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塑料增韧改性“两条路”怎么选?

摘要:据统计,在改善和提高聚合物性能中,主要包括拉伸强度、冲击韧性、弹性模量、加工性能、尺寸稳定性、热稳定性和阻燃性能等。其中,冲击、拉伸和加工性能一直位居聚合物改性的前三位。



研究表明:弹性体可有效的增韧,但会造成树脂基体强度、刚度的大幅度降低;而无机刚性粒子在提高基体的抗冲性能的同时,如果界面没有处理的好,会造成复合材料的强度降低。所以,如何获得高刚、高强和高冲击的材料,一直是聚合物改性的研究热点。



1、什么是塑料增韧改性



塑料增韧改性:塑料的韧性是指在收到外界能量冲击时,材料不破外的能力。可用冲击强度来表征塑料制品的韧性。提高树脂基体韧性的过程,称为塑料的增韧改性。广义的韧性包括化学增韧和物理增韧两种方法。化学韧性是在树脂合成阶段就添加其他单元,改性树脂的冲击性能。如ABS、SBS等。物理增韧是后加工阶段通过添加弹性体或者非弹性体,通过共混实现对树脂基体的增韧改性。这里小编和大家介绍的是狭义的韧性,即物理增韧。


2、常用塑料增韧改性的方法和机理



2.1弹性体韧性



(1)概念:是指在树脂基体中,通过添加本身就具有弹性的物质,对树脂进行增韧。这类具有弹性的物质可分为橡胶类(EPDM、EBR、NBR等)热塑性弹性体(POE、SBS、SEBS等)。由于热塑性弹性体既具有塑料的热塑性,又具有橡胶的弹性体,所以在改性中应用更为广泛。


(2)弹性体增韧机理:弹性体颗粒均匀的分散在树脂基体中,在受到外界冲击时,会诱发基体产生大量的银纹(非裂纹)和剪切带,从而吸收大量的能量,提高基体的抗冲击性能。并且和可以进一步阻止银纹和剪切带发展成为裂纹,导致基体破裂。


2.2无机刚性粒子增韧



(1)概念:是在在树脂基体中添加微纳米级的刚性无机粉体,对树脂基体实现增韧。常用的无机粉体有滑石粉、CaCO3等。在实现增韧的同时,对基体的比重不会有大幅度的提高,并且需对无机粒子进行有效的表面处理,提高与基体的相容性和分散性,否则会产生应力集中,影响材料的性能。


(2)刚性粒子增韧机理:刚性粒子增韧聚合物的实现来源于两方面的贡献:其一是刚性粒子的引入所导致的局部应力状态的改变。通过脱粘、空化、三维应力约束的解除,为基体的剪切屈服提供应力条件,即基体发生了脆韧转变。其二是刚性粒子对基体的结晶行为产生影响,使晶粒尺寸变小,完善程度降低,甚至在界面附近形成择优取向的滑移阻力较小的结晶层,从而促进基体发生屈服变形。


3、热塑性弹性体与刚性无机粒子增韧改性对比




热塑性弹性体

刚性无机粒子

增韧改性剂

热塑性弹性体,聚合物

微纳米无机刚性粒子

增韧对象

韧性基体、脆性基体

具有一定韧性的基体

韧性机理

弹性体颗粒引发银纹和剪切带吸能量

脆性基体产出脆韧转变,消耗能量

增韧剂用量

较宽的范围,抗冲性能随弹性体用量增大而增加

较窄的范围,粒子容易团聚,产生应力集中,影响性能

刚性

刚性大幅度降低

改善基体的刚性

加工流动性

较差

一定程度改善

相同点

要求增韧改性剂与基体有良好的相容性和分散性,较好的界面结合


艾邦总结

所以,目前在塑料增韧改性时,为了同时实现增强、增韧和增刚,会将弹性体和刚性的无机粒子与树脂基体进行共混,进行改性。

如:汽车用保险杠杆,各家的改性方案是:PP +EPDM+滑石粉。


以上素材来源于网络,由艾邦高分子团队整理编辑!


#材料,助剂#


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