塑料增韧机理
增韧理论
增韧理论塑料共混改性的一个重要内容是提高一种塑料的韧性，使其满足使用场合和环境对材料韧性的要求。
比较成熟的是橡胶（弹性体）增韧塑料技术，但近几年也发展了非弹性体增韧技术，如无机刚性粒子增韧塑料等。
(1) 弹性体增韧机理弹性体直接吸收能量，当试样受到冲击时会产生微裂纹，这时橡胶颗粒跨越裂纹两岸，裂纹要发展就必须拉伸橡胶，橡胶形变过程中要吸收大量能量，从而提高了塑料的冲击强度。
(2) 屈服理论橡胶增韧塑料高冲击强度主要来源于基体树脂发生了很大的屈服形变，基体树脂产生很大屈服形变的原因，是橡胶的热膨胀系数和泊松比均大于塑料的，在成型过程中冷却阶段的热收缩和形变过程中的横向收缩对周围基体产生静水张应力，使基体树脂的自由体积增加，降低其玻璃化转变温度，易于产生塑性形变而提高韧性。
另一方面是橡胶粒子的应力集中效应引起的（3）裂纹核心理论橡胶颗粒充作应力集中点，产生了大量小裂纹而不是少量大裂纹，扩展众多的小裂纹比扩展少数大裂纹需要较多的能量。
同时，大量小裂纹的应力场相互干扰，减弱了裂纹发展的前沿应力，从而，会减缓裂纹发展并导致裂纹的终止。
（4）多重银纹理论由于增韧塑料中橡胶粒子数目极多，大量的应力集中物引发大量银纹，由此可以耗散大量能量。
橡胶粒子还是银纹终止剂，小粒子不能终止银纹。
（5）银纹-剪切带理论这是业内普遍接受的一个重要理论。
大量实验表明，聚合物形变机理包括两个过程：一是剪切形变过程，二是银纹化过程。
剪切过程包括弥散性的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。
剪切形变只是物体形状的改变，分子间的内聚能和物体的密度基本不变。
银纹化过程则使物体的密度大大下降。
一方面，银纹体中有空洞，说明银纹化造成了材料一定的损伤，是亚微观断裂破坏的先兆；另一方面，银纹在形成、生长过程中消耗了大量能量，约束了裂纹的扩展，使材料的韧性提高，是聚合物增韧的力学机制之一。
所以，正确认识银纹化现象，是认识高分子材料变形和断裂过程的核心，是进行共混改性塑料，尤其是增韧塑料设计的关键之一。
塑料的增韧机理
高 聚 物 的脆 性 和 韧 性 可 以通 过 应 力一应 变 曲 线表 现 出来 。断裂 发 生在 屈 服 之前 ，叫脆 性 断 裂 ； 断裂 发 生在 屈 服 之 后 ，叫 韧 性 断 裂 。脆 性 断 裂 时 伸长 率很 低 ，而韧 性 断 裂 时 伸 长 率 较 高 。脆 性 和 韧性 破 坏亦 可从 破 坏 能和 破 坏表 面 的形 状 这两 方 面加 以区分 ：脆性断裂 的破 坏能较低 ，断 面较光 滑 ，断面 下 面 的材料 没 有发 生 塑性 形 变 ；而 韧性 断 裂的破坏能较高 ，断面较粗糙 ，断面下面 的材料发 生 了塑性 形 变 。
早 在 １９５６年 ，Ｍｅｒｚ等 研 究 了 聚苯 乙烯 的增 韧 机理 。他们 观察 到 在 高 抗 冲聚 苯 乙烯 受 到 拉 伸 时 会发 生应力 发 白和体积 增加 现象 ，他们 认 为这 一现 象与 很多 小 裂 纹 的 产 生 有 关 。Ｓｃｈｍｉｔｔ和 Ｋｅｓｋｋｕｌａ
收稿 日期 ：２ＯＯ２．０７．１０ 基金项 目：国家 自然科学 基金资助项 目（２００７４０３８）
Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ
ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ—ｘｕａｎ， ＢＡＯ Ｘｉａｏ—ｙｅ， ＹＡＮＧ Ｈａｌ—ｄｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ）
聚合 物 的增 韧 就是 把 聚 合物 的断裂 方 式 由脆 性 断裂 转 变 为韧 性 断 裂 ，使 聚 合 物 在 受 到 拉 伸 时 有较 高 的断 裂伸 长 率 ，在 受到 冲击 时不 易破 坏 ，一 旦破 坏也 能 吸 收较 多 的断 裂 能 。
pvc塑溶胶增塑机理
pvc塑溶胶增塑机理PVC（聚氯乙烯）塑料的加工中，增塑机是常用的设备之一，用于在塑料中添加增塑剂，提高其柔韧性、延展性和加工性能。
以下是PVC 塑溶胶增塑机理的基本概述：1.增塑剂的作用：•柔软性：增塑剂能够改善PVC塑料的柔软性和弯曲性。
•延展性：它提高了PVC的延展性，使其更易于加工和成型。
•耐寒性：增塑剂有助于提高PVC的耐寒性，使其在低温下仍保持柔软性。
•可加工性：它改善了PVC的可加工性，使其更容易在各种加工设备中进行成型。
2.增塑机理的基本过程：•混炼：PVC树脂与增塑剂、稳定剂等混合后，进入混炼机械中，通过高温、高剪切力的混炼，使各种添加剂均匀分散在PVC树脂中。
•塑化：混炼后的物料进入增塑机，通过外加热和机械剪切力，将PVC树脂完全塑化，形成均匀的塑溶胶。
•添加剂混合：在塑化过程中，添加剂如稳定剂、润滑剂等也被逐渐混合均匀。
•冷却：塑溶胶进入冷却单元，通过冷却，使其逐渐凝固，形成固体塑料颗粒。
3.增塑机的工作原理：•加热和塑化区：增塑机内部通常有一个加热区，通过电加热或蒸汽加热，将PVC树脂加热到足够的温度，形成熔融状态。
•机械剪切：在增塑机的机械部分，通过螺杆、刀片等机械结构，对熔融的PVC树脂进行高强度的机械剪切，使其充分塑化。
