增韌技術(shù)大解析之改性尼龍
增韌技術(shù)大解析之
改性尼龍:
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。沖擊強度表現(xiàn)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(xiàn)不同的值,因此不能歸為材料的基本性質(zhì)。
——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;依據(jù)試樣受力狀態(tài),可分為彎曲沖擊-簡支梁和懸臂梁沖擊、拉伸沖擊、扭轉(zhuǎn)沖擊和剪切沖擊;依據(jù)采用的能量和沖擊次數(shù),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(jié)果,這些結(jié)果是不能進行比較的。
二、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。
銀紋末端的應力場可以誘發(fā)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(fā)展。在材料受到應力作用時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。銀紋化宏觀表現(xiàn)為應力白發(fā)現(xiàn)象,而剪切帶則與細頸產(chǎn)生相關,其在不同塑料基體中表現(xiàn)不同。
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。沖擊強度表現(xiàn)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(xiàn)不同的值,因此不能歸為材料的基本性質(zhì)。
——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;依據(jù)試樣受力狀態(tài),可分為彎曲沖擊-簡支梁和懸臂梁沖擊、拉伸沖擊、扭轉(zhuǎn)沖擊和剪切沖擊;依據(jù)采用的能量和沖擊次數(shù),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(jié)果,這些結(jié)果是不能進行比較的。
二、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。
銀紋末端的應力場可以誘發(fā)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(fā)展。在材料受到應力作用時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。銀紋化宏觀表現(xiàn)為應力白發(fā)現(xiàn)象,而剪切帶則與細頸產(chǎn)生相關,其在不同塑料基體中表現(xiàn)不同。
三、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、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;
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;
3、核-殼共聚物及反應型三元共聚物增韌: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;
4、高韌性塑料共混增韌:PP/PA
改性尼龍、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)、沙林樹脂(杜邦金屬離聚物)增韌等;
(二)在實際的工業(yè)生產(chǎn)中,改性塑料的增韌大概分以下情況:
1、合成樹脂本身韌性不足,需要提高韌性以滿足使用需求,如GPPS、均聚PP等;
2、大幅度提高塑料的韌性,實現(xiàn)超韌化、低溫環(huán)境長期使用的要求,如超韌尼龍;
3、對樹脂進行了填充、阻燃等改性后引起了材料的性能下降,此時必須進行有效的增韌。
通用塑料一般都是通過自由基加成聚合而得,分子主鏈及側(cè)鏈不含極性基團,增韌時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(cè)鏈或端基含有極性基團,增韌時可通過加入官能團化的橡膠或彈性體粒子較高的韌性。