超高分子量聚乙烯管材性能检测之剪切性能

作者： admin 来源：发布时间：2015-01-14

超高分子量聚乙烯管材的剪切性能是其力学性能中的重要特性，也是浆体输送材料的质量控制和应用设计的重要参考目标。剪切性能试验的类型较多，按受力形式分为单面拉伸剪切、单面压缩剪切、双面压缩剪切和纯剪切等；按试样方向分为平行板面剪切和垂直板面剪切；对胶接材料有单搭接剪切和双搭接剪切；而对于复合材料又有短梁剪切等。其中，拉伸剪切多适用于胶接材料；单面和双面压缩剪切适用于层压材料和取向材料；短梁剪切适用于各种纤维材料和层压材料；而纯剪切试验则多适用于诸如POM、PC等均质材料和层压材料。采用不同的剪切试验方法，测得的结果有很大的不同。以下介绍关于测定超高分子量聚乙烯管材的剪切试验方法：

1、穿孔剪切试验穿孔剪切法属于纯双面压缩剪切试验方法。此法作用于超高分子量聚乙烯管材的剪切力矩较小，剪切力作用比较平衡和均匀，没有旋转倾向，纯双面剪切所受附加力的影响很小，因而试验结果的误差也比较小，因而试验结果的误差也比较小。在对于穿孔剪切法中，剪切应力的定义是指试验过程中任一时刻施加于试样的剪切负荷除以受剪切面积的值。剪切强度是指在剪切应力作用下，超高分子量聚乙烯管承受的最大剪切应力。屈服剪切强度是指在剪切负荷—变形曲线上，负荷不随变形增加的第一个点的剪切应力。原理：穿孔式剪切试验是采用圆形穿孔器，用穿孔剪切的方式测定试样的剪切强度。试验时将穿孔器插入试样的圆孔中，并用垫片和螺帽固定，然后组装压膜的上下部分，均匀地拧紧螺栓以固定模块与支撑垫中的试样，通过穿孔器将剪切负荷施加于试样。

2、冲压式剪切强度测定法对超高分子量聚乙烯管材试样在垂直方向施加剪切应力并使其发生剪切，称为：冲压剪切。抵抗由冲压式剪切而生产剪切应力的能力称为冲压式剪切强度。对于模压生产的超高分子量聚乙烯板材，该量也称作断纹剪切强度。原理：测定断纹剪切强度时，使用圆柱冲头剪切夹具，使宽度一定的矩形杆状试样沿着厚度方向两边同时受剪，以此进行测量。实验时，将试样放入剪切夹具的底座中，装上上压板，拧紧上压盖，确保试样与其接触的上压块及底座之间没有间隙，最后按上圆柱冲头。将安装好试样的剪切夹具放在试验机上操作。

通过山东东方管业有限公司对剪切强度试验的理解和不同几次的对比讨论，得出对超高分子量聚乙烯管剪切强度的一部分结论：由于超高分子量聚乙烯管材在成型加工过程中总是表面首先冷却，形成表面冷硬层相对于试样的整体厚度所占比例，厚度较小的比例较大，表里性能较为一致，因此其剪切强度也较高；另外，管材在其制造的过程中，不可避免地会产生一些杂质、气孔、等缺陷，试样越厚，存在的缺陷的概率就越高，在试样受力时就将缺陷处产生应力集中，从而使试样在比预期值低的应力下破坏。相对同一超高分子量聚乙烯管的材料试样随着剪切试验速度的增加，其剪切强度也增大，且标准偏差值也增大，表明数据的分散性加大。因此，在同一材料在不同试验速度下测得的结果不可比，试验必须在规定的统一试验速度下进行，由于高分子材料属于粘弹性材料，其破坏过程是一种松弛过程，只有在较低试验速度下高分子链段才来得及运动；也只有在较低的速度下超高分子量聚乙烯管的缺陷才易暴露，从而真实的反映管材的性能。因此，试验方法规定选用的试验速度为1mm/min。
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