•添加剂注入：在塑化的同时，将增塑剂和其他添加剂通过相应的系统注入，确保均匀混合。
•冷却和切割：塑化完成后，塑溶胶进入冷却单元，通过冷却器进行降温，然后通过切割机构将其切割成颗粒状的固体物料。
总体来说，PVC塑溶胶增塑机的工作过程是通过热能、机械力和添加剂的协同作用，使PVC树脂充分塑化、混合，并最终形成符合需求的塑料颗粒。
这些塑料颗粒可以用于制备各种PVC制品。
聚合物改性-5-6章
1. 共混物熔体黏度与剪切速率的关系
τ = Kγ& n
（6-9）
-剪切应力； -剪切速率； γ& n-非牛顿指数； K-稠度系数 相应地，共混物熔体黏度与剪切速率的关系可 表示为
τ
η = Kγ& η -共混物熔体黏度
n −1
（6-10）
共混组成、两相形态、界面作用及加工温度等因素对 其流变行为有很多影响。 流变曲线类型
5.2 刚性有机粒子对工程塑料的增韧原理 （非弹性体增韧）
1.有机刚性粒子增韧的冷拉机理
研究发现在PC/SAN、PC/PMMA体系，冲击韧性、 弹性模量均有提高，一般弹性体增韧无法解释。 Kuraucki等 提出非弹性体增韧理论 在拉伸时，当作用在刚性分散相粒子赤道面上的 静压力大于刚性粒子的形变所需的临界静压力（σc） 时，粒子将发生塑性形变而使材料增韧。
在张应力作用下 产生大量银纹 消耗 能量 遇到另一粒 子银纹终止。 宏观观察：有应力发白 现象。（银纹区密度和折
橡胶粒子应力作用下产生银纹
射率低于聚合物本体） 如：HIPS、ABS等体系中
银纹和剪切带同时观 察到， 察到，共同消耗大量 能量。 能量。
2.银纹-剪切带增韧机理
银纹一般较短，认为很 可能是被剪切带而终止。 。 银纹和剪切带之间，相 互作用和协同，共同为 提高韧性作出贡献。 宏观观察：既有应力发 白现象，又有细颈形成。 一定韧性的基体 如： PC、PA易同时产生银 纹和剪切带。
Hale Waihona Puke 式6-4中 P-共混物的性能 P1-连续相的性能 Φ2-分散相体积分数 A、B ψ为参数， 其中A=KE -1 是与分散相颗粒的形状、取向、界面 结合等因素有关。 与分散相性能P2 及A有关 ψ 为对比浓度，与分散相粒子的形状、分布及排布方 式有关。
塑料增韧剂的改性机理与应用
塑料增韧剂的改性机理与应用塑料作为一种重要的材料，在当今社会中发挥着举足轻重的作用。
然而，由于其脆性以及力学性能的限制，其在某些应用领域中存在一定的局限性。
为了克服这些问题，塑料增韧剂作为一种常见的改性材料被引入，以提高塑料的韧性、冲击性和强度。
本文将探讨塑料增韧剂的改性机理以及其在实际中的应用。
塑料增韧剂是一种被添加到塑料基体中的化学物质，其目的是改善塑料的机械性能。
它们通过改变塑料分子链的结构和间隙，使其更加柔韧和耐冲击。
增韧剂可以通过三种主要的机理增加塑料的韧性：弯曲机理、界面机理和骨架强化机理。
首先，弯曲机理是一种常见的塑料增韧机制。
当外力作用于塑料材料时，增韧剂通过抑制分子链的滑移和脱落来增加材料的变形能力。
增韧剂通常具有较高的柔韧性，并能够吸收和分散剪切应力，从而有效地提高塑料的弯曲性能。
其次，界面机理是增韧剂的另一种重要机制。
增韧剂与塑料基体之间的界面层可以增加分子间的粘附力，从而增强材料的韧性。
界面机理主要通过增加界面的黏着力和减少界面能量来实现。
这种机理还可以形成一种有效的能量分散机制，提高材料的耐冲击性。
最后，骨架强化机理被广泛应用于地理聚合物增韧剂中。
增韧剂通过与塑料基体发生化学反应，形成一种新的网络结构，从而增强材料的力学性能。
这种机制通常通过交联作用或共聚作用来实现，从而形成一种强大的骨架结构，提高塑料的强度和刚性。
塑料增韧剂的应用范围非常广泛。
在汽车制造业中，增韧剂被广泛应用于制造车身和安全部件，如保险杠和仪表盘，以提高车辆的安全性和耐用性。
此外，增韧剂还被广泛应用于电子和电器行业，以提高产品的耐冲击性和耐久性。
在建筑和建材行业中，增韧剂可以增加塑料管道和绝缘材料的强度和耐用性，使其更适合使用于各种恶劣环境中。
除了上述应用领域外，塑料增韧剂还在环保领域中发挥着重要作用。
由于增韧剂可以提高废塑料的韧性和强度，使其更易回收和再利用，从而减少了塑料废弃物的产生和对环境的污染。
(完整版)增韧理论
增韧理论：塑料共混改性的一个重要内容是提高一种塑料的韧性，使其满足使用场合和环境对材料韧性的要求。
比较成熟的是橡胶增韧技术，但近几年与发展了非弹性体增韧技术，如无机刚性粒子增韧塑料等。
⑴弹性体直接吸收能量理论：当试样受到冲击时会产生微裂纹，这时橡胶颗粒跨越裂纹两岸，裂纹要发展就必须拉伸橡胶，橡胶形变过程要吸收大量能量，从而提高了塑料的冲击强度。
⑵屈服理论：橡胶增韧塑料高冲击强度主要来源于基体树脂发生了很大的屈服形变，基体树脂产生很大屈服形变的原因，是橡胶的热膨胀系数和泊松比均大于塑料的，在成型过程中冷却阶段的热收缩和形变过程中的横向收缩对周围基体产生静水张应力，使基体树脂的自由体积增加，降低其玻璃化转变温度，易于产生塑性形变而提高韧性。
另外是橡胶粒子的应力集中效应引起的。
⑶裂纹核心理论：橡胶颗粒充作应力集中点，产生了大量小裂纹而不是少量大裂纹，扩展众多的小裂纹比扩展少数大裂纹需要较多的能量。
同时，大量小裂纹的应力场相互干扰，减弱了裂纹发展的前沿应力，从而，会减缓裂纹发展并导致裂纹的终止。
