机械性能

机械性能

东丽PBT树脂TORAYCON™在一般条件下成型时,其结晶度在35~45%之间,相比其他的结晶性树脂,成型条件对机械性能的影响很低。而且由于吸水率极低,也无需考虑因吸水而造成的机械性能变化。

Ⅰ. 拉伸特性

东丽PBT树脂TORAYCON™1401X06的断裂伸长率在常温下可达到300%,且具有高韧性。
东丽PBT树脂TORAYCON™是耐热性出色的树脂,但和其他的热塑性树脂一样,拉伸特性会受到环境温度的影响。图1表示了1401X06和1101G-30拉伸强度与温度的关联性,图2表示了1401X06拉伸强度、断裂伸长率,拉伸速率三者之间的关系。而诸如1101G-30这样的玻璃纤维强化品种,虽然表现出较高的机械性能,但断裂伸长率只有3~5%。

  • 图1拉伸强度的温度依赖性 图1拉伸强度与温度的关联性
  • 图2 1401Xq6的应变速度依赖性 拉伸强度、断裂伸长率与拉伸速率的关联性(1401X06)

Ⅱ. 弯曲特性

东丽PBT树脂TORAYCON™的弯曲特性和其他热塑性树脂一样会受到环境温度的影响。
图3为弯曲强度的温度依赖性。图4为弯曲模量的温度依赖性。

  • 图3弯曲强度的温度依赖性。 图3弯曲强度的温度依赖性。
  • 图4弯曲拉伸率的温度依赖性。 图4弯曲拉伸率的温度依赖性。

1101G-30在130℃时的弯曲强度为95MPa,弯曲模量约为3.5GPa,即使在高温下也具有优异的机械性能。

Ⅲ. 冲击强度

东丽PBT树脂TORAYCON™是同样具有优异冲击强度的树脂。表2中列出了各品名的冲击强度。
悬臂梁缺口冲击强度相比其他工程塑料说不上高,但从更加实用的耐冲击性的判断标准,落锤冲击强度方面来看是非常高的,譬如是聚甲醛树脂的40倍以上。

表2 东丽PBT树脂TORAYCON™的冲击强度
项目 单位 非强化 玻璃纤维强化
1401X06 聚甲醛 1101G-30
拉伸冲击强度 a) kJ/m2 310 260 -
落锤冲击强度 b) N·m 17 0.4 0.4
悬臂梁冲击强度        
无缺口 c) kJ/m2 NB - 6.5
有缺口 d) J/m 50 60 80

a)ASTM D1822 S型哑铃 1/8"厚
b)40mmφ、22mm t的圆板、落锤前端5mmR
c)1/8"厚
d)1/2"厚

图5表示了冲击强度与温度的关联性。东丽PBT树脂TORAYCON™即使在低温下也保持着良好的冲击强度。

图5冲击强度与温度的关联性

图5冲击强度与温度的关联性

Ⅳ. 耐蠕变特性

图6拉伸蠕变曲线

图6拉伸蠕变曲线

应力的状态下长时间使用的话,会出现蠕变破坏以及蠕变变形问题。
图6表示东丽PBT树脂TORAYCON™的拉伸蠕变。
东丽PBT树脂TORAYCON™是耐蠕变性良好的树脂,但特别在高温,高应力下使用的话,选择玻璃纤维强化品种(1011G-30)较为合适。

Ⅴ. 耐疲劳度

图7疲劳曲线

图7疲劳曲线

东丽PBT树脂TORAYCON™是有着出色耐疲劳度的树脂。耐疲劳度(悬臂梁弯曲疲劳试验)如图7所示。
与认为是热塑性树脂中有着最佳耐疲劳度的聚甲醛树脂相比, 非强化品种1401X06的耐疲劳度更加优异。
重复107 次试验后1401X06的疲劳强度为30MPa,1101G-30为45MPa。

Ⅵ. 耐摩擦,磨耗特性

东丽PBT树脂TORAYCON™是有着出色耐摩擦,磨耗特性的树脂。与聚甲醛树脂的比较结果如表3所示。

表3东丽PBT树脂TORAYCON™的耐摩擦,磨耗特性
项目 单位 非强化 玻璃纤维强化
1401X06 聚甲醛 1101G-30
泰伯磨损量 a)   mg/1000循环 10 14 23
P V 値 V=23m/min MPa·m/min 20 23 -
  V= 5m/min   25 - 36
动摩擦系数 b) P=0.3MPa
V=23m/min
  0.26 0.30 0.35
  P=1MPa
V=10m/min
  0.30 0.35 -
固定摩耗量 b) P=1MPa
V=23m/min
mg/(h·cm2) 0.50 0.57 -
  P=2MPa
V= 5m/min
  0.80 0.80 -
比磨耗量 c) V=23m/min m3/(kg·m) 0.01 0.12 -
  V= 5m/min   2.0 3.6 -

a) ASTM DIO44,车轮CS-17负荷1000 g
b) 铃木式摩耗试验机,无润滑,对比材料 S45C
c) 大越式摩耗试验机,板车3.7kg,行驶距离100m

Ⅶ. 耐候性

东丽PBT树脂TORAYCON™能较好地耐紫外线劣化。图8~12为1401X06,1101G-30的加速耐候试验和室外暴露试验的测试结果。
1401X06,1101G-30是受室外暴露影响而引起物性降低程度小以及尺寸变化小的树脂,尤其是试用用途中如若需长时间被阳光直射,那和其他树脂一样,我们建议对白色或者黑色进行着色。

  • 图8户外暴露引起的物性变化(其1) 图8户外暴露引起的物性变化(其1)
  • 图9户外暴露引起的物性变化(其2) 图9户外暴露引起的物性变化(其2)
  • 图10室外暴露引起的吸水率变化 图10室外暴露引起的吸水率变化
  • 图11 1401X06的耐候性(阳光耐气候试验箱照射) 图11 1401X06的耐候性
    (阳光耐气候试验箱照射)
  • 图12 1101G-30耐候性(阳光耐气候试验箱照射)

    图12 1101G-30耐候性(阳光耐气候试验箱照射)

Ⅷ. 耐热循环性

表4,5表示东丽PBT树脂TORAYCON™的耐热循环性。
1401X06和1101G-30物性降低程度及尺寸变化少,耐热循环性优异。
正如将在稍后解释的那样,需注意东丽PBT树脂TORAYCON™一般在热水中长时间使用的情况。
但是,正如表4,5中的冷热循环试验结果所示那样,间歇性或者短时间置于热水中的话是可以使用的。

表4 东丽PBT树脂TORAYCON™的热循环测试(Ⅰ)a) (Ⅰ)
项目 单位 1401X06 1101G-30
试验前 15循环 30循环 試験前 15循环 30循环
拉伸强度 MPa 56 50 49 140 130 130
拉伸断裂伸长 % 300 280 270 4.2 3.8 3.8

a) 1循环、室温(1h) →沸水 (1h) →室温 (1h)

表5 东丽PBT树脂TORAYCON™的热循环测试a) (Ⅱ)
项目 单位 1401X06 1101G-30
试验前 试验后 试验前 试验后
拉伸强度 MPa 56 52 140 136
拉伸断裂伸长 % 310 300 4.0 3.6
冲击强度无缺口 b) kJ/m2 NB NB 65 55
吸水率 % - 0.29 - 0.21
尺寸增加率 % - -0.12 - -0.01

a) 热循环条件
沸水(2h) →0℃水(2h)以3次循环为一个周期
b) 试验片 1/2"厚