高密度聚乙烯的拉伸性能，包括加工工艺、厚度、温度和应变速率的影响
早上好，睡不着了，看一篇文章，这是美国的一位学者在期刊《聚合物》，名称；Tensile Behavior of High-Density PolyethyleneIncluding the Effects of Processing Technique,Thickness, Temperature, and Strain Rate上发表的
顺便把里面内容摘录一下；
1.研究选择了-40℃、23℃（室温）、53℃和82℃作为试验温度。在所有条件下均测定了试样的拉伸性能，包括弹性模量、屈服强度和极限拉伸强度。结果表明，拉伸性能随温度升高而显著降低，而弹性模量和极限拉伸强度则随应变速率的增加呈线性增长。
2.在23℃下，注塑成型试样的厚度对拉伸性能有显著影响，而压缩成型试样在23℃和82℃下均未观察到厚度效应。
3.聚乙烯是世界上使用量最大的聚合物。与其他聚合物相比，聚乙烯具有韧性好、耐磨、抗冲击、吸水率低（接近于零）、成本低、可回收等优异特性。
4.根据聚乙烯分子的密度和结晶度，聚乙烯主要分为三种等级：低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。高密度聚乙烯（HDPE）具有高刚性、高强度和优异的抗蠕变性能。全球对高密度聚乙烯（HDPE）树脂的需求持续增长，从1990年的1190万吨增长到2017年的4390万吨，年均增长率为3.3%。
5.结晶度会影响半结晶聚合物（例如高密度聚乙烯）的力学性能。高密度聚乙烯的力学性能和形态变化也显著依赖于形变方向与分子和晶体排列的关系[ 6 ]。屈服应力和片层厚度与结晶度成正比，并随结晶度指数线性增加。
6.通常会在共挤出的多层结构中引入阻隔层，以最大限度地降低聚乙烯的渗透性。例如，在由多层高密度聚乙烯（HDPE）结构制成的汽车燃油箱中，会使用厚度为总厚度2%至5%的阻隔层来降低汽油的渗透性。
7.由于加工条件的影响，聚合物的力学性能可能沿成型方向发生变化，这是由于聚合物链的排列或分子取向所致。聚合物链可以平行或垂直于树脂流动的主方向排列。这种聚合物链的双轴取向可以通过吹塑成型或吹膜挤出工艺实现。
8.采用注塑成型工艺制备的纯高密度聚乙烯（HDPE）在两个垂直方向上的拉伸性能略有不同。沿熔体流动方向和垂直于熔体流动方向的平均拉伸强度和弹性模量的最大差异分别为0.4 MPa（约2%）和185 MPa（约19%）。注塑成型过程中，熔融聚合物受到的剪切力可能导致分子链的排列。这种机械变形会在流动方向上形成规整的结构。
9.温度对聚合物的力学性能起着重要作用
图 ( a ) 弹性模量、( b ) 屈服强度和 ( c ) 极限抗拉强度随温度在三种不同应变速率下的变化。
10.随着测试温度的升高，所有材料（包括原生料、再生料和层压料）无论采用何种加工工艺，其拉伸性能均呈指数级下降。与 53 至 82 °C 的温度下降相比，-40 至 23 °C 温度升高时拉伸性能的下降更为显著，这是因为温度更接近 HDPE 的熔体温度（约 130 °C）。随着温度升高，非晶相中聚合物链之间的二级（物理）键断裂，导致拉伸性能下降。82 °C 时显著的伸长率归因于非晶相中连接分子的更高流动性和断裂。
11.由于半结晶聚合物同时包含结晶相和非晶相，如果应变速率低于层状结构（结晶相），则分子链无法解缠结，刚度和强度增加。另一方面，如果应变速率足够低，使得结晶分子链解缠结，则刚度和强度降低。如图6a所示，在恒温条件下，弹性模量和极限拉伸强度随应变速率的增加而增加；而在恒定应变速率下，拉伸性能随温度的升高而降低。从图 6a可以看出，增加变形速率的影响与降低测试温度的影响类似。
12.无论是压缩成型还是注塑成型的高密度聚乙烯，均未观察到拉伸性能的各向异性效应。
13.加工工艺和厚度对高密度聚乙烯（HDPE）的拉伸性能有协同影响。采用压缩成型工艺时，厚度对HDPE的拉伸性能没有影响；而采用注塑成型工艺时，厚度从2毫米增加到4毫米，弹性模量增加了23%，极限拉伸强度降低了21%。
14.再生研磨后的HDPE弹性模量和极限拉伸强度略有提高。然而，无论采用何种加工工艺，厚度为4 mm的原始HDPE、再生HDPE和层压HDPE这三种材料在拉伸性能方面均未观察到显著差异。
15.应力-应变曲线受温度影响显著。无论试样厚度如何，随着温度升高，拉伸强度和弹性模量均呈指数级下降。弹性模量和极限拉伸强度随应变速率的增加呈线性增长。然而，极限拉伸强度下的应变却随应变速率的增加而降低。。
16.屈服强度和弹性模量与极限拉伸强度呈线性相关，与材料（原生、再生或层压 HDPE）、制造工艺（压缩成型、注塑成型或吹塑成型）、厚度（1、2 或 4 毫米）、温度（-40、23、53 和 82 °C）和应变速率无关。