⑷多重银纹理论：由于增韧塑料中橡胶粒子数目极多，大量的应力集中物引发大量银纹，由此可以耗散大量能量。
较大的橡胶粒子还是银纹终止剂，小粒子不能终止银纹。
⑸银纹-剪切带理论：是普遍接受的一个重要理论。
大量实验表明，聚合物形变机理包括两个过程：一是剪切形变过程，二是银纹化过程。
剪切过程包括弥散性的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。
剪切形变只是物体形状的改变。
分子间的内聚能和物体的密度基本不变。
银纹化过程则使物体的密度大大下降。
一方面，银纹体中有空洞。
说明银纹化造成了材料一定的损伤，是次宏观断裂破坏的先兆；另一方面，银纹在形成、生长过程中消耗了大量能量，约束了裂纹的扩展，使材料的韧性提高，是聚合物增韧的力学机制之一，所以，正确认识银纹化现象，是认识高分子材料变形和断裂过程的核心，是进行共混改性塑料，尤其是增韧塑料设计的关键之一。
增韧理论
增韧理论塑料共混改性的一个重要内容是提高一种塑料的韧性，使其满足使用场合和环境对材料韧性的要求。
比较成熟的是橡胶（弹性体）增韧塑料技术，但近几年也发展了非弹性体增韧技术，如无机刚性粒子增韧塑料等。
(1) 弹性体增韧机理(2) 屈服理论（3）裂纹核心理论（4）多重银纹理论（5）银纹-剪切带理论这是业内普遍接受的一个重要理论。
大量实验表明，聚合物形变机理包括两个过程：一是剪切形变过程，二是银纹化过程。
剪切过程包括弥散性的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。
剪切形变只是物体形状的改变，分子间的内聚能和物体的密度基本不变。
银纹化过程则使物体的密度大大下降。
一方面，银纹体中有空洞，说明银纹化造成了材料一定的损伤，是亚微观断裂破坏的先兆；另一方面，银纹在形成、生长过程中消耗了大量能量，约束了裂纹的扩展，使材料的韧性提高，是聚合物增韧的力学机制之一。
银纹的一般特征如下：1.银纹是在拉伸力场中产生的，银纹面总是与拉伸力方向垂直；在压力场中不会产生银纹；Argon的研究发现，在纯剪切力场中银纹也能扩展。
2.银纹在玻璃态、结晶态聚合物中都能产生、发展。
3.银纹能在聚合物表面、内部单独引发、生长，也可在裂纹端部形成。
4.在单一应力作用下引发的银纹，成为应力银纹。
5.银纹的外形与裂纹相似，但与裂纹的结果明显不同。
裂纹体中是空的，而银纹是由银纹质和空洞组成的。
空洞的体积分数为50%70%。
银纹质取向的高分子和/或高分子微小聚集体组成的微纤，直径和间距为几到几十纳米，其大小与聚合物的结构、环境温度、施力速度、应力大小等因素有关。
银纹主微纤与主应力方向呈某一角度取向排列，横系的存在使银纹微纤也构成连续相，与空洞连续相交织在一起成为一个复杂的网络结构。
横系结构使得银纹有一定横向承载能力，银纹微纤之间可以相互传递应力。
这种结构的形成是由于强度较高的缠结链段被同时转入两相邻银纹微纤的结果。
银纹引发的原因是聚合物中以及表面存在应力集中物，拉伸应力作用下产生应力集中效应。
橡胶增韧塑料的增韧机理及实例说明
橡胶增韧塑料的增韧机理及实例说明
橡胶增韧塑料是指在塑料基体中添加橡胶颗粒或橡胶粒子以增强其机械性能和耐久性。
橡胶颗粒能够通过以下机理增韧塑料：
1. 高分子交联机理：橡胶颗粒中的橡胶链段能够与塑料基体中的聚合物链段发生交联作用，形成三维网状结构，从而增强塑料的强度和韧性。
2. 动态机械改性机理：橡胶颗粒在塑料基体中起到类似弹簧的作用，能够吸收和分散外部冲击或振动的能量，从而减弱了塑料的脆性破坏方式。
以下是橡胶增韧塑料的一些实例说明：
1. ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）共混物：在ABS塑料基体
中添加丁苯橡胶颗粒，能够显著提高其耐冲击强度和韧性，使其在低温下仍然具有良好的机械性能。
2. PVC（聚氯乙烯）共混物：将PVC与丁苯橡胶颗粒共混，
能够增加PVC材料的韧性、耐冲击性和耐候性。
3. PA（聚酰胺）共混物：将PA基体中添加碳酸酯橡胶颗粒，能够提高其韧性和冲击强度，使其适用于需要高强度和耐冲击性的应用领域。
综上所述，橡胶增韧塑料通过橡胶颗粒在塑料基体中的交联和
动态机械改性机理，能够显著增强塑料的强度、韧性和耐久性，使其适用于更广泛的工程应用。
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最详细的塑料增韧大全——绝版收藏韧性与刚性相对，是反映物体形变难易程度的一个属性，刚性越大材料越不容易发生形变，韧性越大则越容易发生形变。
通常，刚性越大，材料的硬度、拉伸强度、拉伸模量(杨氏模量)、弯曲强度、弯曲模量均较大;反之，韧性越大，断裂伸长率和冲击强度就越大。
冲击强度表现为样条或制件承受冲击的强度，通常泛指样条在产生破裂前所吸收的能量。
冲击强度随样条形态、试验方法及试样条件表现不同的值，因此不能归为材料的基本性质。
冲击试验的方法很多，依据试验温度分：有常温冲击、低温冲击和高温冲击三种;依据试样受力状态，可分为弯曲冲击-简支梁和悬臂梁冲击、拉伸冲击、扭转冲击和剪切冲击;依据采用的能量和冲击次数，可分为大能量的一次冲击和小能量的多次冲击试验。
不同材料或不同用途可选择不同的冲击试验方法，并得到不同的结果，这些结果是不能进行比较的。
