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聚合物增韧改性的发展及其机理?

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,工艺专业主任 2019-09-16回答

 


    在多组分聚合物的发展过程中,橡胶增韧塑料是其中最重要的品种之一。通过将橡胶作为分散相与脆性塑料相结合,可以显著提高材料的抗冲击性能。常见的橡胶增韧塑料有高杭冲聚苯乙烯(HIPS)、ABS塑料、MBS塑料等。此外,还有一些通过增韧剂如ABS、MBS、ACR等增韧的PVC、增韧聚碳酸酯、橡胶增韧的环氧树脂等。

    增韧是指通过某种手段提高材料的抗冲击性能。橡胶增韧塑料具有很高的冲击强度,通常比基体树脂的冲击强度高出数倍甚至数千倍。此外,橡胶增韧塑料的冲击强度与制备方法密切相关,不同的制备方法会导致界面粘接强度和形态结构的变化。例如,以聚丁二烯增韧聚苯乙烯为例,不同的制备方法会导致冲击强度的差异,如图4-1所示。

    聚合物的增韧改性经历了从弹性体到非弹性体增韧的过程。传统的增韧改性方法是将橡胶类弹性体材料作为增韧剂,以适当方式分散到塑料基体中,以提高材料的韧性。然而,这种方法存在一些问题,如刚度、强度和热变形温度的降低。

    1984年,日本的Kurauchi和Ohta提出了一种新的增韧思想,即非弹性体增韧(刚性粒子增韧)。这种方法可以在提高基体韧性的同时增强材料的强度、刚性和耐热性,而且不会降低加工性能。相比弹性体增韧,非弹性体增韧方法克服了一些问题,因此受到广泛关注。在有机刚性粒子增韧的基础上,还发展了无机刚性粒子增韧和纳米粒子增韧等方法。

    增韧理论研究是多组分聚合物研究中最活跃的领域之一。自20世纪50年代中期以来,许多学者在研究聚合物共混物和增韧体系时,不断探索新的增韧体系和机理。增韧体系包括简单的橡胶弹性体、热塑性弹性体以及有机刚性粒子和纳米材料。增韧理论的发展经历了几个阶段,从最初的定性解释逐步发展为分类化、模型化和定量化。早期的增韧理论主要从定性角度解释弹性体增韧的原因,而在80年代至90年代,研究开始从定性描述转向定量估算,并引入了有机刚性材料和无机纳米材料的增韧理论。

    目前,弹性体增韧和刚性粒子增韧技术和理论仍在不断发展中。
 

 
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