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不同密度的硬质泡沫聚氨酯断裂分析

不同密度的硬质泡沫聚氨酯断裂分析 鑫悦晟华
2021-08-23
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导读:聚氨酯发泡VOC 改善方法不同密度的硬质泡沫聚氨酯断裂分析冷藏库凹凸槽夹心聚氨酯硬泡板拼装系统

● 处暑

清 爱新觉罗·弘历

代谢凭谁测,由来其理常。

天高云影淡,日远树阴长。

池苇何妨白,田禾渐喜黄。

风从西北至,思共捷音飏。

McIntyre等对密度在0.032g/cm3~0.36g/cm3较广泛范围内的硬质聚氨酯泡沫塑料的断裂行为进行了较细致的研究,

并认为低密度下泡沫塑料的失效是应变较大的裂纹尖端附近泡体产生畸变的原因,而相对较高密度的材料失效是由于裂纹尖端前面的泡体间的树脂基体不断被拉断而扩展。可见,不同密度的泡沫塑料的断裂行为存在明显差异。

20210823

聚氨酯发泡VOC 改善方法

不同密度的硬质泡沫聚氨酯断裂分析

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资料来源:【倍特专栏】英国诺福克推出新高密度高性能聚氨酯工具板配方

硬质泡沫聚氨酯材料,特别是高密度的聚氨酯泡沫塑料是广泛应用的结构材料,因此研究其断裂力学行为有着十分重要的意义。

不同密度的硬质泡沫聚氨酯塑料,断口的扫描电镜观察显示,材料的断裂基本上属于脆性断裂,但局部存在明显的塑性形变,这是与材料的有机大分子的特殊结构相关。材料的断裂原因在于材料中相邻泡体互通构成的结构缺陷。根据断裂力学的一般原理,确定了材料断裂韧性的预测的可行方法,并得到实验结果的验证。

McIntyre等对密度在0.032g/cm3~0.36g/cm3较广泛范围内的硬质聚氨酯泡沫塑料的断裂行为进行了较细致的研究,并认为低密度下泡沫塑料的失效是应变较大的裂纹尖端附近泡体产生畸变的原因,而相对较高密度的材料失效是由于裂纹尖端前面的泡体间的树脂基体不断被拉断而扩展。可见,不同密度的泡沫塑料的断裂行为存在明显差异。

从断口来看,材料断裂的原因在于泡体壁受力破损。众所周知,裂纹在应力的作用下,将沿着相对强度较薄弱的方向扩展。由断口形貌可以发现,材料体内的泡体相互连通现象不少。事实上,泡沫塑料中相邻泡体间相互连通是一普遍现象,即使密度达到0.5g/cm3以上,这一现象仍然存在。这些相互连通的泡体的长度不等,但一般表现为相邻的2~5个泡体互通。断面上那些紧密地结合在一起破损的泡体也应是相互连通的泡体。另外还可以看出,断口的形态未表现出明显的形变特征;冲击试样断口在缺口附近的形态,同样未表现出明显的形变特征。

以上观察结果均显现出材料脆性断裂特性。

许多泡体沿受力的垂直面一分为二,泡体破裂。

由于材料中泡体相互连通的地方较多,裂纹的扩展势必是由多处这些相互连通的泡体构成的微裂纹处开始,随着这些扩展的微裂纹相互合并,最终形成断口。所以造成断口局部显现不平滑。

高密度材料断口上,断口表面基体材料有明显的河流状纹路,表明材料具有韧性的一面。而且这些河流状花纹呈放射状,总是由某些相对大的泡体指向周围其它泡体,显示出裂纹扩展过程中的发展趋势。裂纹扩展总是不断地撕裂裂纹尖端较大的泡体,因为泡体本身就相当于材料中的微空洞,裂纹发展会首先撕裂相对较大的泡体壁,如此不断地撕裂和吞并分裂的泡体,产生裂纹扩展。这就很好地解释了Maiti等的观察结果,即硬质泡沫塑料受拉伸时,裂纹以不连续方式扩展。

在断口上相互连通的泡体均呈破损状态,几乎每个破裂的泡体壁上均存在衬度很淡的区域,而且处于泡体壁上分叉微

裂纹的裂纹尖端周围。很显然,这是分叉的微裂纹尖端产生的局部严重塑性变形的区域。

可见,高密度的硬质泡沫聚氨酯材料的断裂特性明显不同于一般有机结构的多晶体,这可能是和有机大分子材料结构的特殊性相关。

聚氨酯泡沫材料由于其物理和化学结构的特殊性,也非简单的均匀介质,所以其断裂力学性能相对于普通材料更为复杂。

硬质泡沫塑料受拉伸直至断裂的行为都是线弹性的

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原文:泉涸,鱼相与处于陆,相呴[xǔ]以湿,相濡以沫,不如相忘于江湖。

——《庄子》

译文:天久旱无雨,河水干涸了。许多鱼被困在河中滩地上,它们亲密地互相依靠着,嘴巴一张一合地吐着唾沫,来润湿它们的身体。在它们看来,与其在干涸的陆地上如此友爱亲情,还不如在江湖水中各自游走、相互忘去。

感悟:当鱼儿相互牵挂,相互怜悯的时候,也就是处境最恶劣的时候。一旦脱离了危险,它们便立即忘记了对方,甚至也就忘记了自己,变回什么也不想,什么也不知的状态。也就完全回归到了自然而然、自由自在的境界。这种境界也是最为舒适,最符合它们真性的。

摘自:每天感悟一句古语(20210823期)

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