塑料增韧机理及影响因素一、银纹-剪切带理论在橡胶增韧塑料的共混体系中，橡胶颗粒的作用主要有两个方面：一方面，作为应力集中的中心，诱发基体产生大量的银纹和剪切带;另一方面，控制银纹的发展使银纹及时终止而不致发展成破坏性的裂纹。
银纹末端的应力场可以诱发剪切带而使银纹终止。
当银纹扩展到剪切带时也会阻止银纹的发展。
在材料受到应力作用时大量的银纹和剪切带的产生和发展要消耗大量的能量，从而使得材料的韧性提高。
银纹化宏观表现为应力白发现象，而剪切带则与细颈产生相关，其在不同塑料基体中表现不同。
例如，HIPS基体韧性较小，银纹化，应力发白，银纹化体积增加，横向尺寸基本不变，拉伸无细颈;增韧PVC，基体韧性大，屈服主要由剪切带造成，有细颈，无应力发白;HIPS/PPO，银纹、剪切带都占有相当比例，细颈和应力发白现象同时产生。
二、影响塑料增韧效果的因素主要有三点1、基体树脂的特性研究表明，提高基体树脂的韧性有利于提高增韧塑料的增韧效果，提高基体树脂的韧性可通过以下途径实现：增大基体树脂的分子量，使分子量分布变得窄小;通过控制是否结晶以及结晶度、晶体尺寸和晶型等提高韧性。
塑料增韧的机理探讨
塑料增韧的机理探讨塑料的增韧是一个永恒的话题，论坛里面的改性板块已经有很多坛友进行了深入讨论。
我想提一个基本的框框和大家讨论，我们通常认为韧性的提高需要在材料受到较大的外力时，最好产生银纹或者剪切滑移变形带，也就是说在裂缝出现之前让高分子链产生形变以尽可能多的吸收冲击的能量。
当然对于银纹和剪切滑移变形带的产生原因是不同的。
通常，银纹的产生是在张应力作用下产生的，银纹是一个细小的裂纹，裂纹中贯穿着高分子链，因而银纹并不是空的。
而剪切滑移变形带是由剪力造成的。
在与张力成45度角的方向剪力最大，因此剪切滑移变形带多发生于此。
银纹和剪切滑移变形带都是发生了塑性形变，这种塑性形变都是表观塑性形变，在温度升高时，由于熵弹性，形变可以回复。
通常的增韧方法包括橡胶粒子增韧，近年来又发展了刚性粒子增韧。
橡胶粒子增韧的机理目前以Wu氏增韧机理最为大家接受。
而关于刚性粒子增韧的机理则较为复杂，希望大家对此进行讨论，并结合具体的工程实际。
高分子共混填充增强增韧新途径完成单位：中科院化学研究所鉴定单位：中国科学院内容摘要高分子结构材料的刚度（包括强度）和韧性是相互制约的两项最重要的性能指标。
因此，增强刚度的同时增强增韧的研究一直是高分子材料科学的难题。
该成果在解决高分子材料同时增强增韧的科学难题方面，获得重要突破，在国内首次成功地制备出不含橡胶的高强度，超高韧性聚烯烃工程塑料，为大品种通用塑料升级，为工程塑料以及工程塑料进一步高性能化提供了新途径。
该成果以聚烯烃为主要研究对象，用塑料和无机刚性粒子增韧剂，通过形态与界面控制，制备增强增韧共混聚合物和复合材料。
应用应力分析、断裂力学、分析几何及逾渗模型理论和电子显微镜、计算机图象分析、红外光谱核及核磁共振等测试技术，研究宏观力学性能与形态，界面粘结，细观损伤及基本链结构的关系，探索增强增韧的基本规律，提出了聚合物，刚性粒子共混物的脆韧转变判据，突破了传统的用橡胶增韧塑料才能获得高韧性高分子材料的观念，成功地制备出不含橡胶的高强度、超高韧性聚烯烃工程塑料。
第三章塑料增韧精品文档
Dow化学公司解决了这个问题：
在溶有SBR的苯乙烯溶液的聚合初期，采用 带有高剪切搅拌的聚合装置，以防止交联橡胶连 续相的生成。同时，分散的橡胶粒子又包藏了大 量的PS，形成了所谓“蜂窝结构”（Cellular Structure)，极大强化了少量橡胶（约占总量5～10 ％）的增韧效果。
•本体法：将橡胶溶于接枝单体混合物中，经 多阶段本体共聚合生产ABS树脂。
－－－－－－
具体生产方法可分为：
• 乳液接枝共聚-共混法 • 乳液接枝共聚-乳液共混法 • 乳液接枝共聚-树脂共混法：接枝的母体ABS树
脂（接枝率35％）与AS树脂共混 • 乳液-悬浮接枝共聚-共混法 • 乳液-本体接枝共聚-共混法 • 本体-悬浮接枝共聚-共混法 • 连续本体接枝共聚-共混法
3.1.2 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的 增韧研究
• 在PMMA的增韧改性研究中，保持PMMA的高度 透明性是延续其材料竞争力的重要因素。
• 但在实际操作上，无论将PMMA和橡胶共混或是 在橡胶存在下进行MMA的聚合，由于橡胶相和塑 料相折光指数不同，在获得高韧性的同时必定丧 失透明性，失去透明性的PMMA尽管具有材料的 性能，但由于其价格较高，也就失去了它和HIPS 和ABS的竞争能力。
因此，比较理想的条件是，PVC与含有10％～20％AN的NBR共 混（具有最适宜起增韧作用的亚微观非均相形态）。
共混改性用的NBR：
1、固体块状NBR(需塑炼）
2、粉末状NBR（商品名：CHEMIGUM P83，专为 聚合物共混改性而生产）
P83是经过特殊处理的微交联的粉粒，其AN含量为33％ 左右，而且粉粒表面还有各种隔离剂，可提高改性PVC 的耐挠曲性、增塑剂持久性、力学性能等。
增韧机理与方法
弹性体增韧理论
Wu氏逾渗增韧模型
➢ 指出聚合物的基本断裂行为是银纹与屁服存在竞争。链缠结密度γe 较小及链的特征比 C∞较大时，基体易于以银纹方式断裂，韧性较低； γe 较大及 C∞ 较小的基体以屁服方式断裂，韧性较高。 ➢认为给定的共混体系，都有一临界Tc， Tc仅是聚合物本身的参数。
