Въведение
Пластмасовата пяна е лека и има отлични термични изолационни и ударопоглъщащи свойства, тъй като вътрешността на материала съдържа множество кухини. На от друга страна, якостта на пластмасовата пяна е по-ниска от тази на на материалите, които не са пяна, тъй като обемът на пластмасата за единица обем е по-малък. Добавяне на влакна или други подсилващи материали материали е една от техниките за постигане на задоволителни резултати. в материалите, при които разпенването се използва за придаване на леко тегло и топлоизолационни свойства. Въпреки че стъклените и въглеродните влакна често се използват като подсилващи материали, изследванията и разработките, при които се използва целулоза нановлакна (наричани по-нататък CNF) като материал с високо съдържание на Напоследък се наблюдава напредък в производството на нови материали с високи характеристики. Целулозата, състояща се основно от вещества като растителни стените на клетките и памука, е най-разпространената въглехидрат на Земята и отдавна се използва като суровина за производство на хартия и памучни влакна. Напоследък CNF с по-висока функционалност, реализирана чрез дефибриране на целулозата до на нано ниво, привлече интерес. Като растителен източник материал, CNF има слабо въздействие върху околната среда, а също така има редица желани свойства, включително ниска линейно разширение, газови бариери, и прозрачност. В сравнение с материалите от черни метали, CNF тежи само 1/5 от теглото си, но има висока специфична якост, като е 5 пъти по-здрава от стоманата, и здравина, равна или по-голяма от тази на конвенционалните материали могат да бъдат реализирани чрез комбиниране на CNF с пластмаси и каучук. Поради това CNF привлича интерес като нов материал след въглеродните влакна. В тази статия е представено триточково изпитване на огъване с използване на устройство за измерване на деформацията и скоростта на изпитване в в съответствие с JIS K 7171, което обикновено се използва в за оценка на якостта на пластмасите, и сравнява разликите в якостта на огъване с/без CNF и с/без разпенване.
Образци
полиетилен с висока плътност (наричан по-долу HDPE). Изпитваните образци *1 са изготвени чрез добавяне на 5 % CNF към HDPE като матрична пластмаса. За да се изследват разликите във вътрешното състояние, преди изпитванията е извършено вътрешно наблюдение на образците с микрофокусна рентгенова компютърна система inspeXio SMX- 100CT. На фиг. 1 са показани компютърни томографски изображения на образците, на които кухините се появяват като черни области. Няма голяма разлика между непенената пластмаса без CNF (①) и непенената пластмаса, подсилена с CNF ( ②). При разпенените пластмаси е установено, че в пластмасата, подсилена с CNF (④), съществуват по-фини кухини в равномерно разпръснато състояние, отколкото в пластмасата без CNF. По този начин се допуска възможността CNF да възпрепятства растежа и коалесценцията на кухините.
*1 Екземплярите са предоставени от Общинския институт за индустриални технологии и култура в Киото, местна административна агенция.
Измервателна система
На фиг. 2 е показано състоянието на изпитването, а в таблица 1 показва условията на изпитването. След измерване на огъването модула на еластичност, скоростта на изпитване се променя в за да се измери ефикасно якостта на огъване. За прецизно измерване на деформацията на на образците, изпитването се извършва с помощта на дефлектометър при измерванията на преместването.
Резултати от тестовете
На фиг. 3 са показани резултатите от теста. С подсилената с CNF пластмаси (②, ④) се наблюдава крехко разрушаване, както се вижда от рязкото намаляване на изпитвателната сила след достигане на максималната якост. Пластмасите без CNF ( ① , ③ ) показват дуктилно поведение, при което силата на изпитване намалява постепенно. В таблица 2 са обобщени резултатите от изпитването за всички образци. Модулът на еластичност при огъване е изчислен от наклона на деформацията при огъване от 0,05 % до 0,25 %. Сравнявайки стойностите на HDPE без CNF (①, ③) и подсилената с CNF пластмаса ( ② , ④ ), CNF показва по-високи стойности както за модула на еластичност при огъване, така и за якостта на огъване. Освен това при сравняване на коефициентите на вариация на на якостта на огъване на HDPE пластмасова пяна (③ ) и подсилена с CNF пластмасова пяна (④), се установи, че вариацията на пластмасовата пяна, подсилена с CNF, е по-малка.
Заключение
-
Беше възможно да се увеличи модулът на огъване на
на еластичност и якост на огъване на пластмасата чрез добавяне на CNF.
В допълнение към подобряването на тези свойства, в случая
на пластмасовата пяна е установено също, че стабилната пластмаса
пяна, например без вариации в празнотата
е възможно чрез добавяне на CNF.
Въпреки че са необходими различни видове оценки за
прилагането на композитни материали с CNF към членовете,
оценката на якостта е един от ключовите елементи. В това проучване
деформацията на образците може да се измери с
висока точност, тъй като е използван дефлектометър.
Точната оценка на механичните свойства на
материали, съдържащи CNF, е възможно чрез използване на
измервателните системи на Shimadzu.
English 
German 
Czech 
Slovak 
Bulgarian 
Romanian 