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      改性塑料增韌技術(shù)之詳解

      改性塑料增韌技術(shù)之詳解!非常全面如今,改性塑料在國民生活中扮演的角色越來(lái)越重要,尤其在汽車(chē)、家電等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。而對于門(mén)類(lèi)眾多的改性塑料技術(shù)而言,塑料增韌技術(shù)一直被學(xué)術(shù)和工業(yè)界研究和關(guān)注,因為材料的韌性往往對產(chǎn)品的應用起著(zhù)決定性的影響。本文,將為大家解答有關(guān)塑料增韌的幾個(gè)問(wèn)題:

      一、塑料韌性的性能表征——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(gè)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(cháng)率和沖擊強度就越大。沖擊強度表現為樣條或制件承受沖擊的強度,通常泛指樣條在產(chǎn)生破裂前所吸收的能量。沖擊強度隨樣條形態(tài)、試驗方法及試樣條件表現不同的值,因此不能歸為材料的基本性質(zhì)?;貜?ldquo;增韌”,查看更多 ——不同的沖擊試驗方法所得到的結果是不能進(jìn)行比較的

      沖擊試驗的方法很多,依據試驗溫度分:有常溫沖擊、低溫沖擊和高溫沖擊三種;依據試樣受力狀態(tài),可分為彎曲沖擊-簡(jiǎn)支梁和懸臂梁沖擊、拉伸沖擊、扭轉沖擊和剪切沖擊;依據采用的能量和沖擊次數,可分為大能量的一次沖擊和小能量的多次沖擊試驗。不同材料或不同用途可選擇不同的沖擊試驗方法,并得到不同的結果,這些結果是不能進(jìn)行比較的?;貜?ldquo;助劑”或“增韌”,可查看更多相關(guān)文章

      二、塑料增韌機理及影響因素

      【1】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(gè)方面:

       一方面,作為應力集中的中心,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(shí)終止而不致發(fā)展成破壞性的裂紋。

      銀紋末端的應力場(chǎng)可以誘發(fā)剪切帶而使銀紋終止。當銀紋擴展到剪切帶時(shí)也會(huì )阻止銀紋的發(fā)展。在材料受到應力作用時(shí)大量的銀紋和剪切帶的產(chǎn)生和發(fā)展要消耗大量的能量,從而使得材料的韌性提高。銀紋化宏觀(guān)表現為應力白發(fā)現象,而剪切帶則與細頸產(chǎn)生相關(guān),其在不同塑料基體中表現不同。

      例如,HIPS基體韌性較小,銀紋化,應力發(fā)白,銀紋化體積增加,橫向尺寸基本不變,拉伸無(wú)細頸;增韌PVC,基體韌性大,屈服主要由剪切帶造成,有細頸,無(wú)應力發(fā)白;HIPS/PPO,銀紋、剪切帶都占有相當比例,細頸和應力發(fā)白現象同時(shí)產(chǎn)生。

      【2】影響塑料增韌效果的因素主要有三點(diǎn)

      基體樹(shù)脂的特性

      研究表明,提高基體樹(shù)脂的韌性有利于提高增韌塑料的增韌效果,提高基體樹(shù)脂的韌性可通過(guò)以下途徑實(shí)現:

      增大基體樹(shù)脂的分子量,使分子量分布變得窄??;