T= d[(π /6Ør)1/3-1
预增韧体系
项目
PVC
冲 击 强 度 2.5
拉 仲 强 度 58.4
杨 氏 模 量 14.7
CPE 10份，PS 3份
PVC/CPE 16.2 41.0 11.1
PVC/CPE/PS 69.5 43.7 12.1
PC/AS体系：
PC/AS=90/10 冲击强度达 到峰值，AS 大于冲击强度 降低
刚性增韧剂 （刚性粒子）
刚性有机粒子（ROF） 刚性有机粒子（ROF）
PS、AS、PMMA等 SiO2、CaCO3、滑石粉、 凹棒土、BaSO4等
刚性粒子增韧对象，必须是有一定韧性的塑料基体，如尼龙、聚碳酸酯
对于脆性基体，则需要用弹性体对其进行增韧，变成有一定韧 性的基体，然后再用刚性粒子对其进行进一步增韧改性。
弹性体增韧理论
➢弹性体直接吸收能量理论 1956年
➢屈服理论
➢裂纹核心理论 1960年 ➢多重银纹理论 1965年 ➢银纹—剪切带理论 ➢银纹支化理论 1971年
由于成功地解释一系列 的实验事实，因而被广 泛接受。
➢Wu氏渗增韧模型等
提出了增韧塑料脆性转变的临界粒间距判断的概念， 对热塑性聚合物进行科学分类。
弹性体增韧材料增韧剂考量
增韧剂粒径的选择：
对于弹性体增韧塑料，基体树脂的特性不同，弹性体分散相粒径的 最佳值也不同。
塑料的增韧、增强与增刚
塑料的增韧、增强与增刚黄锐教授（四川大学高分子科学与工程学院）1.1概述???上世纪80年代以来，高分子材料的研究重点转向聚合物凝聚态物理、材料加工与高性能化、功能化等方面；或通过加工改变单一聚合物聚集态，或将不同聚合物共混使性能普通高分子材料变成可工程应用的高性能材料。
???据统计，在改善和提高聚合物的性能中，主要包括冲击韧性、加工性能、拉伸强度、弹性模量、热变形稳定性、燃烧性能、热稳定性、尺寸稳定性等，获得高的冲击韧性、高的拉伸强度和良好的加工性能位居前三位，成为聚合物材料改性的主要目标。
作为结构材料的高分子，强度和韧性是两项最重要的力学性能指标。
以往的研究表明，橡胶能有效地增韧，但造成强度、刚度较大幅度下降；无机填料能有效地增强，但往往造成冲击韧性明显下降。
因此，如何获得兼具高强高刚高韧综合性能优良的高分子材料，实现同时增韧增强与增刚改性一直是高分子材料科学研究中的一个重要课题和应用研究热点。
???近年来，随着对弹性体增韧机理的更进一步认识，人们在提高弹性体的增韧效果和新型弹性体的研究与应用等方面都开展了研究。
弹性体增韧体系的强韧性与弹性体的种类，分散相的结构、粒子大小及分布，界面粘结以及基体等因素有关。
有人采用弹性模量比橡胶类聚合物高1-2个数量级的EVA作为PP的增韧改性剂，研究了原料配比、工艺条件和微观结构对体系性能的影响。
研究表明，共混物的增韧机理主要是EVA 分散相粒子的界面空洞化引起PP基体屈服。
该共混物在冲击强度大幅度提高的同时，刚性相对下降很小，并且具有良好的加工性能，其综合性能优于PP/EPDM共混物。
通过改善弹性体的粒径大小及其分布、粒子与基体的界面相互作用等来达到共混材料的强韧化，已有很多文献报道。
有研究表明，质量比为80/20的动态硫化PP/EPDM和70/30非硫化型PP/EPDM的韧性几乎相同，可以用更少的弹性体用量而达到同样的增韧效果以保持PP的刚性和耐热性。
酚醛树脂塑料薄膜的增韧机理及增韧剂的选择
酚醛树脂塑料薄膜的增韧机理及增韧剂的选择酚醛树脂是一种广泛应用于工业和日常生活中的塑料材料。
然而，由于其脆性和易碎性，限制了其在各个领域的应用。
因此，研究如何增韧酚醛树脂塑料，并选择适当的增韧剂，成为了当今材料科学领域的研究热点之一。
本文将深入探讨酚醛树脂塑料薄膜的增韧机理，并介绍常用的增韧剂选择方法。
增韧酚醛树脂塑料薄膜的机理有以下几个方面：1. 引入弹性体：通过在酚醛树脂中引入弹性体，如橡胶颗粒或改性聚酯，能够有效地增加材料的韧性。
这是因为弹性体可以抵抗塑料的断裂，从而减少了薄膜的脆性。
2. 界面剂的作用：界面剂是一种用于改善相间界面性能的物质。
在酚醛树脂和弹性体之间添加适量的界面剂，能够提高两者之间的粘附性，从而增加了薄膜的韧性和拉伸强度。
3. 断裂能量吸收：增韧酚醛树脂薄膜的另一个机理是通过提高材料的断裂能量吸收来阻止裂纹传播。
在酚醛树脂中引入吸能剂或增韧剂，能够吸收应变能并改善材料的韧性。
根据以上增韧机理，我们可以选择适当的增韧剂来增加酚醛树脂塑料薄膜的韧性。
常用的增韧剂包括：1. 弹性体增韧剂：如聚丁二烯橡胶颗粒、丙烯酸酯弹性体等。
这些弹性体增韧剂能够弥补酚醛树脂的缺陷，增加薄膜的韧性和耐冲击性。
2. 界面剂：如硅烷偶联剂和有机钛偶联剂等，可以改善酚醛树脂和弹性体之间的界面性能，提高粘附性。
这样一来，薄膜的断裂韧性也得到了增强。
3. 吸能剂：如改性SEBS（聚苯乙烯-乙丙橡胶-聚苯乙烯）、改性MBS（甲基丙烯腈-丁苯橡胶-甲基丙烯腈）等。
这些吸能剂能够有效吸收材料的应变能，从而提高薄膜的韧性和抗冲击性。
在选择适当的增韧剂时，需要考虑以下因素：1. 增韧效果：增韧剂添加后能够显著提高酚醛树脂塑料薄膜的韧性和耐冲击性。
2. 制备工艺：增韧剂的加入不应对材料的加工工艺产生不利影响，否则会降低薄膜的质量和性能。
