EVA增韧PE机理
1.高抗冲聚苯乙烯的增韧机理
高抗冲聚苯乙烯的增韧机理3杨 军33 刘万军 刘景江(中国科学院长春应用化学研究所,长春,130022) 提要 概述了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为中心的有关橡胶增韧机理的理论,并且总结了界面性能、粒子尺寸、粒子间距及缠结密度等因素对橡胶/高分子共混体系性能的影响。
关键词 橡胶增韧机理,逾渗,空化,银纹化,剪切屈服 自从Ostromislensky于1927年申请了第一个增韧聚苯乙烯的技术专利到1952年Dow化学公司最终成功地开发了连续生产高抗冲聚苯乙烯的新工艺为止[1～4],这期间的一系列发明掀开了塑料工业史上的一个新篇章。
从此,聚苯乙烯(PS)这种由于脆性而限制其应用的高分子材料以增韧聚苯乙烯的新面貌被广泛地用于包装、器械、家用电器和玩具等许多领域。
其消耗量逐年增加,仅以1985年的统计结果表明[5],HIPS和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)的年用量分别达到3×106t和1.5×106t,从而使聚苯乙烯成为仅次于低密度聚乙烯(LDPE)和聚氯乙烯(PVC)的第三大通用塑料。
高抗冲聚苯乙烯是通过在搅拌条件下自由基引发聚合含有7%～8%橡胶的苯乙烯溶液,最终得到以PS为连续相、橡胶为分散相的两相高分子体系[6]烯的应用起了极大的推动作用,而且这种橡胶增韧的原理已被广泛地应用于其他塑料品种,其范围从聚丙烯到环氧树脂。
与此同时,以HIPS为核心的橡胶增韧机理的研究在学术界引起了极大的兴趣,提出了许多观点和模型予以解释。
目前,这方面的研究仍在持续而深入地进行着。
本文先对橡胶增韧机理作一定性的总结,然后从结构和性能的关系方面结合文献的数据作一半定量的描述,以使读者对该领域有一个较全面的了解。
1 橡胶增韧机理 图1表明在HIPS中,PS为连续相(白图1 高抗冲聚苯乙烯的微观形态结构[27]区),橡胶(黑区)以球形粒子的方式均匀分散于其中,并且有大量的PS被分割包藏于橡胶粒子中,形成所谓的细胞结构(cell structure)。
聚合物的增韧
聚合物的增韧摘要：本文是一篇关于聚合物实现既增韧的综述，方法及其机理，并讨论了聚台物实现增韧的条件。
介绍几近年来增韧的几种材料。
聚合物作为结构材料，强度和韧性是两个重要的力学性能。
塑料改性中增韧一直是高分子材料科学研究的重要内容，但一般情况下，增韧和增强往往是相互矛盾。
增韧塑料其韧性、冲击性能提高，但材料的强度和刚度下降；而在增强塑料中，又通常导致韧性、冲击强度的降低。
因此，如何获得既增强又增韧的综合性能优良的高分子材料，是高分子材料科学研究中的热门课题。
1. 弹性体（增韧）和填料（增强)的共同作用早在上世纪初，人们就发现用橡胶类弹性体作为增韧剂以适当的方式分散于塑料基体中达到增韧目的，如环氧、尼龙、聚丙烯等的橡胶增韧。
过去几十年来，人们在橡胶增韧塑料的机理方面做了大量的研究工作，并提出了许多理论。
早期，Merz等人认为橡胶促使脆性材料韧性提高的原因是当材料在应变中产生裂纹时，有些橡胶粒子横跨于裂纹两端产生伸长变形，阻止裂纹扩展并吸收能量。
后来Newman、Schmit、Bucknall等人发现橡胶增韧脆性材料的机理不在于橡胶微粒本身吸收能量，而主要是橡胶微粒在在塑料基体中作为应力集中体引发基体的剪切屈服和银纹化，从而因塑料基体本身吸收能量而使材料的韧性得到提高。
但是橡胶类弹性体增韧塑料往往导致材料的强度、刚度、抗蠕变性、热变形温度等性能降低。
如何保持既提高材料的强度、刚性争眭能的基础上，提高共混材料的韧性，便是目前塑料改性的方向之一。
而在填充、纤维增强聚合物复合材料中，填料的浓度、形态、尺寸、粒度分布、表面积、堆砌方式和纤维含量、分布、表面化学性质等对材料性能影响很大。
