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1、聚合物增韧方法及增韧机理ZHANJIE2001,22(3)*聚合物增韧方法及增韧机理陈立新蓝立文王汝敏(西北工业大学化工系,西安市710072)摘要探讨了聚合物增韧方法及增韧机理,为材料的研制与开发提供新的思路和准则。关键词增韧机理聚合物TougheningmechanismandmethodsofpolymerChenLixinLanLiwenWangRumin(Dept.ofChemicalEngineering,NorthwestUniversity,Xi
2、an710072)AbstractThetougheningmechanismandmethodsofpolymerarediscussedindifferentaspects.Somenewideasandprinciplesarealsoprovidedforthedevelopmentofmaterials.KeywordsTougheningMechanismPolymer1前言增韧机理必须能够从材料微观结构出发对一些实验聚合物增韧一直是高分子材料科学研究的重要现象做出解释和相应的预测。内容。最早采用弹性体来增韧聚合物,
3、如通过橡胶(1)微裂纹理论[8]增韧苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)树脂,制备了性1956年,Mert在解释HIPS拉伸过程中体积能优良的ABS工程塑料;通过液体端羧基丁腈橡胶膨胀和应力发白现象时,首次提出橡胶增韧塑料理[1]论微裂纹理论。认为共混材料在形变过程中,(CTBN)增韧环氧;端氨基丁腈(ATBN)增韧BM[2],提高了树脂的断裂韧性。但在提高韧性的基体内部产生大量的微裂纹,橡胶粒子横跨于微裂同时,却使刚度、强度和使用温度大幅度降低。自纹的上下2表面之间,阻止微裂纹进一步扩展成裂20世纪80年代中期,人们开始讨论研究采用非弹纹。该
4、理论将注意力集中在橡胶分散相本身,而忽性体代替橡胶增韧聚合物的新思路[3~6],先后获得视了裂纹周围基体的损伤在断裂过程中的作用。后[9]了PC/ABS、PC/AS、PP/ABS刚性有机粒子增韧体来,Newman计算了拉伸断裂过程中所耗散的断系,以及热塑性树脂(PEI,PH,PES等)贯穿于热固裂能量仅占总能量的10%,这说明微裂纹理论并没有真正揭示橡胶增韧的本质原因。性树脂(EP,BMI)网络中的增韧体系。但增韧效果(2)多重银纹理论受到分散相在基体中的分散质量和二者形成的界面[10]1965年Bucknall根据观察到HIPS断裂过层
5、状况的影响。90年代初期又出现了用新型高分子材料热致性液晶聚合物来增韧热固性树脂。程中基体产生大量的银纹所提出的多重银纹理论指出:由于塑料与橡胶两相的泊松比不同,导致材料受值得指出的是少量的热致性液晶聚合物的存在,与冲击时,应力场不再均匀,橡胶粒子起到应力集中的强韧的热塑性树脂相比,用量相当于热塑性树脂的25%~30%就可得到同样的增韧效果[7]。作用,应力集中使橡胶粒子表面,尤其是其赤道附近具有诱发银纹的能力,银纹沿最大主应变平面生长;但银纹前锋处的应力集中低于临界值或遇到另一橡2橡胶增韧机理收稿日期:2000-07-0321橡
6、胶增韧塑料机理作者简介:陈立新女,1966年生,博士、讲师,已发表论文20余所有橡胶增韧塑料的机理都是围绕断裂过程中篇。*先进复合材料国防科技重点实验室基金资助。能量的耗散途径及橡胶分散相的作用展开的,同时,!22!综述粘接2001,22(3)胶粒子时,银纹即会终止,防止银纹发展成为裂纹而途径,在国内首次提出了填充增强、增韧的新途径。使材料断裂,从而达到增韧效果。无机粒子能否增强,与它在基体中的分散有关。当实质上银纹是由高分子微纤和空穴组成。通过无机粒子均匀而个别地分散
7、在基体中,无论无机粒实验测定银纹的微力学性质,已经对银纹上的应力子与基体树脂是否有良好的界面结合,都会产生明分布建立了以下3个模型:Knight模型、V-H模型显的增韧效果。无机粒子在树脂中的分散程度与无[11]和Kramer模型,目前Kramer模型较好地符合实机粒子的比表面积、表面自由能、表面极性、树脂的验的测定值,已广泛为人们所接受。通过对银纹本表面极性、无机粒子与树脂之间的化学作用、树脂的身应力分布的研究,有助于对银纹的引发、扩展、控熔体粘度等有关。因此,要获得均匀分散的复合材制和终止过程的理解。料,要求无机粒子和树脂的表面自由能及
8、极性要匹(3)剪切屈服理论配,它们之间的相互作用要小,树脂的粘度也要[12][15]Newman等通过研究拉伸ABS试样中橡胶小。粒子的形变特征,提出了橡胶增韧作用来源于基质的
