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(转)设计一个评价材料性能技术含量的公式
发布时间:2008/6/23 16:06:56   点击次数:2412次 打印本页面 返回

(转)设计一个评价材料性能技术含量的公式

在做PP矿物质填充改性方面的工作中,总感觉到当材料的几个性能一起要求的时候难度比较大,当几个性能都要求比较高的时候就尤其难了,这不否认个人 水平的问题,但是我觉得一个材料配方设计难度是可以从这些性能的综合考虑后计算出来的,比如高刚高韧高流动的三高材料,要设计一个配方得到这样高的指标要 求,开发难度要大一些,那么我们能不能够用一套公式来表征一个材料的开发所蕴含的技术含量呢(A)?

有了这样的一个技术含量A的值,就可以对一个材料的性价比有一个数据性的描述。

  • 我是这么考虑的,主要从以下几个角度考虑:
    刚 性:拉伸强度TS,断裂伸长率TE,弯曲强度FS,弯曲模量FM,在这四个指标中,选择TS和FM参与计算,原因是强度方面TS比FS难做到,所以用TS 比用FS更能够体现机械强度方面的难度,TE变化太大,不便于评价,FS和FM一般是变化趋势一致的,并且FM更好的表征材料的刚性,所以选用FM表征材 料的刚性;
  • 韧性:悬臂梁冲击强度(缺口,ASTM标准测试,J/m做单位,如果使用Kj/m2做单位,按照1Kj/m2=10J/m折算)ImpactStrength(姑且简写为IS),表征材料的冲击韧性;
  • 熔体流动性:熔融指数MI;

技术含量值A=k1*TS+k2*FM+k3*IS+k4*MI
其中k1,k2,k3,k4的取值应该是常数(否则就无法比较了),但是如何定值大家来提提建议吧,相当如各个性能指标的重要度权值。


一种简单的取值方法:
k1=1,k2=0.01,k3=0.1,k4=1
A=TS+FM/100+IS/10+MI

当然这个公式核算出的数据如果要进行比较需要建立在一致的测试方法上和同类材料之间的比较。

此外还有当TS,FM,IS,MI这四项都在同类产品中属较高的话,就是三高材料了,必然技术含量比较高的。

所以这四个基本项出现一个特别突出,其他性能很垃圾的时候,技术含量还需要再考虑的,比如添加一个辅助公式。

当然还有当只有MI非常突出(100),但是TS,FM,IS都小的时候A值需要修正的。

还有什么需要修正的,大家来提阿。


项目

K7726

K8303

T30S

EP300R

AW564

拉伸强度TS

25

25

33

19

26

弯曲模量FM

1000

1000

1200

1000

1100

悬臂量缺口冲击强度IS

220

650

50

230

360

熔融指数MI

35

2

3

40

10

简单计算技术含量A

92

102

53

92

83

这是根据我们测试的几种PP原料的性能指标和核算出的A值,当然这是聚合物,不是共混改性的产物,但是这个A值可以在一定的程度上反映该材料所蕴含的技术含量,即所用该材料进行共混改性时可能会提供的技术含量。



项目 条件 数据
TS 50mm/min 28MPa
TE 50mm/min 40%
FS 10mm/min 44MPa
FM 10mm/min 2700MPa
MFR 230/2.16 15g/10min
ASH 20%
density 1.05g/cm3
HDT 0.45MPa 142.3
shrinkage 0.75%


简支梁缺口冲击强度 - 10Kj/m2
就这个PP料而言(姑且认为简支梁缺口和悬臂梁缺口无差别)

A=28+2700/100+10+15=85

应该不是技术含量很高的,但是在“Ash=20%”的条件下:HDT=142.3和Shrinkage=0.75就比较难做了,所以这些因素也因该作为参考因素的,甚至应该通过某种途径将他们融合到上面的公式中去。


测试了小日本的电饭煲的母本,性能很强啊,要开发对我来说难度很大呢,下面是我测试的性能参数,大家帮我参详一下吧:
拉伸强度 = 32MPa(注:测试拉伸的条件:厚3.2mm宽12.7mm的ASTM标准测试样条,测试速度为50mm/min)
弯曲强度 = 48MPa(注:测试弯曲的条件:厚4mm宽10mm的标准国标样条,测试速度为10mm/min,够快了。)
弯曲模量 = 3200MPa
简支梁缺口冲击强度(23度)= 7.5KJ/m2
灰份(矿物质含量) =22.5%
热变形温度(0.45MPa) =135度
熔融指数(230度/2.16kg) =14g/10min

像上面提到的这个料

A=32+3200/100+7.5+14=85.5

也不能够说是很高的了,不应该说技术含量有多高。

那么到底这个A达到多大才能算技术含量很高呢?


三高PP复合材料
规定材料为PP-B、PP-H,POE,滑石粉,抗氧剂,制备具有下列性能的PP复合材料:
拉伸强度:21MPA
断裂伸长率:300%
弯曲模量:2100MPA
IZOD缺口冲击强度:38 KJ/M2
MFR(2.16KG,230度):26 g/10min
请大家尝试一下。

向老贺提出的这个性能核算:

A=21+2100/100+38+26=106

就可以说是技术含量非常高了,很难用一般的共混方法配配凑凑达到了。

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