在填充和纤维复合增强聚合物中，材料的性能除了取决于各组分的性能外，两组分间的界面的相互作用也是影响增强聚合物复合材料的重要因素之一。
有关增强复合材料界面作用机理，现已提出了许多理论，其中比较重要的有：物理吸附或表面浸润理论，化学键理论，可形变层理论，束缚层理论和互穿网络理论。
高分子材料增韧机理
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• 聚氯乙稀(PVC)是第二大通用合成塑料，具有良好的力学性能和简单 的合成工艺。但由 于PVC树脂分子链中有大量的极性键C—Cl键，分 子之间存在着较大的作用力，因此PVC树脂比较坚硬，对外显示一定 的脆性，冲击韧性较差，并且具有缺口敏感性。
• 3、刚性无机粒子增韧PP
• 利用橡胶或弹性体虽可显著增加PP的韧性，但同时降低了共混物的模 量、强度和热变形温度。刚性粒子增韧PP，能在提高材料抗冲性能的 同时，不降低其拉伸强度和刚性，加工流动性和耐热性也会随刚性粒 子的加人而相应地有所提高。
高分子增韧
增韧机理
实际运用
研究进展
增韧机理
• 韧性 • 韧性是表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，材料的韧 性，可以用材料形变至断裂点时所吸收的应变能来表征。 • 一般可以用冲击强度来表示材料的韧性，冲击强度是度量材料在高速 冲击下韧性大小和抗断裂能力的参数。
• 弹性体增韧机理
• 橡胶颗粒的主要是引发塑料基体产生大量的银纹和剪切带，并控制银 纹的扩展。在橡胶粒子和塑料的界面具有很好的粘结作用的条件下， 塑料基体产生大量的银纹和剪切带，直接吸收冲击能，并且剪切带还 可以终止银纹，阻止其发展成为裂纹。 • 对于脆性基体而言，橡胶颗粒主要在塑料基体中诱发银纹，对于有一 定韧性的基体，橡胶颗粒主要诱发剪切带。
增韧机理
实际运用
研究进展
实际运用
• 弹性体增韧塑料实例 • 弹性体增韧塑料体系，早已获得了广泛的工业运用，譬如，PVC、 PS等通用性塑料，属于脆性集体，以弹性体对其增韧，至今仍是工业 上对塑料盖性的主要方法。 • 以PVC为例，可采用丁腈橡胶（NBR）、EPDM等弹性体对其增韧 改性。为了改善PVC的抗冲击性能，人们很早就采用橡胶与PVC共混 ，由于NBR/PVC相容性好，所以成为增韧PVC中常用的橡胶品种。 NBR与PVC的相容性与NBR中的丙烯腈含量有关。当AN的含量为 10~26%时，共混体系可获得较高的冲击性能。 • 然而，在弹性体增韧中，会随着弹性体用量的增大而是材料的刚性 下降，其加工流动性往往受到橡胶加工流动性差的影响。
EVA薄膜的主要性能及EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜
EVA薄膜的主要性能及EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜1.优异的透明性：EVA薄膜具有良好的透明性，可以提供较高的光透过率，使阳光可以更好地透过薄膜到达作物，有利于植物的生长。
2.良好的耐候性：EVA薄膜具有出色的耐候性，能够抵御紫外线、高温、寒冷和风化等环境因素的侵蚀，具有较长的使用寿命。
3.良好的耐化学性：EVA薄膜对大多数化学品具有较好的耐受性，能够防止酸、碱、盐等化学物质对薄膜的侵蚀，确保薄膜的稳定性和可靠性。
4.良好的柔韧性：EVA薄膜具有良好的柔韧性，能够适应各种形状和尺寸的覆盖需求，使其成为一种理想的覆盖材料。
5.良好的热封性：EVA薄膜具有良好的热封性能，能够通过热封技术将薄膜连接在一起，形成气密的保护层，提供更好的农作物保护效果。
除了以上性能，EVA薄膜还具有良好的防霉性、防菌性、防静电性和防火性等特点，使其在农业、建筑、包装等领域得到广泛应用。
EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜是一种由EVA薄膜与PE（聚乙烯）薄膜复合而成的宽幅棚膜。
其功能性主要体现在以下几个方面：1.保温性能：EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜具有良好的保温性能，能够有效阻隔冷空气的侵入，提供温暖的生长环境，促进农作物的生长和发育。
2.防霉性和防菌性：EVA薄膜本身具有良好的防霉性和防菌性，通过与PE薄膜的复合，提高了棚膜的防霉性和防菌性能，减少农作物病害的发生。
3.抗紫外线性能：EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜能够有效过滤紫外线，防止紫外线对农作物的伤害，保护农作物免受紫外线的照射。
4.透光性能：通过选择合适的PE薄膜和EVA薄膜的复合比例和工艺参数，可以调整EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜的透光性能，以满足不同农作物对光照要求的需要。
5.硬度和耐磨性：EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜具有较高的硬度和耐磨性，能够抵抗外界因素的损害，具有较长的使用寿命。
由于具备上述功能特点，EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜在大棚农业中得到了广泛的应用，可以提供良好的环境条件，促进作物生长，提高农作物产量和质量。
(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。
EVA薄膜的主要性能及EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜
EVA薄膜的主要性能及EVA—PE三层复合功能性宽幅棚
膜
一、EVA薄膜的主要性能
1、EVA薄膜具有优异的光电性能：EVA薄膜高度透明，光泽度高，可
抑制逆反射，从而提高透光率；在抗UV防护、抗电磁辐射等方面也表现
出卓越的性能。
2、EVA薄膜具有优异的机械性能：EVA薄膜具有高强度、高硬度、高
拉伸强度、高拉伸模量以及低断裂伸长率，能够非常好地适应极端环境中
的机械应力，提高膜的使用寿命。
3、EVA薄膜具有优异的化学性能：EVA薄膜具有优异的耐溶剂性和耐
化学性，能够在强酸碱和溶剂环境下维持膜的稳定性，提高了膜片的耐磨、耐火和耐腐蚀性，使膜片可以更长久地保持其功能性。
4、EVA薄膜具有优异的热收缩性：EVA薄膜具有极佳的热收缩性能，
可以在加热过程中实现自动粘合，在一定程度上提高膜片抗紫外线、耐水、耐湿、耐腐蚀等性能。
1、成膜原理：EVA/PE/EVA复合棚膜通过多层复合技术，将EVA和PE
两种材料复合成一层极薄的膜片，具有优异的热和UV抗火性能，可将室
外热量有效保护。
2、一次性成膜施工：EVA/PE/EVA复合棚膜采用一次性成膜施工，无
需额外涂布接缝材料，可有效提高施工效率，缩短工期。
PP增韧EVA
摘要聚丙烯(Pol即ropylene,PP)以其综合性能优良而被广泛应用,但低温脆性却大大限制了它的使用范围"通过弹性体增韧改性PP是目前广泛使用的方法,但PP韧性提高的同时,强度和模量却急剧降低"尤其是当PP与弹性体相容性较差时,共混物形成典型的两相结构,具有非常清晰的两相界面,因而增韧效果不甚理想"碳纳米管具有在裂纹面上桥接,阻止裂纹引发和扩展的作用,因而在增强的同时,可以对聚合物起到一定的增韧作用"基于此,本论文拟采用具有一定结晶性能的极性弹性体聚乙烯一醋酸乙烯酷(Ethylene一co一vinylacetate,EVA)增韧PP为研究对象,以碳纳米管为改性填料,通过碳纳米管的官能化改性,EVA聚合物中单体VA含量的选择,调控碳纳米管与PP和EVA两相之间的相互作用;在此基础上进一步研究了碳纳米管含量!