3. 成本和环境友好性：应选择成本适中、环境友好的增韧剂，以确保其可持续性和经济性。
高效塑料增韧剂不同于一般增韧剂的原理
高效塑料增韧剂不同于一般增韧剂的原理
1本身是弹性体可象其它弹性体一样吸收能量。
2接枝后可与很多材料的基团--不象普通弹性体----更有效传递能量，提高了冲击强度，也就是增韧效果显著
高效塑料增韧剂多元聚合物接枝体系，有别于市场普通弹性体增韧剂--------好的增韧剂要与材料结合好、相容好，形成化学键，有了化学键结合紧，真正成为一体，不然只是宏观上结合，微观上并没有结合。
高效塑料增韧剂还考虑两者粘度匹配，极性匹配情况。
普通弹性体只是简单吸收能量，没有和材料结合成一体，所以效果一般。
好的增韧剂必须是弹性体加上接枝相容体系，更有效传递能量，提高了冲击强度，也就是增韧效果显著。
同时极性强，拉伸强度高，不象普通弹性体对材料的强度和模量有大的降低。
高效塑料增韧剂可以用在增韧PA、增韧PC、ABS产品中，尤其是对改善尼龙和PC/ABS的低温抗冲击性能有突出的作用。
也应用于高分子合金相容剂：适用于PA/ PE、PA/PP、PC/ABS合金，可大大提高合金的韧性。
塑泰高效塑料增韧剂性能指标：
外观：白色透明颗粒接枝率：1.0～1.3MA% 熔指：0.6～1.0g/10min（190℃,2.16kg）
塑泰高效塑料增韧剂应用：
1、PC/ABS合金相容增韧剂：适用PC的增韧及PC/ABS合金相容。
2、尼龙增韧剂：用于PA6、PA66增韧、增强增韧、阻燃增韧、增强
阻燃增韧等，提高尼龙的抗冲击性、耐寒性、成型加工性、降低吸水率。
塑料增韧的方法及其影响因素
塑料增韧的方法及其影响因素
一. 塑料增韧的方法
塑料增韧的主要方法是以弹性体为分散相，塑料为基体共混增韧，能大幅提高塑料的冲击强度。
弹性体增韧塑料主要要满足三个条件：
1.弹性体与树脂形成两相结构，但也要有适度的相容性以保证两相之间有良好的粘接力；
2.弹性体添加量要达到一定的份数；
3.弹性体的分子链柔性要较低，也就是说需要较低的Tg，尤其是低温增韧时弹性体的Tg越低，
低温韧性越好。
由于纯弹性体是非极性材料，而塑料（如PA、PBT）是极性材料，二者不相容，纯弹性体不能有效增韧塑料，故而需要通过接枝改性使POE形成POE接枝物，接枝的官能团能够与基材端基反应从而提供一定的相容性，使两相具有很好的粘接性，从而能够使基材树脂大幅提高冲击强度。
如CMG5805-L（POE-g-MAH）的MAH可与尼龙的端胺基反应，可以有效增韧PA，当5805-L添加一定份数后，形成了超韧材料，如图1.
图1 5805-L 添加量对PA6冲击强度的影响
二. 塑料增韧的影响因素
塑料增韧的影响因素可以从基体的特性、弹性体相的结构和含量及两相间的粘合力等三个方面考虑。
1.树脂基体特性的影响
树脂基体特性对韧性的影响主要有两方面：
一是树脂分子量及其分布的影响，增加分子量可提高冲击强度，而增加低分子量组分会降低冲击强度。
当然，分子量过高加工性能下降，反而不利于制品的综合性能。
如图2，PS 分子量越高，PS/丁苯橡胶共混物的冲击强度越高。
塑料件恢复韧性的原理
塑料件恢复韧性的原理
塑料件恢复韧性的原理可以涉及到以下几个方面：
1. 分子链重排：塑料通常由聚合物组成，其分子链在受力时会发生断裂。
当外力消失后，分子链有可能重新排列，使塑料恢复到原来的形状和结构。
这种分子链的重排可以增强塑料的韧性。
2. 玻璃化转变：塑料在高温下会变得软化，而在低温下会变得脆化。
当塑料受到外力时，其分子链可能会发生玻璃化转变，即在低温下形成非晶态结构，而不是结晶态结构。
这种非晶态结构可以增加塑料的韧性和弯曲性。
3. 添加剂的作用：一些添加剂可以改善塑料的韧性。
例如，增塑剂可以在塑料中形成弹性团簇，增加其柔韧性和延展性。
此外，填充剂如纤维、颗粒或微球可以增加塑料的强度和韧性。
需要注意的是，不同类型的塑料具有不同的恢复韧性原理。
因此，具体的塑料件恢复韧性的原理可能会因材料的不同而有所差异。
工程塑料增韧机理
(4) 互穿网络型相界面结构 (5) 分离型界面
图12 SAN/SBR共混物冲击断面的分离型相界面结构的SEM照片
3.塑料基体的性质与增韧机理之间的关系
3.1 断裂形变方式
图13 裂缝和裂纹示意图
图13 裂缝和裂纹示意图
a．裂缝
b．镜面
图14 PS冲击断面形态的SEM照片
3.2 增韧机理
3.2.1 裂纹支化及终止
a1 TEM照片，ABS：2phr（60000×）
a2 SEM照片，ABS：2phr
b1 TEM照片，ABS：6phr（14000×）
b2 SEM照片，ABS：6phr
图22 PVC/ABS共混体系的相结构与增韧机理
谢 谢！
图18 SAN/SBR-g-SAN共混物冲击断面基体屈服空穴化的SEM照片 SBR-g-SAN用量（phr）：a 15；b 25；c 30
3.2.5 脆性聚合物和韧性聚合物
脆性聚合物 韧性聚合物
3.2.6 临界基体层厚度理论
吴守恒公式： dc＝Tc{(π/6Φr)1/3-1}-1 Nhomakorabead
d
T
式中dc为临界 粒子直径，Tc 为临界基体层 厚度（或称橡 胶相临界粒面 距离），Φr为 共混物中橡胶 体积分数。
OSA,Izod energy (J/m) HIPS,Izod energy (J/m)
