高分子材料增韌機理第1頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四增韌機理實際運用研究進展第2頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四增韌機理韌性韌性是表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，材料的韌性，可以用材料形變至斷裂點時所吸收的應變能來表征。一般可以用沖擊強度來表示材料的韌性，沖擊強度是度量材料在高速沖擊下韌性大小和抗斷裂能力的參數。第3頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四彈性體增韌機理橡膠顆粒的主要是引發塑料基體產生大量的銀紋和剪切帶，并控制銀紋的擴展。在橡膠粒子和塑料的界面具有很好的粘結作用的條件下，塑料基體產生大量的銀紋和剪切帶，直接吸收沖擊能，并且剪切帶還可以終止銀紋，阻止其發展成為裂紋。對于脆性基體而言，橡膠顆粒主要在塑料基體中誘發銀紋，對于有一定韌性的基體，橡膠顆粒主要誘發剪切帶。第4頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四剛性有機粒子增韌1984年，Kuranchi和Ohta提出了ROF冷拉概念，即共混物中處于分散相的剛性粒子，當受到的靜壓強大到一定數值時，會發生脆—韌轉變，從而發生像玻璃態聚合物那樣的大形變冷拉現象。ROF的冷拉機理，認為主要是由于基體的韌性好于分散相，即基體的形變能力高于分散相，而模量是分散相高于基體。當材料受到拉伸時，會在分散相的赤道上產生較高的靜壓強。在這種高靜壓強下，分散相粒子易屈服而產生冷拉，發生大的塑性形變，從而吸收大量的沖擊能，使材料的韌性提高。第5頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四剛性無機粒子增韌主要包含3個階段：（1）應力集中，由于無機剛性粒子與聚合物基體具有不同的彈性，無機剛性粒子在聚合物基體中作為應力集中點；（2）脫粘，當材料發生形變時，應力集中使粒子周圍產生三維應力，并導致粒子和基體的界面脫粘。（3）剪切屈服，由于脫粘所造成的空洞使粒子周圍基體的應力狀態從平面應變轉變為平面應力，并誘導基體剪切形變，從而耗散大量能量，提高復合材料韌性。第6頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四增韌機理實際運用研究進展第7頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四實際運用彈性體增韌塑料實例彈性體增韌塑料體系，早已獲得了廣泛的工業運用，譬如，PVC、PS等通用性塑料，屬于脆性集體，以彈性體對其增韌，至今仍是工業上對塑料蓋性的主要方法。以PVC為例，可采用丁腈橡膠（NBR）、EPDM等彈性體對其增韌改性。為了改善PVC的抗沖擊性能，人們很早就采用橡膠與PVC共混，由于NBR/PVC相容性好，所以成為增韌PVC中常用的橡膠品種。NBR與PVC的相容性與NBR中的丙烯腈含量有關。當AN的含量為10~26%時，共混體系可獲得較高的沖擊性能。然而，在彈性體增韌中，會隨著彈性體用量的增大而是材料的剛性下降，其加工流動性往往受到橡膠加工流動性差的影響。第8頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四非彈性體增韌實例

以非彈性體對基體進行增韌的最大優勢，就在于脆性基體提高材料抗沖擊性能的同時，并不會降低材料的剛性，而且一般具有良好的加工流動性。

以PC、PA等仍性基體中添加PS、PMMA、AS等脆性塑料，制備非彈性體增韌共混材料。在PVC這樣的脆性基體中，先用CPE、MBS等進行改性，再添加PS等脆性塑料，也可以進行非彈性體增韌。在PVC/CPE、PVC/MBS共混物添加PS，共混物的力學性能加強，PS不僅可以提高沖擊強度，而且可以使拉伸強度及模量提高或基本保持不變，對于PVC/CPE/PS共混體系，PS的用量也有一個最佳值，約為3%，超出此最佳用量，沖擊強度急劇下降。PC/AS=90/10，沖擊強度達到峰值。AS>10%，沖擊強度↙↙第9頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四增韌機理實際運用研究進展第10頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四研究進展1、橡膠增韌樹脂（1）環氧樹脂增韌環氧樹脂固化物具有優良的機械性能、電氣性能及粘接性能，在樹脂基復合材料、熱固性塑料、涂料、膠粘劑和電子封裝等領域中得到廣泛應用。但由于環氧樹脂在固化過程中形成了高度交聯的三維網狀結構，分子鏈間缺少滑動，再加上C—C鍵、C—O鍵的鍵能較小，表面能較高，致使固化樹脂內應力較大、性脆及延展性低，易產生裂紋。第11頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四（2）氰酸酯樹脂增韌氰酸酯樹脂(CyanateesterCE)是20世紀70年代發展起來的一種高性能樹脂基體，由于其優異的力學、耐熱、介電、耐環境等性能，在航空航天、機械電子及國民經濟的諸多領域顯現出廣泛的應用前景。但CE樹脂存在著剛度太大、韌性較差等缺點。第12頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四2、有機剛性粒子增韌PVC增韌聚氯乙稀(PVC)是第二大通用合成塑料，具有良好的力學性能和簡單的合成工藝。但由于PVC樹脂分子鏈中有大量的極性鍵C—Cl鍵，分子之間存在著較大的作用力，因此PVC樹脂比較堅硬，對外顯示一定的脆性，沖擊韌性較差，并且具有缺口敏感性。第13頁，共15頁，2023年，2月20日，星期四3、剛性無機粒子增韌PP利用橡膠或彈性體雖可顯著增加PP的韌性，但同時降低了共混物的模量、強度和熱變形溫度。剛性粒子增韌PP