共混物相形态!共混工艺等参数的变化对复合材料微观结构和宏观性能的影响"主要研究成果如下:l)通过先酸化然后接枝马来酸配的方法,成功地对碳纳米管进行表面修饰,在碳纳米管表面引入拨基!梭基!轻基等极性官能团"2)不相容共混物PP尼vA的相形态结构随着EVA含量的变化而变化"当EVA含量低于40%时,共混物为典型的海一岛相形态;当EVA含量达到40%及以上,共混物则表现为典型的双连续相形态"碳纳米管的加入对共混物微观相形态产生明显的影响,而这种影响依赖于样品制备过程中母料的选择"具体表现为:以PP/f-MWCNTs为母料制备的三元纳米复合材料,f-MWCNTs的分散性较差;而以EVA/f-M丫VCNTs为母料制备的三元纳米复合材料,f-MWCNTs 的整体分散性较好,但大都束缚在EVA相区中"3)f-MWCNTs的引入有利于不相容共混物韧性的提高,其增韧效率依赖于复合材料中EvA 含量和样品制备方法"表现为:对于PP甩vA(80/20)体系,冲击强度仅仅随着f-MWCNTs含量的提高而有轻微的提高,冲击断面整体光滑平整,并未呈现明显的剪切屈服或塑性变形,断裂方式属典型的脆性断裂;对于PP扭VA(60/40)双连续相形态体系,特别是以EVA为母料加工的组分,少量f-MYVCNTs的引入即可大大提高体系的冲击强度,冲击断面非常粗糙,并伴随着大量的塑性变形以及纤维化特征,属于典型的韧性断裂"证明在含有双连续相形态的复合材料中,f-MWCNTs与EVA形成双网络结构,并且部分f-MWCNTs横跨不相容的两相界面,起到显著增强界面粘结力的作用,从而大大改善了该体系的力学性能"4)在低速拉伸实验条件下,PP尼VA(80/20)体系均在较低的位移下发生了断裂,表现出典型的脆性断裂"f-MWcNTs的引入并没有明显的改善PP旧vA(80/20)体系的裂纹西南交通大学硕士研究生学位论文第n页扩展情况,其裂纹扩展位移以及裂纹扩展能几乎保持不变,并没有随着碳纳米管含量的增加而增加"而碳纳米管的引入使得PP尼vA(60/40)体系在拉伸应力承载过程中,表现出更大的拉伸位移,属于典型的韧性断裂"在拉伸断裂过程中,碳纳米管的引入使得PP尼vA(60/40)体系引发能和扩展能都得到了大幅度提高,但是相比裂引发能的提高,断裂韧性的提高主要归功于裂纹扩展能的明显提高,断裂过程主要由扩展阶段来控制"说明碳纳米管在PP尼vA(60/40)双连续相形态中的作用表现为,在含有双连续相形态的复合材料中,f-MWCNTs与EVA形成双网络结构,并且部分f-MWCNTs横跨不相容的两相界面,起到显著增强界面粘结力的作用"碳纳米管联合EVA在共混物中形成的双网络结构以及界面上碳纳米管的桥联作用,可以显著改善PP/EVA之间的相容性,有效增加裂纹引发吸收功,阻止裂纹的进一步扩展,从而大大改善了该体系的拉伸断裂韧性"5)通过改变VA单体的质量百分比含量来调控基体的极性,以研究碳纳米管在不相容共混物PP尼VA中的选择性分散对分散相EVA的极性依赖性"热力学的计算分析表明,在EVA18体系中,大部分的碳纳米管会分散在不相容共混物PP尼VA的界面上;而在EVA28体系中,碳纳米管则更倾向于选择性的分散在极性EVA粒子内部"通过SEM以及TEM表征再次验证了碳纳米管在两种不同极性共混物中的分散"PP尼VA18体系中,分布于界面上的碳纳米管所形成的双网络结构以及EVA粒子在该体系中的均匀分散,导致了不相容共混物PP尼VA力学性能的大幅度增加;而在PP/E劝狡8体系中,由于碳纳米管被吸附到极性较强的EVA粒子内部,导致碳纳米管对EVA28体系的增韧效果不如EVA18体系"总的来说,碳纳米管的引入可以大大增强不相容共混物PP尼VA的力学性能,但这种增强增韧的效果依赖于加工顺序以及分散相极性的变化"关键词:聚丙烯;聚乙烯一醋酸乙烯酷;碳纳米管;相形态;结晶;增韧增强;双网络结构通大学硕士研究生学位论文第2页剪切应力相关"因此,不同组分的聚合物,甚至相同组分的聚合物在加工过程中由于加工方法!