[高等教育]第五章聚合物共混與復(fù)合材料-資料下載頁(yè)
2025-01-19 18:59本頁(yè)面
【正文】 發(fā)展，在達(dá)到極限速度前碰上橡膠顆粒，擴(kuò)散速度驟降并立即發(fā)生強(qiáng)烈支化，產(chǎn)生更多的新的小銀紋，消耗更多的能量，因而抗沖強(qiáng)度進(jìn)一步提高。 ? 反復(fù)支化 ?每個(gè)新生成的小銀紋又在塑料基體擴(kuò)展，然后再遇橡膠顆粒并支化。這種反復(fù)支化的結(jié)果是增加能量的吸收并降低每個(gè)銀紋的前沿應(yīng)力而使銀紋易于終止。 ? 橡膠大分子鏈跨越裂紋或銀紋兩岸而形成橋接，從而提高其強(qiáng)度，或延緩其發(fā)展，也是提高抗沖強(qiáng)度的一個(gè)因素。 橡膠粒子引發(fā)銀紋示意圖 圖 738 ABS中兩相結(jié)構(gòu)示意圖 其中白粒子為橡膠相 圖 739 應(yīng)力作用下橡膠粒子變形，造成應(yīng)力集中，引發(fā)銀紋 圖 740 ABS中橡膠粒子引發(fā)銀紋的電鏡照片， 其中黑粒子為橡膠相 圖 741 PVC/ABS共混物中 ABS粒子引發(fā)PVC基體產(chǎn)生銀紋的電鏡照片， ABS粒子中黑相為橡膠相 圖 742 高抗沖 PS共聚物中橡膠粒子引發(fā) PS基體產(chǎn)生銀紋的電鏡照片 能量吸收示意圖 圖 744 HIPS和ＡＢＳ體系在應(yīng)力作用下塑料基體、橡膠粒子及引發(fā)的銀紋吸收能量示意圖， 其中： aM 為塑料基體吸收的能量； aK 為橡膠粒子吸收的能量； aC 為銀紋吸收的能量； aB為最后斷裂吸收的能量。注意銀紋吸收了大量能量 左圖為應(yīng)力－應(yīng)變曲線圖；右圖為受力過(guò)程示意圖 ? 剪切帶可使基體剪切屈服，吸收大量形變功，而且還終止銀紋使其不致發(fā)展成破壞性的裂紋 剪切屈服帶 圖 743 拉伸作用下聚碳酸酯試樣中產(chǎn)生剪切屈服帶的照片， 注意剪切屈服帶與應(yīng)力方向成 45度角， 出現(xiàn)剪切屈服帶的區(qū)域開(kāi)始出現(xiàn)“頸縮” 銀紋和剪切帶的相互作用有三種可能方式 ? 銀紋遇上已存在的剪切帶而得以愈合、終止。這時(shí)由于剪切帶內(nèi)大分子鏈高度取向而限制了銀紋的發(fā)展。 ? 在應(yīng)力高度集中的銀紋尖端引發(fā)新的剪切帶，所產(chǎn)生的剪切帶反過(guò)來(lái)又終止銀紋的發(fā)展。 ? 剪切帶使銀紋的引發(fā)及增長(zhǎng)速率下降并改變銀紋動(dòng)力學(xué)模式 總的結(jié)果是促進(jìn)銀紋的終止，大幅度提高材料的強(qiáng)度和韌性。 銀紋化和剪切屈服所占的比例由以下因素決定 ? 基體塑料的韌性越大，剪切成分所占的比例就越大。 ? 應(yīng)力場(chǎng)的性質(zhì)。張力提高銀紋比例，壓力提高剪切帶的比例。 ? 在沖擊應(yīng)力作用下， 橡膠顆粒發(fā)生空穴化作用，這種空穴化作用將裂紋或銀紋尖端區(qū)基體中的三軸應(yīng)力轉(zhuǎn)變成平面剪切應(yīng)力，從而引發(fā)剪切帶，剪切屈服吸收大量能量，從而大幅度提高抗沖擊強(qiáng)度。 ? 空穴化即在橡膠顆粒內(nèi)或其表面產(chǎn)生大量微孔，這些微孔的產(chǎn)生使橡膠顆粒體積增加并引起橡膠顆粒周圍基體的剪切屈服，形成空穴本身并非能量吸收的主要部分，而是因空穴化而產(chǎn)生的塑性屈服。 ? 在裂紋或銀紋尖端應(yīng)力發(fā)白區(qū)產(chǎn)生的空穴并非隨機(jī)的，而是結(jié)構(gòu)化的，即存在一定的點(diǎn)陣 ? 空穴化陣列是由橡膠顆粒鏈產(chǎn)生和發(fā)展而形成的。由橡膠顆粒鏈產(chǎn)生空穴化陣列，這意味著在共混過(guò)程中混合過(guò)分的均勻并不一定好，而應(yīng)保持橡膠顆粒的一定聚集結(jié)構(gòu)。 ? 橡膠顆?？昭ɑ脑蚴窃谌S應(yīng)力作用下橡膠大分子鏈斷裂，形成新表面 韌轉(zhuǎn)變理論 ? 橡膠增韌塑料的主要機(jī)理是銀紋化和塑性形變，塑性形變（剪切形變）主要是由橡膠顆?？昭ɑa(chǎn)生的。 ? 對(duì)脆性較大的增韌主要是銀紋的引發(fā)和支化；對(duì)韌性較大的增韌主要是空穴化引起的塑性形變 ? 對(duì)塑性較大的基體 ?銀紋有效的支化，橡膠顆粒之間的距離大致為5um，可據(jù)此計(jì)算橡膠用量的最低值 ? 對(duì)韌性較大的基體 ?如何計(jì)算橡膠用量，這個(gè)是脆 韌轉(zhuǎn)變理論的核心問(wèn)題 ? 脆 韌轉(zhuǎn)變理論中心思想 ?對(duì)韌性較大的基體，橡膠顆粒之間的基體層厚度減小到一定值后，在沖擊能作用下基體開(kāi)始由脆性向韌性轉(zhuǎn)變，發(fā)生屈服形變，表現(xiàn)宏觀的韌性行為。 影響抗沖強(qiáng)度的因素 ? ?橡膠增韌塑料的抗沖強(qiáng)度隨樹(shù)脂基體的韌性增大而提高。 ?基體的韌性主要與基體分子量有關(guān)，分子量越大，分子鏈之間的物理纏結(jié)點(diǎn)越多，韌性越大。 ? ?橡膠的含量增大，抗沖強(qiáng)度提高 ?橡膠粒徑常存在最佳粒徑范圍 ?橡膠相與基體樹(shù)脂混溶性的影響，適中的混溶性 ?橡膠相的 Tg越低，增韌效果越好 ? 橡膠顆粒內(nèi)樹(shù)脂包容物含量的影響 ? 橡膠交聯(lián)度也存在最佳值 ? 橡膠相與基體黏合力的影響 ? 非彈性體顆粒包括熱塑性聚合物粒子和無(wú)機(jī)物粒子。 ? 非彈性體增韌的對(duì)象是有一定韌性的聚合物。 ? 有機(jī)粒子增韌的最大優(yōu)點(diǎn)在于提高抗沖強(qiáng)度的同時(shí)并不降低材料的剛性，且加工流動(dòng)性亦有改善。 ? 非彈性體增韌作用機(jī)理 ?增韌機(jī)理包括在沖擊作用下粒子與基體的脫離、剪切屈服形變（塑性形變）和對(duì)裂紋的跨接與釘牢作用。
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