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2022

改性塑料增韌的原理(lǐ)何在?如何理(lǐ)解增韌必先增容?

作(zuò)者:

　　如今，改性塑料在國(guó)民(mín)生活中(zhōng)扮演的角色越來越重要，尤其在汽車(chē)、家電(diàn)等領域發揮着不可(kě)替代的作(zuò)用(yòng)。而對于門類衆多(duō)的改性塑料技(jì )術而言，塑料增韌技(jì )術一直被學(xué)術和工(gōng)業界研究和關注，因為(wèi)材料的韌性往往對産(chǎn)品的應用(yòng)起着決定性的影響。本文(wén)将為(wèi)大家解答(dá)有(yǒu)關塑料增韌方面的問題，如:韌性如何測試與評估?塑料增韌的原理(lǐ)何在?常用(yòng)的增韌劑有(yǒu)哪些?塑料都有(yǒu)哪些增韌方法?如何理(lǐ)解增韌必先增容?

　　一、塑料韌性的性能(néng)表征

　　1、剛性越大材料越不容易發生形變，韌性越大則越容易發生形變

　　韌性與剛性相對，是反映物(wù)體(tǐ)形變難易程度的一個屬性，剛性越大材料越不容易發生形變，韌性越大則越容易發生形變。通常，剛性越大，材料的硬度、拉伸強度、拉伸模量(楊氏模量)、彎曲強度、彎曲模量均較大;反之，韌性越大，斷裂伸長(cháng)率和沖擊強度就越大。沖擊強度表現為(wèi)樣條或制件承受沖擊的強度，通常泛指樣條在産(chǎn)生破裂前所吸收的能(néng)量。沖擊強度随樣條形态、試驗方法及試樣條件表現不同的值，因此不能(néng)歸為(wèi)材料的基本性質(zhì)。

　　2、不同的沖擊試驗方法所得到的結果是不能(néng)進行比較的

　　沖擊試驗的方法很(hěn)多(duō)，依據試驗溫度分(fēn):有(yǒu)常溫沖擊、低溫沖擊和高溫沖擊三種;依據試樣受力狀态，可(kě)分(fēn)為(wèi)彎曲沖擊-簡支梁和懸臂梁沖擊、拉伸沖擊、扭轉沖擊和剪切沖擊;依據采用(yòng)的能(néng)量和沖擊次數，可(kě)分(fēn)為(wèi)大能(néng)量的一次沖擊和小(xiǎo)能(néng)量的多(duō)次沖擊試驗。不同材料或不同用(yòng)途可(kě)選擇不同的沖擊試驗方法，并得到不同的結果，這些結果是不能(néng)進行比較的。

　　二、塑料增韌機理(lǐ)及影響因素

　　1、銀紋-剪切帶理(lǐ)論

　　在橡膠增韌塑料的共混體(tǐ)系中(zhōng)，橡膠顆粒的作(zuò)用(yòng)主要有(yǒu)兩個方面:一方面，作(zuò)為(wèi)應力集中(zhōng)的中(zhōng)心，誘發基體(tǐ)産(chǎn)生大量的銀紋和剪切帶;另一方面，控制銀紋的發展使銀紋及時終止而不緻發展成破壞性的裂紋。

　　銀紋末端的應力場可(kě)以誘發剪切帶而使銀紋終止。當銀紋擴展到剪切帶時也會阻止銀紋的發展。在材料受到應力作(zuò)用(yòng)時大量的銀紋和剪切帶的産(chǎn)生和發展要消耗大量的能(néng)量，從而使得材料的韌性提高。銀紋化宏觀表現為(wèi)應力白發現象，而剪切帶則與細頸産(chǎn)生相關，其在不同塑料基體(tǐ)中(zhōng)表現不同。

　　例如，HIPS基體(tǐ)韌性較小(xiǎo)，銀紋化，應力發白，銀紋化體(tǐ)積增加，橫向尺寸基本不變，拉伸無細頸;增韌PVC，基體(tǐ)韌性大，屈服主要由剪切帶造成，有(yǒu)細頸，無應力發白;HIPS/PPO，銀紋、剪切帶都占有(yǒu)相當比例，細頸和應力發白現象同時産(chǎn)生。

　　2、影響塑料增韌效果的因素主要有(yǒu)三點

　　(1)基體(tǐ)樹脂的特性

　　研究表明，提高基體(tǐ)樹脂的韌性有(yǒu)利于提高增韌塑料的增韌效果，提高基體(tǐ)樹脂的韌性可(kě)通過以下途徑實現:

　　增大基體(tǐ)樹脂的分(fēn)子量，使分(fēn)子量分(fēn)布變得窄小(xiǎo);通過控制是否結晶以及結晶度、晶體(tǐ)尺寸和晶型等提高韌性。例如，PP中(zhōng)加入成核劑提高結晶速率，細化晶粒，從而提高斷裂韌性。

　　(2)增韌劑的特性和用(yòng)量

　　增韌劑分(fēn)散相粒徑的影響--對于彈性體(tǐ)增韌塑料，基體(tǐ)樹脂的特性不同，彈性體(tǐ)分(fēn)散相粒徑的值也不相同。例如，HIPS中(zhōng)橡膠粒徑值為(wèi)0.8-1.3μm，ABS粒徑為(wèi)0.3μm左右，PVC改性的ABS其粒徑為(wèi)0.1μm左右。增韌劑用(yòng)量的影響--增韌劑的加入量存在一個值，這與粒子間距參數有(yǒu)關;增韌劑玻璃化轉變溫度的影響--一般彈性體(tǐ)的玻璃化溫度越低，增韌效果越好;增韌劑與基體(tǐ)樹脂界面強度的影響--界面粘結強度對增韌效果的影響不同體(tǐ)系有(yǒu)所不同;彈性體(tǐ)增韌劑結構的影響--與彈性體(tǐ)類型、交聯度等有(yǒu)關。

　　(3)兩相間的結合力

　　兩相間具(jù)備良好的結合力，可(kě)以使得應力發生時可(kě)以在相間進行有(yǒu)效的傳遞從而消耗更多(duō)的能(néng)量，宏觀上塑料的綜合性能(néng)就越好，其中(zhōng)尤以沖擊強度的改善顯著。通常這種結合力可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)兩相之間的相互作(zuò)用(yòng)力，接枝共聚和嵌段共聚就是典型的增加兩相結合力的方法，不同的是它們通過化學(xué)合成的方法形成了化學(xué)鍵，如接枝共聚物(wù)HIPS、ABS，嵌段共聚物(wù)SBS、聚氨酯。

　　對于增韌劑增韌塑料而言，屬于物(wù)理(lǐ)共混的方法，但是其原理(lǐ)是一樣的。理(lǐ)想的共混體(tǐ)系應是兩組分(fēn)既部分(fēn)相容又(yòu)各自成相，相間存在一界面層，在界面層中(zhōng)兩種聚合物(wù)的分(fēn)子鏈相互擴散，有(yǒu)明顯的濃度梯度，通過增大共混組分(fēn)間的相容性，使其具(jù)備良好的結合力，進而增強擴散使界面彌散，加大界面層的厚度。而這，即是塑料增韌亦是制備高分(fēn)子合金的關鍵技(jì )術之所在--高分(fēn)子相容技(jì )術!

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