工艺条件的不同,而出现不同的形态结构[51"比较有意思的是,在相逆转的组成范围之内,常可以形成两相交错!互锁的共连续形态结构,使得共混物的力学性能得到大大的改善,这也是为什么相逆转在近几年的研究中越来越受到众多研究者的关注"在众多相互贯穿的两相连续形态结构中,大家比较感兴趣的是互穿网络聚合物(hiterpenetratingPolymernetworks,IPNs)"在互穿网络聚合物中,两种聚合物网络互相贯穿,使得整个共混物成为一个相互交织的网络[6]"对于形成互穿网络结构的两组分,其相容性越好,交联度越大,则IPNs两相结构的相畴越小,其结构就越不容易被外界应力破坏,共混物表现为较好的力学性能"1.1.2共混物的制备方法一般情况下,聚合物共混物的理想形态结构大多应该为稳定的微观多相体系或者亚微观多相体系"所谓的稳定即为聚合物共混物在成型以及其制品在使用过程中,不会产生宏观的相分离"通常情况下,影响聚合物共混物形态结构的最基本的因素是其共混组分的热力学相容性,但并不是所有相容性好的共混物体系就一定能形成理想的形态结构,它还要受到共混方法和工艺条件的影响,因此,我们必须对各种共混方法有一个基本的了解"常见的聚合物共混物的制备方法主要有两种,即物理共混法和化学共混法".1.2.1物理共混法物理共混法又名为机械共混法,是通过组分之间的物理作用来实现聚合物共混的方法"这种方法可以适用于大多数的共混物"从物料形态分类,物理共混法一般包括粉料共混!熔体共混!以及溶液共混"粉料共混法是将两种或两种以上不同的细粉状聚合物在各种通用的塑料设备中加以混合,形成各组分均匀分散的粉状聚合物混合物的一种方法"用此类方法进行共混时,也可同时加入一些塑料助剂"所得共混物可直接用于注射或挤出成型"熔体共混法又称为熔融共混法"是一种将共混所用的聚合物组分在它们的粘流温度(耳)以上用加工设备制取均匀聚合物共熔体,然后快速冷却#造粒的方法"在熔融状态下,异种聚合物分子之间扩散和对流激化,加之混炼设备的强剪切分散作用,使得混合效果明显高于干粉共混"共混物料成型后,制品内相畴较小"此外,在共混过程中,由于在强剪切力作用下,导致一部分聚合物分子降解并可形成一定数量的接枝或嵌段共混物,从而促进了不同聚合物组分之间的相容"但是,在选用该方法时,必须保证各原料聚合物组分之间的熔融温度和热分解温度比较接近,以免在其中一种组分的熔融温度下加工的过程中,引起另一种聚合物组分的分解"经验表明,在可以避免聚合物出现过通大学硕士研究生学位论文第3页度降解以及由此引起的聚合物共混物料性能的劣化的前提下,适当延长物料的加工时间或增加加工次数,在一定范围内可以提高共混物的相容性"溶液共混法是将各原料聚合物组分加入共同溶剂中(或将原料聚合物组分分别溶解!再混合)搅拌溶解均匀,然后加热蒸出溶剂或加入非溶剂共沉淀便获得聚合物共混物的一种方法"此法适用于易溶聚合物,可根据溶液是否发生分层现象以及溶液的透明性来判断各组分之间的相容性"但用此类方法所制得的共混物一般分散性差,因而工业意义不大口一9]"1.1.2.2化学共混法化学共混法主要有两种,共聚共混法和互穿网络聚合法"共聚共混法是通过嵌段共聚或接枝共聚将不同聚合物组分以化学键连接而形成共混物的一种方法"共聚共混法有接枝共聚一共混和嵌段共聚一共混之分"在制取聚合物共混物方面,-接枝共聚共混法更为重要"接枝共聚共混法,其过程是将聚合物组分A溶解于组分B中,再使B引发聚合,活性B大分子自由基可对A链产生链转移反应,使A链上产生自由基再引发B的聚合,这样就形成了支化B链"接枝共聚共混法所制得的聚合物共混物,其性能一般优于机械共混法的产物,所以近年来,得到了很快的发展"而互穿聚合物网络体系矽