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双向拉伸技术对mpp管材各性能的影响
- 2021-03-11-

  一、高的强度和韧性:

  双向拉伸薄壁管技术利用一些工艺和设备,诱导分子链在应力作用下取向,增进了管材的力学性能。本文以mpp管材为例分析一下拉伸取向对其强度与韧性的影响:

  该mpp管的取向前其拉伸强度为35~72MPa,断裂伸长率为1.0%~3.6%,冲击强度为0.25~0.5kJ/m2,但是经过双轴取向后,其拉伸强度、断裂伸长率分别为44~84MPa、8%~18%,冲击强度>3kJ/m2。可以看出,取向后拉伸强度增加了近2倍,断裂伸长率增加了近8倍,冲击强度增加了10倍多。材料不同,拉伸条件不同,管材的力学性能增进程度也不同。有些材料在适合的拉伸条件下,拉伸强度可以增进4~5倍,或者还多。

  一般的管材容易出现径向裂纹,根据内压薄壁筒的轴向应力公式可知,mpp管材所受的周向应力一般是轴向应力的2倍,如果塑料管材的轴向强度大于周向强度,就不利于管材性能的充分利用,使管材的韧性减低。双向拉伸技术不但增进了mpp管的轴向强度,也增进了管材的周向强度,并接近轴向强度的2倍,在周全利用材料性能的同时,由于双向拉伸后管材的直径增加,使分子在环向取向而大大改进了管材的韧度,因而规避了管材出现径向裂纹。增进管材韧性的原因是分子取向后材料产生薄片分层结构,当裂纹在各层通过时由于应力集中减小,从而妨碍了裂纹在各层中的通过,良好的制约了裂纹的扩展。另外,取向后材料的断裂伸长率增加,也相应增加了管材的韧性。

  二、壁厚减小:

  以布袋扩展法的实验室数据为例,mpp管材经过扩展比为1.26的扩展后,其拉伸强度增进了29.66%,由式(1)计算可得,外径为φ25mm的自加强管在满足φ25mm×mm普通管的爆破压力条件下,只要1.57mm的壁厚,管壁减薄了21.5%,管壁面积减小了20.8%,便可省料20.8%。因此可以在保持管材原有液压爆破强度又增加管材拉伸强度的同时,通过减小壁厚来节省原料、减低管材生产成本。取向后的mpp管的质量节省了50%多,而且压力等类越高节省得越多。

  总之,双向拉伸技术除了加强mpp管材的力学性能和减小管材壁厚之外,也使材料的透明度、光洁度、阻透性、热收缩性等得到改良 ,取向方向的光、热、声的传导性增加。