      通過(guò)控制是否結晶以及結晶度、晶體尺寸和晶型等提高韌性。例如,PP中加入成核劑提高結晶速率,細化晶粒,從而提高斷裂韌性。

      增韌劑的特性和用量

      A. 增韌劑分散相粒徑的影響——對于彈性體增韌塑料,基體樹(shù)脂的特性不同,彈性體分散相粒徑的佳值也不相同。例如,HIPS中橡膠粒徑佳值為0.8-1.3μm,ABS佳粒徑為0.3μm左右,PVC改性的ABS其佳粒徑為0.1μm左右。

      B. 增韌劑用量的影響——增韌劑的加入量存在一個(gè)佳值,這與粒子間距參數有關(guān);

      C. 增韌劑玻璃化轉變溫度的影響——一般彈性體的玻璃化溫度越低,增韌效果越好;

      D. 增韌劑與基體樹(shù)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系有所不同;

      E. 彈性體增韌劑結構的影響——與彈性體類(lèi)型、交聯(lián)度等有關(guān)。

      兩相間的結合力

      兩相間具備良好的結合力,可以使得應力發(fā)生時(shí)可以在相間進(jìn)行有效的傳遞從而消耗更多的能量,宏觀(guān)上塑料的綜合性能就越好,其中尤以沖擊強度的改善顯著(zhù)。通常這種結合力可以理解為兩相之間的相互作用力,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(guò)化學(xué)合成的方法形成了化學(xué)鍵,如接枝共聚物HIPS、ABS,嵌段共聚物SBS、聚氨酯。

      對于增韌劑增韌塑料而言,屬于物理共混的方法,但是其原理是一樣的。理想的共混體系應是兩組分既部分相容又各自成相,相間存在一界面層,在界面層中兩種聚合物的分子鏈相互擴散,有明顯的濃度梯度,通過(guò)增大共混組分間的相容性,使其具備良好的結合力,進(jìn)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子合金的關(guān)鍵技術(shù)之所在——高分子相容技術(shù)!

      如果您想了解更多塑料的增韌方面的知識

      三、塑料增韌劑有哪些?如何劃分?

      【1】塑料常用的增韌劑如何劃分

      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(shù)脂的增韌改性;

      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(shù)脂增韌,用于聚酯類(lèi)、聚酰胺類(lèi)等含有極性官能團的聚合物增韌時(shí)需加入相容劑;

      3. 核-殼共聚物及反應型三元共聚物增韌:ACR(丙烯酸酯類(lèi))、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

      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;

      5. 其它方式增韌:納米粒子增韌(如納米CaCO3)、沙林樹(shù)脂(杜邦金屬離聚物)增韌等;

      【2】在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,改性塑料的增韌大概分以下情況:

      a、合成樹(shù)脂本身韌性不足,需要提高韌性以滿(mǎn)足使用需求,如GPPS、均聚PP等;

      b、大幅度提高塑料的韌性,實(shí)現超韌化、低溫環(huán)境長(cháng)期使用的要求,如超韌尼龍;

      c、對樹(shù)脂進(jìn)行了填充、阻燃等改性后引起了材料的性能下降,此時(shí)必須進(jìn)行有效的增韌。

      通用塑料一般都是通過(guò)自由基加成聚合而得,分子主鏈及側鏈不含極性基團,增韌時(shí)添加橡膠粒子及彈性體粒子即可獲得較好的增韌效果;而工程塑料一般是由縮合聚合而得,分子鏈的側鏈或端基含有極性基團,增韌時(shí)可通過(guò)加入官能團化的橡膠或彈性體粒子較高的韌性?;貜?ldquo;助劑”,可查看更多相關(guān)文章

      常用樹(shù)脂的增韌劑種類(lèi)

      樹(shù)脂  

      常用增韌劑

      目前增韌改性常用增韌劑

      (增韌效果好)

      聚烯烴

      NR、EPR、EPDM、SBS、SEBS、EVA    

      POE、EPDM

      PVC    

      NBR、MBS、CPE、TPU、ABS、ACR    

      CPE、ACR

      ABS    

      CPE、ACR、高膠粉    

      高膠粉

      PC    

      MBS、含硅丙烯酸酯橡膠  

      MBS

      PBT/PET  

      E-GMA、EPDM-GMA、POE-GMA、核-殼型共聚物、離聚體    

      POE-GMA、E-MA-GMA

      PA  

      NBR、EPDM、SBS、SEBS與POE及其對應接枝共聚物


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