粒子大小及用量-粒间基带厚度-分散相模量

3.粒子大小及用量

一般使用的大粒径粒子易在基体内形成缺陷,尽管能提高体系硬度和刚度,却损害了强度和韧性。如无机常规填料增韧改性体系,在其模量、硬度及热变形温度等升高的同时,拉伸强度与冲击强度的下降幅度与其粒度大小有关,粒度越小,下降幅度越平缓。

随着粒子粒度变细,粒子的比表面能增大,非配对原子增多,与聚合物发生物理和化学结合的可能性增大,粒子与基体之间接触界面增大,材料在受到冲击时会产生更多的微裂纹和塑性变形,从而吸收更多的冲击能,具有增韧增强的可能性。但粒度过小,颗粒间作用过强也不利于增韧。为此,需用偶联剂处理填料表面,改善界面黏结,保证填料在基体中均匀分散。

RIF的加入量存在一最佳值:如果填充量太小,分散浓度过低,则吸收的塑性形变能将会很小,这时承担和分散应力的主要是基体,因而起不到明显的增韧作用。随着粒子含量增大,共混体系的冲击强度不断提高。但当填料加入量达到某一临界值时,粒子之间过于接近材料受冲击时产生微裂纹和塑性变形太大,几乎发展成为宏观应力开裂,使冲击性能下降。

例如,对CaCO,粉体的用量、粒子的大小、表面处理剂的用量、基体树脂的韧性等多方面对HDPE/CaCO,体系的研究表明,得出CaCO,填充HDPE时,其用量有一临界值,当高于此值时,韧性突然增大。粒子越细,临界值越低,增韧效果越好(表3-15)。

粒子大小及用量-粒间基带厚度-分散相模量

4.粒间基带厚度

当粒间基带厚度小于临界基带厚度时,在相对小的应力下,基体产生空化以及大量的局部银纹,强迫基体塑性变形的三维张力能够通过空化而释放,围绕一个粒子周围的应力场已不再是简单的增加,而是明显的相互作用,这就导致增强基体的屈服,增大了粒子间基体的塑性变形,从而使体系得到增韧。

5.分散相模量

模量是影响共混合金断裂方式,乃至韧性的重要因素。当分散相的模量比较小,分散相在静压作用下发生屈服形变所需的力非常小,此时冲击能量的消耗主要由基质来承担。随着分散相模量的增加,共混合金受力变形过程中,基质除了本身产生大量的银纹和形成屈服剪切带吸收能量以外,对分散相要产生静水压力,分散相被迫发生形变而吸收大量的能量。而对于模量较大的RF而言,即使有静水压应力的作用,仍达不到屈服应力,故往往发生脆性断裂。

因此,只有当分散相的屈服应力与分散相和基质间的界面黏结接近分散相能随着基质形变而被迫形变,分散相方可吸收大量的能量而起到较好的增韧作用。
影响刚性粒子增韧体系冲击强度的因素不止以上几点,而且各种因素的影响也不是孤立地起作用的,它们相互间有一定的依赖性和联系。因此,在研究增韧效果的影响因素时不能只考虑单独的几个因素,而应整体分析。

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