗
冲
击
强
度
随
之
增大
。对无
定形
聚合
物
度
,
急
当温
剧增
度
升高
到
玻
璃
化
温
度附近或更
高时，抗冲击强
对结
温度以璃化温
晶性
上的
度以
聚抗下
合物，冲击
的高
其
强度
,这
玻璃化
也比玻
是因为
抗冲击强
在动力
玻璃化温度附近时，链段运
释放，分子运动加剧，使应
集中效应减缓，部分能量会
于材料的力学损耗作用以热
度/(m2
由
的
形式逸散。右图给出几种聚
烯试样的抗冲强度随温度的
温度/℃
33几种聚丙烯试样抗冲强度随温度的变化
丙
变
度
化，可以看出，在玻璃化温
附近抗冲强度有较大的增长。
图8-
大。
3、结晶、取向的影响
对聚乙烯、聚丙烯等高结晶度材料，当结晶度为40-
60%时，由于材料拉伸时有屈服发生且断裂伸长率高，韧性很好。结晶度再增高，材料变硬变脆，抗冲击韧性反而下降。这是由于结晶使分子间相互作用增强，链段运动能力减弱，受到外来冲击时，材料形变能力减少，因而抗冲击韧性变差。
从结晶形态看，具有均匀小球晶的材料抗冲击韧性好，而
大球晶韧性差。球晶尺寸大，球晶内部以及球晶之间的缺陷增多，材料受冲击力时易在薄弱环节破裂。
对取向材料，当冲击力与取向方向平行，冲击强度因取向而提高，若冲击力与取向方向垂直，冲击强度下降。由于实际材料总是在最薄弱处首先破坏，因此取向对材料的抗冲击性能一般是不利的
4、共混，共聚，填充的影响
实
验
发
现，
采
用
与
橡
胶
类
材
料
嵌
段
共
聚、
接
枝
共
聚
或
物
理
共
混
的方法可
以
大
幅
度
改
善
脆性
塑
料
的
抗
冲击
性
能。
200nm
(a)10min
200nm
(b)14min
200nm
(c)18min
图
8-
34
C
PE(
氯
化聚
乙
烯
)在
PV
C/C的
PE关系
共
混物
中
的
分散
状
态
与
共混
时
间
9i2K25K
共聚、共混改性效果
180
50
20
0
5
4
60
0
0
拉伸强度/MPa
共
烯
采聚
用得采
丁到用
二高氯
烯抗化
与冲聚
苯聚乙
乙苯烯
烯乙与
抗冲击
100
80
o一抗冲击强度
●一拉伸强度
△一断裂伸长率
A
O
o
O
△
1
9
聚氯基
氯乙体
乙烯的
烯韧抗
共性冲倍。
混体强
得，度
到都提
硬将高
聚使几
强度/(km2)
60
40
△
20
倍至几十
为十分成熟的塑料增韧技术，由此开发出一大批新型材料，产生巨大
经济效益。
CPE用量/份
CPE用量对PVC/CPE共混物力学
性能的影响
橡胶增韧塑料已发展
图8-35
断裂伸长率(%(
填充、复合改性效果
在热固性树脂及脆性高分子材料中添加纤维状填料，也