兩種夾心材料PVC和SAN性能對比分析研究

張 旭

(東方電氣(天津)風電葉片工程有限公司 天津300480)

聚氯乙烯泡沫(PVC)具有很好的靜力動力性能，兼具良好韌性和柔性，能吸收消化巨大的沖擊能量，抗沖擊性能好[1，2]，但是價格較昂貴。聚苯乙烯丙烯腈泡沫(SAN)的性能和線性 PVC泡沫相似，具有良好的延伸率和韌性[3]，適合用于抗沖擊要求高的部位。為了更好地了解 PVC與 SAN這兩種夾心材料的性能差別，本文對這兩種樣品進行了對比測試。

1 試驗內容

1.1 主要試驗材料及設備

聚氯乙烯泡沫(PVC)，DIAB；聚苯乙烯丙烯腈(SAN)，固瑞特；萬能試驗機，Zwick Z100。

1.2 試驗方案

夾心材料性能測試主要包括以下3方面，通過試驗結果對比來評定PVC和SAN泡沫的性能差異。

①兩種夾心材料的密度。

②兩種夾心材料的剪切強度和剪切模量。

③兩種夾心材料的壓縮強度和壓縮模量。

1.3 環境條件

相對濕度54%，溫度25℃。

2 結果與分析

2.1 密度

密度測試按照 GB/T 6343—1995《泡沫塑料和橡膠 表觀(體積)密度的測定》[4]的規定進行。結果如表 1、表2所示，可以看出 SAN泡沫要比PVC泡沫密度大，在應用過程中可能會造成葉片超重，從密度方面來看，不能滿足生產應用的要求。

2.2 剪切強度與剪切模量

剪切強度與剪切模量測試按照ASTMC273/C273M—2016《夾層心材剪切特性的標準試驗方法》[5]的規定進行。葉片設計要求：夾心材料的剪切強度fτ＞0.6MPa；剪切模量Gf＞15MPa；剪切伸長率fδ＞4%。測試結果見表3、表4。

表1 SAN泡沫密度測試結果Tab.1 SAN foam density test results

表2 PVC泡沫密度測試結果Tab.2 PVC foam density test results

從表3和表4可以看出，這兩種夾心材料的剪切強度、剪切模量、剪切斷裂延伸率均符合設計要求，SAN泡沫的剪切性能優于PVC泡沫。

表3 SAN泡沫剪切性能測試結果Tab.3 Test results of SAN foam shear properties

表4 PVC泡沫剪切性能測試結果Tab.4 Test results of PVC foam shear properties

2.3 壓縮強度與壓縮模量

壓縮強度與壓縮模量測試按照 GB/T 8813—2008《硬質泡沫塑料 壓縮性能的測定》[6]的規定進行。葉片設計要求：夾心材料的壓縮強度cσ＞0.65MPa；壓縮模量Ec＞48MPa。

從表5和表6可以看出，這兩種夾心材料的壓縮強度、壓縮模量均符合設計要求，但是 SAN的壓縮性能要差于PVC的壓縮性能。

表5 SAN泡沫壓縮性能測試結果Tab.5 SAN foam compression test results

表6 PVC泡沫壓縮性能測試結果Tab.6 PVC foam compression test results

3 結 論

綜上可以得出如下結論：

①在密度方面，SAN夾心材料密度大于 PVC夾心材料密度，可能會造成葉片超重。

②在剪切強度和剪切模量方面，兩種材料均達到設計要求，SAN泡沫在剪切方面性能偏高，但壓縮性能差于PVC泡沫。

③從密度和力學性能總體來看，SAN泡沫的性能要稍差于PVC泡沫，暫不建議用于葉片制造。