1塑料韌性的性能表征
一. 剛性越大材料越不容易發(fā)生形變,韌性越大則越容易發(fā)生形變。
韌性與剛性相對,是反映物體形變難易程度的一個屬性,剛性越大材料越不容易發(fā)生形變,韌性越大則越容易發(fā)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,斷裂伸長率和沖擊強度就越大。
二. 不同的沖擊試驗方法所得到的結(jié)果是不能進行比較的
沖擊試驗的方法很多,依據(jù)試驗溫度分:有常溫沖擊、低溫沖擊和高溫沖擊三種;不同材料或不同用途可選擇不同的沖擊試驗方法,并得到不同的結(jié)果,這些結(jié)果是不能進行比較的。
2塑料增韌機理及影響因素
一. 銀紋-剪切帶理論
在橡膠增韌塑料的共混體系中,橡膠顆粒的作用主要有兩個方面:一方面,作為應(yīng)力集中的中心,誘發(fā)基體產(chǎn)生大量的銀紋和剪切帶;另一方面,控制銀紋的發(fā)展使銀紋及時終止而不致發(fā)展成破壞性的裂紋。
例如,HIPS基體韌性較小,銀紋化,應(yīng)力發(fā)白,銀紋化體積增加,橫向尺寸基本不變,拉伸無細頸;增韌PVC,基體韌性大,屈服主要由剪切帶造成,有細頸,無應(yīng)力發(fā)白;HIPS/PPO,銀紋、剪切帶都占有相當(dāng)比例,細頸和應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象同時產(chǎn)生。
二. 影響塑料增韌效果的因素
1. 基體樹脂的特性
研究表明,提高基體樹脂的韌性有利于提高增韌塑料的增韌效果,提高基體樹脂的韌性可通過以下途徑實現(xiàn):增大基體樹脂的分子量,使分子量分布變得窄??;通過控制是否結(jié)晶以及結(jié)晶度、晶體尺寸和晶型等提高韌性。例如,PP中加入成核劑提高結(jié)晶速率,細化晶粒,從而提高斷裂韌性。
2. 增韌劑的特性和用量:
1)增韌劑分散相粒徑的影響——對于彈性體增韌塑料,基體樹脂的特性不同,彈性體分散相粒徑的較佳值也不相同。例如,HIPS中橡膠粒徑較佳值為0.8-1.3μm,ABS較佳粒徑為0.3μm左右,PVC改性的ABS其較佳粒徑為0.1μm左右。
2)增韌劑用量的影響——增韌劑的加入量存在一個較佳值,這與粒子間距參數(shù)有關(guān);
3)增韌劑玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響——一般彈性體的玻璃化溫度越低,增韌效果越好;
4)增韌劑與基體樹脂界面強度的影響——界面粘結(jié)強度對增韌效果的影響不同體系有所不同;
5)彈性體增韌劑結(jié)構(gòu)的影響——與彈性體類型、交聯(lián)度等有關(guān)。
3塑料增韌劑有哪些?如何劃分?
一. 塑料常用的增韌劑如何劃分
1.1 橡膠彈性體增韌:EPR(二元乙丙)、EPDM(三元乙丙)、順丁橡膠(BR)、天然橡膠(NR)、異丁烯橡膠(IBR)、丁腈橡膠(NBR)等;適用于所用塑料樹脂的增韌改性;
1.2 熱塑性彈性體增韌:SBS、SEBS、POE、TPO、TPV等;多用于聚烯烴或非極性樹脂增韌,用于聚酯類、聚酰胺類等含有極性官能團的聚合物增韌時需加入相容劑;
1.3 核-殼共聚物及反應(yīng)型三元共聚物增韌:ACR(丙烯酸酯類)、MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PTW(乙烯-丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物)、E-MA-GMA(乙烯-丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物)等;多用于工程塑料以及耐高溫高分子合金增韌
1.4 高韌性塑料共混增韌:PP/PA、PP/ABS、PA/ABS、HIPS/PPO、PPS/PA、 PC/ABS、 PC/PBT等;高分子合金技術(shù)是制備高韌性工程塑料的重要途徑;
1.5 其它方式增韌:納米粒子增韌(如納米CaCO3)、沙林樹脂(杜邦金屬離聚物)增韌等。
4塑料增韌關(guān)鍵在于增容
前面提到的幾類接枝共聚物作為增韌劑時,都會與基體產(chǎn)生強烈的相互作用,例如:
1. 帶環(huán)氧官能團型增韌機理:環(huán)氧基團開環(huán)后與聚合物端羥基、羧基或胺基發(fā)生加成反應(yīng);
2. 核殼型增韌機理:外層官能團與組分充分相容,橡膠起到增韌效果;
3. 離聚體型增韌機理:借助金屬離子與高分子鏈的羧酸根之間的絡(luò)合作用形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從而起到增韌的作用。
實際上,如果把增韌劑看作一類聚合物,就可以把這種增容原理延伸到所有的高分子共混物中。如下表,工業(yè)上制備有用的聚合物共混物時,反應(yīng)性增容是我們必須要運用的技術(shù),此時增韌劑就有了不一樣的意義,“增韌相容劑”,“界面乳化劑”的稱謂就顯得格外形象。
5結(jié)語
綜上所述,塑料增韌無論對于結(jié)晶性塑料還是無定形塑料同等重要,而從通用塑料、工程塑料到特種工程塑料其耐熱性逐漸提高,成本價格也不斷攀升,這樣就對增韌劑的耐熱性、耐老化性等提出了更高的要求,同時也是對塑料改性增韌技術(shù)一次大的考驗,而較重要的也是較關(guān)鍵的一條就是和基體及組分保持良好的相容性。