不同密度的硬质泡沫聚氨酯断裂分析

聚氨酯发泡VOC 改善方法

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。

实际案例：

开裂

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