断裂伸长率的真正意义

上海北京顺德等

文章来自于塑料产业论坛（）

Hugewave问：（论坛会员）

近日看到相关材料的断裂伸长率觉得有次奇怪之处，但又说不出为什么来，想请各位帮小弟解析一下： 如PPAW564的材料性能：

性能项目 基本性熔体流动速率 能 密度 屈服强度 断裂强度 机械性断裂伸长率 能 弯曲模量 艾氏冲击强度 艾氏冲击强度 试验条件[状态] --- --- --- --- --- --- 23℃ -20℃ 测试方法 ASTM D-1238 ASTM D-1505 ASTM D-638 ASTM D-638 ASTM D-638 ASTM D-790 ASTM D-256 ASTM D-256 9 260 240 250 14,000 9 5 测试数据 数据单位 g/10min g/cm3 kg/cm2 kg/cm2 % kg/cm2 kg-cm/cm kg-cm/cm 其中断裂伸长率250%，低温切口冲击强度5kg-cm/cm，用在洗衣机滚筒里面的，

而用在保险杠的PC/PBT中有高抗冲的，但断裂伸长率却没有那么高。这两种材料中，为什么PP料中的时候要那么高的断裂伸长率，这是为什么的呢PC/PBT中的呢

上海北京顺德答：（论坛站长）

这个问题是个老掉牙的问题，我们论坛曾经讨论过。

冲击强度可以看做单位截面破坏时消耗的能量。撇开面积因素，我们考察能量。能量=力×距离。力是强度因素，就是应力；距离就是形变因素，比如断裂伸长率什么的。这样，一个冲击强度高的材料，它可能是强度因素显著（拉伸强度大），而断裂伸长率中等或小。所以说，一个冲击高的材料，断裂伸长率可能不大。

断裂伸长率是大是小，取决于基体树脂分子链的柔性。象PE、PP的分子链都是柔性分子，断裂伸长率都是500以上，当然如果加入很多粒径细的滑石粉，聚合物分子会受到填料对其构象变化的限制，从而导致伸长率降低至几十个。玻纤增强PP的伸长率常有几个。PC/PBT这种材料，韧性可以较高，也是高抗冲材料，但是PC、PBT都是分子链比较刚性的材料，形变率并不大。所以，冲击强度和断裂伸长率不是简单的正比关系，只有两种材料的结构类似时才可以通过冲击强度比较断裂伸长率。

Xiuhu（论坛版主）：

说断裂伸长率，我觉得用分子量，和聚合度这些表示相关性更加好

面具（论坛会员）：

应该还跟聚集态结构，共混体系的相结构有关

上海北京顺德（论坛站长）：

断裂伸长率与分子量、聚集态、相结构多少也是有关系的，但是从根本上讲，还是与大分子柔性有关。下面以PP为例说明。

①xiuhu说与分子量有关，没错，但是大分子柔性已经考虑了分子量因素，分子量大的分子柔性大。就像一块小的钢板，你很难使其变形，但是大的钢板自己都忽悠忽悠的，这是尺度变大其刚度下降的类比例子。身材苗条的姑娘显得婀娜多姿也是同样道理。

②聚集态也包含在分子柔性里。结晶PP与非晶PP（熔体急冷可得），尽管结晶PP的分子链柔性下降，但是由于其在拉伸时构象变化可逆，仍然可以看成分子柔性相同，这时结晶不结晶不会影响其断裂伸长率的。取向态的PP，如BOPP，断裂伸长率很小，这时它的分子刚性也很大，它绷直了以后缺乏了柔性。多相体系方面，PP与PP＋GF，这两个材料的断裂伸长率有很大差别。你可以说这是聚集态不同造成的，但其本质就是GF限制了PP分子链的运动性，使PP柔性下降。最后说一个非PP体系--PVC。硬PVC没有或很少增塑剂，PVC分子之间范德华力很大，分子链构象受限，分子链柔性差，所以断裂伸长率只有数十个。增塑后的软PVC，则因增塑剂的加入“隔离”了PVC分子链之间的范德华力作用，PVC分子链互相牵制受限的状态被解除（不是完全解除），PVC分子链柔性大大提高，于是断裂伸长率增大到100-500%。这些事例充分说明，无论是基体树脂的聚集态，还是塑料的多相结构，其断裂伸长率的根本影响因素都可以归结为分子链的柔性。

③为什么分子链的柔性会决定断裂伸长率呢因为拉伸变形的过程本质上就是一个“消耗”高分子链柔性（构象变化能力）的过程。

面具（论坛会员）：

有道理，看来柔顺性是不同材料断裂伸长率差异的本质。实际上即使是相同材料，不同样条之间的断裂伸长率也是有波动的，因样条内部有缺陷，应力集中物和内部微裂纹导致材料内部变形集中。