弹性模量

弹性模量定义

“弹性模量”的一般定义是：单向应力状态下应力除以该方向的应变，弹性体受到一个外界的作用力，会发生形状的改变（称为“形变”）。弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个统称，表示方法可以是“杨氏模量”、“体积模量”等。材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“

模量：是材料在受力状态下应力与应变之比。相应于不同的受力状态，有不同的称谓。例如，拉伸模量（E）；剪切模量（G）；体积模量（K）；纵向压缩量（L）等。该词由拉丁语“小量度”演化而来。原来专指材料在弹性极限内的一个力学参数。故在不加任何定冠词时往往就认为指弹性模量，即应力与应变之比是一常数。该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。

应变与弹性模量计算公式

1、线应变

对一根细杆施加一个拉力F，这个拉力除以杆的截面积S，称为“线应力”，杆的伸长量dL除以原长L，称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L)

2、积应变

对弹性体施加一个整体的压强p，这个压强称为“体积应力”，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V)

在不易引起混淆时，一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量，即正弹性模量。

单位：E（弹性模量）兆帕（MPa）

3、剪切应变：

弹性模量对材料学的意义

对一块弹性体施加一个侧向的力f（通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度a称为“剪切应变”，相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a

弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。

凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等，金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。

但是总体来说，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理(纤维组织)、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小，温度、加载速率等外在因素对其影响也不大，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。

常用材料的弹性模量

1、双向拉伸薄膜

作为表层基材,PET的弹性模量Z高，其次是BOPP,再次是消光OPP，而 BOPA在干燥条件时有良好的弹性模量（接近于PET薄膜），但受潮后挺度不足（弹性模量大幅降低，印刷套印困难）。同时，PET膜的热稳定性Z好，其次 是BOPP，再次消光OPP，由于消光OPP膜的弹性模量相对较低，同时热稳定性又较差，印刷冷却收卷后的回缩率较大，在夏季印刷收卷后易容易出现反粘现 象，所以印刷消光OPP时张力要调整得略小，干燥温度适当降低。

2、热封层基材的弹性模量

在热封层基材中CPP的挺性是Z好的，PE膜相对较差，同时CPP的热稳定性远高于PE薄膜，因而LDPE薄膜的多色套印非常困难，需要配方调整提高其弹性模量及耐热稳定性。

对 复合过程来说，Z关键的是两贴合薄膜的张力匹配问题，也就是说复合后两层膜的回缩率要尽量一致，不然，轻则卷曲，重则产生遂道现象。例如，消光OPP干复 铝箔，铝箔可以认为是不收缩 ，而消光OPP薄膜在加载复合张力的情况下经过50-80℃的烘箱，由于其弹性模量及耐热性都较PET及普通OPP差，因而松掉张力后的回缩率也会大一 些，一般消光膜复合时张力要小干燥温度也要低一些。

PE薄膜的弹性模量远小于CPP薄膜，且耐热性又差，作为内层膜贴合时如果张力偏大，那么贴合松掉张力后回缩率很大（热鼓温度通常60-70℃），通常干式复合的PE膜放卷张力控制原则是在走膜平整的情况下将张力放到Z小。

我们通常采用对下机膜划十字架的方法来检测复合张力匹配情况，但有时下机膜是平整的，但经过50-55℃的熟化后仍有明显的向PE膜一侧的卷曲现象，这是 PE膜在熟化温度作用下产生的热收缩所致。通过张力控制及降低熟化温度，有利于减轻PE复合膜的内卷现象，这也是无溶剂复合膜的平整度有明显改善的原因吧。

另外，挺性好的薄膜弹性模量大,如果其厚度增加,则挺性明显递增,相当于厚度的三次方。