聚合物共混改性7.ppt

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1、聚合物共混物的性能（2）1、橡胶的增韧机理①能量的直接吸收理论②次级转变温度理论③屈服膨胀理论④裂纹核心理论⑤银纹－剪切带理论能量的直接吸收理论该理论是1956年Merz等提出的相当直观的想法。Merz等认为，当试样受到冲击时会产生裂纹。这时橡胶颗粒跨跃裂纹两岸，裂纹要发展就必须拉伸橡胶颗粒，因而吸收大量能量，提高了材料的冲击强度，如图所示。这无疑是韧性增加的—个原因，然而并非主要原因。这种机理所吸收的能量不超过冲击能的1/10。此外，该理论也不能解释其他一些增韧现象，例如气泡以及小玻璃珠之类的分散颗粒有时也有明显的增韧效应。橡胶增韧塑料的破裂过程(1),(

2、2),(3)表示裂纹的发展过程次级转变温度理论这种理论由Nielsen提出用以解释橡胶增韧的原因。Nielsen指出，聚合物的韧性往往与次级转变温度有关。例如聚碳酸酯、聚甲醛等，都有－40℃以下的低温转变峰，因而都有较高的冲击强度。在橡胶增韧塑料中，橡胶的Tg即相当于一个很强的次级转变峰，韧性的增加与这种次级转变峰有关。然而，PP0并无明显的低温次级转变峰，冲击强度却较高；某些聚合物，如聚甲基丙烯酸环己酯，虽有明显的低温峰，冲击强度却甚低。所以作为普遍规律这种理论并不成立。屈服膨胀理论此理论是Newman和Strella在1965年首先提出的，他们发现橡胶增

3、韧塑料的高冲击强度主要来源于很大的屈服形变值。Newman等认为，增韧塑料之所以具有很大的屈服形变值是由于膨胀活化的缘故。橡胶颗粒在其周围的树脂相中产生了静张力，引起体积膨胀，增加了自由体积，从而使基体的Tg下降。这样就使基体能发生很大的塑性形变，提高材料的韧性。橡胶颗粒产生静张应力场的概念无疑是正确的。前面曾提到，橡胶颗粒的应力集中作用以及橡胶颗粒与基体热胀系数的差别会在材料内部产生静张应力。但是这种静张应力的作用是不大可能足以使材料产生如此大的屈服形变。所以静张力虽可对基体的形变产生一定程度的活化作用，但是并非增韧的主要机理。而且该理论没有解释剪切屈服时

4、常常伴随的应力发白现象。裂纹核心理论1960年Schmitt提出的，他认为橡胶颗粒充作应力集中点，产生了大量小裂纹而不是少数大裂纹(大裂纹有时亦称为裂缝)。扩展大量的小裂纹比扩展少数大裂纹需较多的能量。同时，大量小裂纹的应力场相互干扰，减弱了裂纹发展的前沿应力，从而会导致裂纹的终止。Schmitt认为，应力发白现象就是由于形成大量小裂纹的原因。该理论有三个主要缺点，第一，未能将裂纹和银纹加以区别。第二，该理论只强调了橡胶颗粒诱发小裂纹的作用而未能允分考虑橡胶颗粒终止裂纹的作用；第三，该理论忽视了基体树脂特性的影响。因此这一理论有很大的片面性。尽管如此．该理论

5、关于应力集中和诱发小裂纹这一思想对增韧理论的发展有很大的推动和启发作用。银纹－剪切带理论Bucknall等在1970年提出，是当前普遍接受的理论。这是基于橡胶增韧塑料的韧性不但与橡胶相有关，而且与树脂连续相的特性有关。增韧的主要原因是银纹或剪切带的大量产生和银纹与剪切带的相互作用。橡胶粒子的第一个重要作用就是充当应力集中中心，诱发大量银纹或剪切带。第二个重要的作用：控制银纹的发展并使银纹及时终止而不致发展成破坏性的裂纹。除了终止银纹之外，橡胶粒子和剪切带还能阻滞、转向并终止已经存在的小裂纹的发展。银纹尖端的应力场可诱发剪切带的产生，而剪切带也可阻止银纹的进一

6、步发展。大量银纹或剪切带的产生和发展需要耗散大量能量，因而可显著提高材料的冲击强度。此理论的特点是，既考虑了橡胶粒子的作用，也考虑了树脂连续相性能的影响。同时，不但考虑了橡胶粒子引发银纹和剪切带的功用，而且还考虑到了它终止银纹发展的效能。此外，这一理论还明确指出银纹的双重功能：银纹的产生和发展消耗大量能量从而可提高材料的破裂能；另一方面，银纹又是产生裂纹并导致材料破坏的先导。因此，在考虑增韧作用时，不但需要研究诱发银纹的因素，还需研究终止银纹的因素。再者，剪切带的形成是增韧的另一个重要因素。剪切带不仅是消耗能量的因素而且还是终止银纹的重要因素。实验事实HIP

7、S等增韧塑料，基体韧性较小，屈服形变基本上是银纹化的结果，所以有明显的应力发白现象。由于银纹化伴随体积的增加，而横向尺寸基本不变，所以拉伸时无细颈出现。基体韧性很大的增韧塑料，如增韧PVC，屈服形变主要是剪切带造成的，所以在屈服形变过程中有细颈而无明显的应力发白现象。对于中间情况，例如HIPS／PPO共混物，银纹和剪切带都占相当的比例，所以细颈及应力发白现象同时产生。橡胶颗粒大小有一最适宜的尺寸。这是由于橡胶颗粒太小时起不到终止银纹的作用，使冲击强度下降。橡胶颗粒太大时，虽终止银纹的效果较好，但这时橡胶相与连续相的接触面积下降过多，诱导银纹的数目减少，结果也

8、使冲击强度减小。所以存在粒径的最佳值。2、影响橡胶增