聚氨酯弹性体的机械强度高,表现在杨氏模量、撕裂强度和承载能力等方面。
杨氏模量和拉伸强度
在弹性限度内,拉伸应力与形变之比叫做杨氏模量(E)或称为弹性模量。如Vulcollan30,硬度为邵尔D42,2.5%伸长时的拉伸应力为2.25MPa,则其杨氏模量为:
聚氨酯弹性体和其他弹性体一样,只有在低伸长时(约2.5%)才遵循虎克定理。但是它的杨氏模量要比其他弹性体高得多。以德国Bayer公司开发的Vulcollan聚氨酯弹性体系列产品为例(见下表),对于硬度为65A的材料,弹性限度下的伸长率约为5%,杨氏模量约为5MPa。对于硬度为70D的材料,上述数据则分别为2%和600MPa。拉伸强度超过弹性限度,特别是动载荷,是造成永久变形的原因。聚氨酯弹性体一般不应在伸长率高于25%的状态下使用。
硬度 |
材质 |
杨氏模量
/MPa |
σ0.1
/MPa |
εσ0.1
/% |
σ1.0
/MPa |
εσ1.0
/% |
εR
/% |
绍尔A |
绍尔D |
65 |
17 |
Vulcollan18/40 |
5 |
0.23 |
4.7 |
0.5 |
11 |
600 |
80 |
27 |
Vulcollan18 |
20 |
0.68 |
3.5 |
1.4 |
8 |
650 |
90 |
37 |
Vulcollan25 |
60 |
1.7 |
2.7 |
3 |
6 |
600 |
93 |
42 |
Vulcollan30 |
90 |
2.25 |
2.5 |
3.8 |
5 |
450 |
95 |
52 |
Vulcollan40 |
200 |
4.4 |
2.3 |
7 |
4.5 |
400 |
96 |
57 |
Vulcollan50 |
300 |
6 |
2.1 |
9.2 |
4.2 |
400 |
|
64 |
Vulcollan60 |
410 |
8 |
2 |
17.5 |
4 |
350 |
|
68 |
Vulcollan70 |
530 |
9.8 |
1.9 |
15 |
3.8 |
250 |
|
70 |
Vulcollan80 |
600 |
11 |
1.9 |
16.5 |
3.7 |
150 |
下图表示各种材料的杨氏模量与拉伸强度,不难看出,聚氨酯弹性体的杨氏模量范围遍及橡胶与塑料。范围之宽,其他材料无可比拟。
各种材料的杨氏模量与拉伸强度(1bf/m2=6894.76Pa)
1-橡胶;2-聚氨酯弹性体;3-聚乙烯;4-聚四氟乙烯;5-线型聚氨酯;6-尼龙;7-聚碳酸酯;8-聚丙烯酸酯;9-硬质聚氯乙烯;10-钢纸板;11-玻璃钢;12铝合金;13钢