Impacto izod - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Para muchas aplicaciones, la resistencia del material a la carga de choque es una propiedad importante. Aquí nos encontramos, al contrario de la sección anterior, en el lado muy corto de la escala de tiempo. Para la resistencia al impacto, la resistencia a la tracción a corto plazo, así como la tensión máxima, juegan un papel importante; la resistencia al impacto es, de hecho, la energía necesaria para la ruptura a una alta tasa de deformación. Es muy difícil caracterizar la resistencia al impacto de manera precisa y única. En la mayoría de los casos, la resistencia al impacto se determina con la ayuda de una prueba de impacto estándar, en la que una barra de prueba es golpeada por un martillo que cae, después de lo cual se mide la energía restante del martillo. Muy a menudo se ha mecanizado una muesca en la barra de prueba. La concentración de tensión alrededor de la punta de esta muesca hace que la fractura se inicie en una ubicación bien definida y no en grietas o inhomogenias superficiales arbitrarias. Además, la tasa de deformación es, en la punta de la muesca, mucho más alta que el valor promedio en la barra de prueba, por lo que el experimento se lleva a cabo en una escala de tiempo más corta. Sobre la base de la equivalencia de temperatura y tiempo, esto significa que el valor encontrado pertenece a una temperatura más baja, donde el material es, en general, más frágil; la muesca obliga más o menos al material a fallar de una manera quebradiza, de modo que la prueba de impacto con muescas proporciona una mejor indicación del comportamiento del material en condiciones extremas.

Las tensiones internas por enfriamiento y contracción tienen un efecto significativo en la resistencia al impacto. La orientación de la cadena lo convierte en un material anisotrópico: la fuerza de impacto en la dirección de orientación aumenta, pero disminuye en la dirección transversal. En la mayoría de los casos, los refuerzos de refuerzo conducen a una disminución de la resistencia al impacto, aunque en algunos casos, particularmente con polímeros muy frágiles o a bajas temperaturas, las fibras de vidrio pueden causar un aumento. Los polímeros vítreos son, en su mayor parte, frágiles (por ejemplo, PS), a menos que haya una transición secundaria por debajo de la temperatura ambiente; Un buen ejemplo es la PC, que muestra una fuerza de impacto muy alta. Por qué esa transición, aún por debajo de la temperatura de funcionamiento, todavía está activa, puede explicarse por la equivalencia tiempo-temperatura: la escala de tiempo en condiciones de impacto es muy corta. Los polímeros semicristalinos, como el PE y el PP, son resistentes a temperaturas superiores a Tg, aunque para LDPE (Tg ≈ –110 ° C) el límite crítico de temperatura es aproximadamente la temperatura ambiente; aquí también la equivalencia tiempo-temperatura juega un papel importante. Bajo Tg, los polímeros semicristalinos tienen una baja resistencia al impacto (a menos que ocurran transiciones secundarias). La resistencia al impacto de los polímeros frágiles a menudo se mejora mediante la incorporación de pequeñas partículas de caucho, mediante mezcla o copolimerización (por ejemplo, copolímero de PP). Finalmente, debe tenerse en cuenta que la resistencia al impacto también depende de la longitud de la cadena, en particular de la masa molar numérica promedio - Mn (el número de extremos de la cadena es el factor dominante).