Vliv modifikací plněním a lehčením na elastické vlastnosti termoplastů

7.2.2 Vliv modifikací plněním a lehčením na elastické vlastnosti termoplastů

Ing. Miloš Sova, CSc.

Plněné termoplasty se řadí mezi částicové kompozity s polymerními matricemi. Jsou sice nehomogenními látkami, ale charakteristický rozměr nehomogenit, tj. velikost částic plniva, je dostatečně malý ve srovnání s charakteristickými rozměry výrobku (tloušťkami stěn). Jejich mechanické chování lze tak popisovat makroskopickými, resp. statistickými, materiálovými charakteristikami. Výsledné - efektivní - elastické vlastnosti částicového kompozitu závisejí na fyzikálních vlastnostech složek a na geometrii struktury. Ta je dána těmito parametry:

- objemovou koncentrací plniva,

- tvarem částic plniva,

- velikostí a distribucí velikostí částic,

- orientací částic,

- koncentrační distribucí částic.

Částice kulového tvaru (skleněné mikrokuličky), resp. tvaru blízkého kulovému (mikromleté minerální plnivo), jsou částicemi tzv. jednoparametrickými. Termoplasty plněné tímto typem plniva vykazují izotropii mechanického chování. Modul pružnosti vzrůstá s objemovou koncentrací plniva, Poissonovo číslo vykazuje pokles. Rovněž efektivní koeficient teplotní roztažnosti klesá se zvyšujícím se stupněm plnění.

Lehčené termoplasty lze pokládat za zvláštní případ částicového kompozitu s prázdnými inkluzemi. Modul lehčeného plastu klesá výrazně se stupněm lehčení. Tento pokles lze kvalifikovaně odhadovat vztahem

E_f ≈ E_m (1 - c)²,

kde E_m je modul pružnosti nelehčeného plastu, c je objemové zastoupení prázdných inkluzí.

Termoplasty plněné krátkými vlákny se svou podstatou liší od kompozitních systémů s jednoparametrickými částicemi plniva. Rozdíl spočívá ve značné štíhlosti krátkých vláken, tj. poměru jejich délky a průměru. Čím vyšší je štíhlost částic plniva, tím větší měrou se na výsledných užitných vlastnostech materiálu podílí vliv jejich orientace.…