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0.0
OSA, Vf=0.3
OSA Vf=0.2
100
90
HIPS, Vf=0.3
80
70
HIPS,Vf=0.2
60
50
40
【科普】增韧剂的作用原理
【科普】增韧剂的作用原理一、概述增韧剂，是指能增加胶粘剂膜层柔韧性的物质。
某些热固性树脂胶粘剂，如环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂胶粘剂固化后伸长率低，脆性较大，当粘接部位承受外力时很容易产生裂纹，并迅速扩展，导致胶层开裂，不耐疲劳，不能作为结构粘接之用。
因此，必须设法降低脆性，增大韧性，提高承载强度。
凡能减低脆性，增加韧性，而又不影响胶粘剂其他主要性能的物质即为增韧剂。
可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂。
增韧剂一般都含有活性基团，能与树脂发生化学反应，固化后不完全相容，有时还要分相，会获得较理想的增韧效果，使热变形温度不变或下降甚微，而抗冲击性能又明显改善。
一些低分子液体或称之为增塑剂之物加入树脂之中，虽然也能降低脆性，但刚性、强度、热变形温度却大幅度下降，不能满足结构粘接要求，因此，增塑剂与增韧剂是完全不同的。
有些线型高分子化合物，能与树脂混溶，含有活性基团，可以参与树脂的固化反应，提高断裂伸长率和冲击强度，但热变形温度有所下降，这种物质称之为增柔剂，常用的有液体聚硫橡胶、液体丁腈橡胶，由于它们与树脂适量配合，可以制成结构胶黏剂，所以也将增柔剂归入增韧剂之类。
增柔与增韧虽是相互关联又不相同的概念，但实际上却很难严格区分开来。
从理论上讲增韧与增柔不同，增韧它不使材料整体柔化，而是将环氧树脂固化物均相体系变成一个多相体系，即增韧剂聚集成球形颗粒在环氧树脂的交联网络构成的连续相中形成分散相，抗开裂性能发生突变，断裂韧性显著提高，但力学性能、耐热性损失较小。
二、增韧机理不同类型的增韧剂，有着不同的增韧机理。
液体聚硫橡胶可与环氧树脂反应，引入一部分柔性链段，降低环氧树脂模量，提高了韧性，却牺牲了耐热性。
液体丁腈橡胶作为环氧树脂的增韧剂，室温固化时几乎无增韧效果，粘接强度反而下降；只有中高温固化体系，增韧与粘接效果较明显。
端羧基液体丁腈橡胶增韧环氧树脂，固化前相容，固化后分相，形成“海岛结构”，既能吸收冲击能量，又基本不降低耐热性。
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25
③弹性体增韧剂玻璃化转变温度的影响
一般而言，弹性体的Tg越低，增韧效果越好，见表。 这是由于在高速冲击载荷作用下，橡胶相的Tg会有显
著提高。 对于在室温下使用的增韧塑料，橡胶的Tg要比室温低
40～60℃才会产生显著的增韧效应。/
26
④增韧剂与基体树脂界面的影响
对于弹性体增韧塑料，界面粘接强度对增韧效果的影 响，不同的体系趋势不同。
13
不足之处
未能提供银纹终止详细机理 橡胶颗粒引发多重银纹缺乏严格数学处
理
14
5.2.3影响增韧效果的因素
可以从三个方面考虑: 基体树脂的特性， 增韧剂的特性和用量, 两相间的结合力。/
15
(1)基体树脂的特性
¾许多研究表明，提高基体树脂的韧性有利于提高增韧塑 料增韧效果。 ¾提高基体树脂韧性的主要方法有3种。
银纹支化理论 1971年 ，
Wu氏理论等。
提出了增韧塑料脆韧转变的临界 粒间距普适判据的概念，对热塑 性聚合物基体进行了科学分类。5
弹性体直接吸收能量理论 1956年
试样收到冲击→裂纹 橡胶颗粒横跨裂纹，裂纹发展必须拉伸橡
胶颗粒→吸收大量能量→冲击强度提高
不足： 所吸收能量不足冲击能 的1/10 气泡及小玻璃珠之类的 分散有时有增韧效应
有些增韧体系，界面粘接强度大，可有效减小分散相 粒径，在增韧剂含量相同的情况下，分散相粒子数增 多，减少了基体层厚度，有利于增韧。
例如： PVC与聚丁二烯共混，由于二者完全不相容，界面粘
接极弱，冲击强度很低；/
27
对于PVC/NBR共混体系，随着 NBR 中 AN 含 量 增 加 ， NBR 与PVC 的相容性增加，
17
例如 PP可以采取快速冷却的措施使结晶度减小，晶体尺 寸减小，晶粒间连接链密度增大，增大银纹形成的趋 势，使断裂韧性提高。 但是采取快速冷却的办法，使PP高分子聚集态结构不 稳定，在较高温度下使用时，可能发生“后结晶”而 使基体的结构和性能发生变化。/
18
比较好的办法是加入成核剂
可提高PP的结晶速率，使晶体尺寸细化，而不影响 结晶度，
共混物中NBR分散相与PVC界面 粘接力增大，冲击强度迅速提 高。
图中有一极大值，表明： NBR与PVC的相容性太好时，弹
性体粒径太小，甚至形成均相 体系，也不会产生好的增韧效 果
28
⑤弹性体增韧剂结构的影响
影响增韧效果的结构因素主要有3个方面：弹性体的类 型、交联、是否形成香肠状结构等。 在香肠状形态结构中，增韧塑料中弹性体的质量分
22
②弹性体的加入量也有一个最佳值。 橡胶含量增加，银纹的引发、支化、终止速率增
加，冲击强度增加。 但弹性体含量也不是越多越好。/
23
弹性体含量过大时:
其一，粒子间距离过近，粒间基体带太薄， 引发的银纹很容易形成贯穿性的裂纹；
