银纹
机械工程领域术语
银纹现象是聚合物在张应力作用下,于材料某些薄弱部位出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向,以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现微细凹槽或“裂纹”的现象。
物理特性
银纹现象是高聚物在溶剂、紫外光、机械力和内应力等作用下引起的形同微裂纹状的缺陷,光线照射下呈现银白色光泽。长度可达100nm,厚约1~10nm。由银纹质(高度取向的高分子微纤)和空洞组成,银纹质在空洞中连接银纹边,大的微纤直径约20~30nm,小的约10nm,空洞约占银纹体积的40%~50%。银纹质具有一定的力学强度和黏弹性,因此能承受一定的负荷。而且在玻璃化温度以上能自行消失,称为自愈合。
银纹和裂纹极相似,不同之处在于裂纹中间是空的,银纹中间的空洞中有银纹质相连。银纹发展变粗,银纹质断裂,即成裂纹。银纹的出现和发展,使材料的机械性能迅速变差。塑料件成型后,在胶料流动的方向上出现银色的条纹。这是由于原料粒子干燥程度不够或者在注塑过程中胶料热稳定不强造成的。抗银纹性是塑料抵抗银纹出现和增长的能力,是塑料的重要性能指标之一。
产生
聚合物在张应力作用下,于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向,以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现的微细凹槽或“裂纹”的现象。银纹为聚合物所特有,通常出现于非晶态聚合物中,如PS,PMMA,PC,聚砜等。但在某些结晶聚合物中(如PP、聚4-甲基-1-戊烯等)也有发现。
生成原因
树脂分解物产生气体
树脂属于化学物质,因此会随着温度的增加而逐渐分解。树脂温度越高,分解就越多,银纹也就越容易出现。
卷入空气
如果螺杆转速过快,背压偏低,则卷入正在塑化的树脂中的空气量就会增多。其结果是成型品表面出现条纹状气泡,并容易形成银纹。
预干燥不足
如果材料的预干燥不足,水分和树脂中原有的气体成分就会被原封不动地带入成型品,从而容易形成银纹。
不同材料的混入
如果因清洗不足等原因,导致与原来的树脂不同的成分混入,而且该树脂的温度的偏低,有时便会产生气体并诱发银纹。
机理
在聚合物中,银纹的生长有两种形式,即银纹尖端的向前拓展和银纹宽度的增加。此外,银纹凹陷深度随银纹宽度线性增加,当其深度达到一平台值后就停止增加。
长期以来,Argon等提出并发展的基于Taylor弯月面不稳定机理的银纹尖端向前生长规律已被广泛接受。该理论认为,银纹尖端存在着一个楔形区域,区域里的聚合物由于应变软化和塑性形变而形成一种类流体层,银纹尖端就是在这个类流体层中不稳定指进。这一模型已在许多聚合物材料中获得证实。模型所预示的尖端应力集中程度以及银纹内部空洞间距与实验基本相符。
宽度增加有两种可能的机理:一种是银纹微纤的蠕变,另一种是材料本体/银纹界面软化层中未银纹化的物质被逐渐转变成微纤。尽管有些研究认为银纹微纤的蠕变是主要得,但近期的研究表明,对应力银纹的增宽仅考虑蠕变是不够的,界面软化层的转入可能是更主要的机理。
区别
银纹和裂纹极相似,不同之处在于裂纹中间是空的,银纹中间的空洞中有银纹质相连。银纹发展变粗,银纹质断裂,即成裂纹。银纹的出现和发展,使材料的机械性能迅速变差。塑料件成型后,在胶料流动的方向上出现银色的条纹。这是由于原料粒子干燥程度不够或者在注塑过程中胶料热稳定不强造成的。抗银纹性是塑料抵抗银纹出现和增长的能力,是塑料的重要性能指标之一。
参考资料
最新修订时间:2022-11-30 17:55
目录
概述
物理特性
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