橡胶增韧塑料的机理(塑料增韧的意义及方法)

橡胶增韧塑料原理

在橡胶增韧塑料中,橡胶含量一般为5%~20%(质量分数),但冲击强度却大幅度提高,可提高几倍乃至几十倍。这表明,由于橡胶相的存在使得材料的破裂能大大提高。研究这种破裂能提高原因的理论称为增韧理论或增韧机理。增韧机理的研究开始于20世纪50年代初,目前已有重大进展,但仍处于定性阶段。

材料的韧性有不同的表示方法,例如冲击强度、应力一应变曲线下的面积、特征表面破裂能以及破裂韧度等都可用来表示材料的韧性大小。

这些不同的表示方法之间存在某些对应关系。但是由于它们对负荷的种类和速度有不同的敏感性,所以难以定量地相互转换。

一般用冲击强度表示材料的韧性。冲击破坏所消耗的功,理论上应等于快速拉伸实验中应力一应变曲线下的面积。此面积越大、破坏能就越高。因此,材料的拉伸强度高、断裂伸长率大,冲击强度就高。即提高冲击强度可从两方面入手。一是,在断裂伸长率无大变化的情况下设法提高材料的拉伸强度。

例如用玻璃纤维增强不饱和聚酯而得的增强塑料,拉伸强度从不饱和聚酯的39-86MPa提高到200 ~ 330MPa,冲击强度(带切口)由原来的1.05-.2.16kJ/m”提高到26-158KJ/m’。二是,提高材料的断裂伸长率。这时拉伸强度往往有所下降,但由于断裂伸长大幅度增加,总的结果仍然是提高了冲击强度。

然而不能据此作定量的推论。因为在低频率下得到的应力一应变曲线,在冲击试验这样高速的条件下未必适用。另者,冲击试验所用试样的形状、尺寸不同时,所得结果亦不同,且结果不能换算。因为试样的形状和尺寸不同时,破裂能的分配有很大不同。

例如带切口的试样破裂能主要消耗在裂痕扩大上,而不带切口的试样破裂时,破裂能主要消耗在裂痕的产生上。ABS与聚碳酸酯,用不带切口的试样试验时,聚碳酸酯的冲击强度比ABS的高;而用带切口的试样试验时则相反,ABS的冲击强度比聚碳酸酯的高。这说明,冲击强度并非完全由拉伸强度和断裂伸长率这两个因素所决定。

总体来说,冲击强度是破坏材料时所需能量大小的一种表征。因此分析增韧机理就是分折被裂能提高的原因。

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