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簡述了影響橡膠粒子增韌塑料的主要因素

在橡膠增韌塑料中,影響沖擊強度的因素可以從三個方面來考慮:基體特性、橡膠相的大小和數量、相間附著力。

(1)樹脂基體的影響提高基體樹脂的分子量和韌性可以提高沖擊強度。基體韌性高的增韌塑料,如ABS增韌PVC。由於銀紋和剪切帶之間的相互作用。橡膠組分的含量有壹個最佳值,如圖4-11所示。

基質樹脂和橡膠相應該具有適度的互溶性。混溶性太小,相間粘合不夠:混溶性太大,橡膠粒子太小,甚至形成均相體系,都不利於沖擊強度的提高,如圖4-12所示。

(2)橡膠含量的影響當橡膠粒徑固定時,在壹定範圍內,橡膠含量增加,橡膠顆粒數量增加,銀紋的起始和終止速率相應增加,有利於材料沖擊強度的提高。同時,橡膠顆粒周圍應力場的相互作用更有利於銀紋的引發和材料沖擊韌性的提高,但橡膠含量越大越好。如前壹節所述,對於韌性較大的基體,橡膠含量通常有壹個最大值。橡膠含量過多不僅會提高材料的韌性,還會影響材料的其他力學性能,如強度、模量等,所以混合料中的橡膠含量通常存在壹個最優值。

(3)橡膠粒徑的影響也有壹個最佳值。最佳值因品種不同而不同,主要取決於基體樹脂的特性。當橡膠顆粒太小時,它們不能阻止龜裂。橡膠粒子過大時,銀紋數量過少,不利於沖擊強度的提高。聚苯乙烯中的銀紋厚度約為0.9~2.8μm,所以HIPS中橡膠粒子的最佳直徑為1~ 10μm+00 μ m,粒徑過小,就會被銀紋“吞噬”,無法阻止銀紋的產生。銀紋的大小因基質而異,所以橡膠的最大粒徑也不同。對於某壹增韌體系,橡膠粒徑存在壹個臨界尺寸,小於這個尺寸。比如HIPS的臨界尺寸是0.8μm,ABS是0.4μm,增韌PVC是0.2 μ m,從這個數據可以看出,塑料基體的韌性越好,臨界尺寸越小。

橡膠顆粒的粒度分布也有影響。因為大顆粒有利於引發銀紋,小顆粒有利於引發剪切帶,所以存在壹個最佳的粒徑分布狀態。

壹般來說,橡膠相的玻璃化轉變溫度越低,增韌效果越好。壹般橡膠相的Tg應在-40℃以下,對於橡膠增韌塑料,橡膠顆粒在高速沖擊載荷下應充分松弛變形,以有效誘發銀紋或剪切帶,吸收沖擊能量。但在高速載荷的作用下,橡膠相的Tg會顯著增加。如果橡膠的靜態Tg不太低,橡膠顆粒在沖擊力下可能處於玻璃態,因此橡膠彈性顆粒不能起到吸收沖擊能量的作用。因此,要使橡膠相在室溫下起到有效的增韌作用,其Tg至少要比室溫下低40-60℃。換句話說,橡膠的Tg壹般應低於-40℃。

(5)橡膠顆粒結構的影響在HIPS體系中,橡膠分散相顆粒中還含有大量PS夾雜物。這種特殊結構的橡膠粒子比普通橡膠粒子具有更強的增韌效果。蜂窩橡膠顆粒不僅起到增加橡膠相體積分數的作用,更重要的是,它們在機械變形過程中完全不同於壹個顆粒。含有大量夾雜物PS的橡膠顆粒在外力作用下被拉伸,但其內部的PS由於模量較高,不容易相應變形,因此橡膠顆粒部分“微纖維化”。分散相中的橡膠分子被PS的微小區域分隔開。橡膠微纖化後,就不會有大孔了。對於沒有夾雜物的橡膠顆粒,在外力的作用下,整個顆粒會被拉長,橫向會有明顯的收縮。橡膠顆粒表面的PS不能立即變形,導致橡膠顆粒外層與PS之間出現空隙,極大地影響了橡膠的增韌效果。因此,HIPS系統中應盡可能減少不含夾雜物的顆粒。

ABS的研究結果表明,顆粒形態(包括有無夾雜)對增韌的影響不如HIPS明顯。這與ABS基體(SAN)鍍銀形成的微纖維強度高有關。雖然ABS變形過程中會有破洞,但不會破銀條紋。

另外,橡膠的交聯度對增韌效果也有很大影響,也存在壹個最佳範圍。交聯過大,橡膠相模量過高,難以起到增韌作用,交聯過小。在加工中,橡膠顆粒容易變形、斷裂,不利於起到增韌作用。橡膠相的最佳交聯度通常由實驗確定。

(6)橡膠相與基體樹脂之間粘合力的影響只有兩相之間有良好的粘合力,橡膠相才能有效發揮作用。為了增加兩相之間的附著力,可以采用接枝* * *聚* * *或嵌段* * *聚* * *的方式,生成的* * *聚合物作為增容劑,可以大大提高沖擊強度。直接加入增容劑也能有效提高體系的沖擊強度。

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