其二，粒子碰撞聚并趋势增强，形成不少大粒子，不仅 对增韧不利，还会使加工性能变坏，拉伸、弯曲等性能 也会急剧变化。 例如HIPS， 橡胶含量为6％～8％时，随着橡胶含量的增加，冲击强 度显著提高； 超过8％，冲击强度的提高渐缓。/
7
进一步的研究表明：
银纹和剪切带所占比例与基体性质
基体的韧性越 高，剪切带所 占比例越大。
8
问题： 气泡、玻璃球也能引发大量银纹
为何只有橡胶颗粒有明显的增韧效果？
9
其二，控制银纹的发展并使银纹及时终 止而不致发展成破坏性的裂纹。
数少，体积分数多，使橡胶相的有效体积增加 但是，弹性体粒子中包容基体树脂的量也不能过大。 过大时，弹性体粒子的模量高，应力集中效应小，
不利于引发大量的银纹和剪切带，也不利于终止银 纹，增韧效果反而下降。/
29
包容物含量不同→橡胶相体积不同 包容物含量大→橡胶相体积含量增加
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弹性体分散相不交联或交联程度太小，增韧塑料受 到外力作用时，弹性体粒子易变形破碎，
不仅不利于引发大量银纹和剪切带，而且也不能有 效地终止银纹，本身吸收能量的作用也小，产生不 了好的增韧效果。
如果交联程度过大，弹性体相模量太高，也不能很 好地发挥其增韧作用。
因此，弹性体应适度交联。/
31
6
银纹—剪切带理论要点：
橡胶颗粒在增韧塑料中发挥两个重要作用:
其一，作为应力集中中心诱发大量银纹和剪切带； ¾大量银纹和/或剪切带的产生和发展，要消耗大量能 量，因而可显著提高增韧塑料的韧性。/ ¾橡胶颗粒浓度较大时，由于应力场的相互干扰和重叠， 在非赤道面上也能诱发大量银纹。橡胶颗粒还能诱发 剪切带
2
刚性无机粒子在使用前，需进行表面处理， 或表面处理后，再经橡胶或热塑弹性体包覆， 制成核壳复合的增韧剂。
刚性粒子增韧的对象，必须是有一定韧性的塑料基体， 如尼龙、聚碳酸酯等。
对于脆性基体，则需要用弹性体对其进行增韧，变成有 一定韧性的基体，然后再用刚性粒子对其进行进一步的 增韧改性。/
另一方面，银纹又是产生裂纹并导致增韧塑料破坏 的先导。
剪切带形成是增韧的另一重要因素：消耗能量、终止 银纹
11
成功解释了一系列实验事实
HIPS，基体韧性较小，银纹化，应力发白。银 纹化体积增加，横向尺寸基本不变，拉伸无细 颈
增韧PVC，基体韧性大，屈服主要由剪切带造 成，有细颈，无应力发白
在球晶、晶粒间产生更多的带状链分子结构，将球 晶、晶粒相互连接起来，产生更多的缠结作用，使 球晶界面强度增加，从而提高断裂韧性。/
19
20
(2)增韧剂
①增韧剂分散相粒径和用量的影响
对于弹性体增韧塑料，基体树脂的特性不同，弹性体 分散相粒径的最佳值也不相同。
HIPS中橡胶粒径最佳值为0.8～1.3μm； ABS最佳粒径为0.3μm左右； PVC改性的ABS，最佳粒径为0.1μm左右。/
3
可分为3种类型进行讨论：
弹性体增韧机理、 有机刚性粒子增韧机理、 无机刚性粒子增韧机理。/
4
5.2.2.1 弹性体增韧理论
弹性体直接吸收能量理论 1956年，
屈服理论， 裂纹核心理论 1960年， 多重银纹理论 1965年， 银纹—剪切带理论，
由于能成功地解释 一系列实验事实， 因而被广泛接受。
5.2.2 塑料增韧机理
1
塑料增韧分为: 柔韧性增韧剂增韧 刚性增韧剂增韧。
增韧剂有弹性体(橡胶、 热塑弹性体)、 韧性好模量较低的树脂。
刚性增韧剂 (刚性粒子) 主要包括：
刚性有机粒子(ROF) PS、AS、PMMA等
刚性无机粒子(RIF)
有Si02、CaC03，滑石粉、 凸凹棒土、BaS04、Ti02、 SiC/Si3N4等。
银纹末端的应力场可以 诱发剪切带而使银纹终 止，银纹扩展遇到已有 的剪切带也可阻止银纹 的进一步发展。
10
理论特点：
既考虑了橡胶颗粒的作用，又考虑了树脂连续相性能 的影响；
既考虑了橡胶颗粒引发银纹和剪切带的作用，又考虑 到它终止银纹的效能；
还明确了银纹的双重功能，即银纹的产生和发展消 耗大量能量，从而提高了增韧塑料的破裂能，
其一，增大分子量，分 子量分布窄一些。
其他条件完全相同的情
况 下 ， HDPE 的 分 子 量
为4×105时，体系冲击
强度只有分子量为
1×106体系的75％。
一般不
可取
16
其二，对于结晶性聚合物，结晶与不结晶以及 结晶度、晶体尺寸、晶型等影响其韧性，
要通过控制是否结晶以及结晶度、晶体尺寸和 晶型等提高韧性。/
中间情况，HIPS/PPO，银纹、剪切带都占有 相当比例，细颈、应力发白同时产生
12
橡胶颗粒大小有一最适宜尺寸
太小，被发展中的银纹“吞没”，不能终 止银纹，冲击强度下降
太大，终止银纹效果好，但橡胶相与连 续相接触面积下降，诱导银纹数目减少。
PS银纹0.9-2.8μm，HIPS最佳粒径1-10 μm
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橡胶粒径的分布对增韧效果也有很大影响。 从银纹终止和支化角度看，粒径分布较均匀为好。 但也有一些实验表明，大小不同粒子以一定比例混合
的效果好。 因为大粒径橡胶颗粒对引发银纹有利，小粒径颗粒对
引发剪切带有利。 因此大小颗粒按适当比例混合，使银纹和剪切带同时
起作用，并且也有利于银纹终止，可以提高增韧效果。