N则是以交联方式将不同的聚合物组分互穿互锁而制得共混物,是以化学法制备物理共混物的方法"制备pN通常是将交联聚合物组分A用含有引发剂和交联剂的组分B溶胀(溶剂分子渗透进人聚合物中,使高分子体积膨胀),再行聚合,便得到A和B交互贯穿的网络"于是,聚合反应所得的交联聚合物网络与组分A本身的网络结构相互贯穿,从而实现了两种聚合物的共混"在这种共混体系中,两种不同的聚合物之间不存在接枝或化学交联,而是通过在两相界面区域不同链段的扩散和缠结达到两相之间的良好结合,形成一种互穿网络聚合物共混体系,其形态结构为两相连续[3]"1.1.3聚合物之间的相容性聚合物之间的相容性是选择共混加工方法的重要依据,也是决定共混物形态结构和性能的关键因素"相容共混物是均相的稳定体系,共混物的性质尤其是性能往往介于各个组分之间"从热力学的角度分析,聚合物的相容性可以理解为聚合物之间的相互溶解性,是指两种聚合物形成均相体系(达到分子级或链段级混合)的能力"根据相容性的程度可以将共混体系分为两种:完全相容和部分相容"完全相容体系可按任意比例形成分子水平均匀的均相体系;而部分相容体系则是仅在一定的组成范围内才能形成稳定的均相体系"如果部分相容性较大时,称为相容性好;当部分相容性较小时,称为相容性差;当部分相容性很小时,称为不相容或基本不相容"根据热力学原理,两种高聚物的通大学硕士研究生学位论文第4页相容性大小可以用它们的溶解度参数来衡量"如果两者的溶解度参数越接近,}61一62}就越小,则两种高聚物相容性就越好"一般情况下,共混聚合物的相态行为主要指不同聚合物之间的相容性问题"共混聚合物的相容性数据要说明的是在特定温度和组成下,共混聚合物是均相(相容)还是多相(不相容)"两种聚合物相容与否取决于共混过程的Gibbs自由能变化,共混体系相容的必要条件为:v吼二AHn,一T八夕nJ<0(l一l)其中,v吼为摩尔混合自由焙;v万阴为摩尔混合热;vsn,为摩尔混合嫡;T为绝对温度"通过上述两种方法均可判断聚合物共混物之间的相容性"此外,由于共混物热力学上的相容性是分子链段级别上相互缠结,而聚合物共混物的玻璃化转变温度(glass transitiontemPerature,几)与两种聚合物分子级的混合程度直接相关#因此,通过玻璃化转变温度可以衡量两种聚合物之间的相容性"若两种聚合物组分完全达到分子级混合,共混物为均相体系,就只有一个玻璃化温度几,此玻璃化转变温度决定于两组分的玻璃化温度和体积分数;若两组分完全不相容,形成界面明显的两相结构,就有两个玻璃化转变温度爪,分别对应于两组分各自的乓;部分相容的体系介于上述两种情况之间"实际上,由于聚合物之间的混合嫡很小,所以仅当聚合物之间存在很强的相互作用或者组分自身链段之间的斥力大于组分之间链段的斥力时,才可以达到完全的相容"但真正热力学上完全相容的体系相对来说比较稀少,对于大多数的聚合物共混物来说,都是不相容体系或者部分相容体系"1972年,Krause7."]公布了342种聚合物,其中只有33对完全相容,46对部分相容,其余的都不相容"由于分子量高,大多数聚合物之间难以满足热力学相容的条件,而属于不相容体系,如PolyProp尹en押olystyrene(PP护S)! polyamid毋01即ropylene(PA/pp)!pol即ropylene/Ethylene一场nylAeetate(ppfEVA)等" Flory和Huggins在二十世纪四十年代创立了高分子共混统计热力学理论"该理论指出:当两种高分子共混时,其混合自由能中嫡项的贡献虽有利于混合,但由于聚合物的分子量较大,混合嫡的贡献很小,而焙项不利于混合,存在热力学上分相的动力"亚稳状态在共混聚合物中是十分常见的情形,一研究处于亚稳状态的共混聚合物时,往往可能得到不同甚至相反的结论,原因在于外界条件的微小变化就可能导致相分离"图1一1给出共混聚合物的相态行为!混合Gibbs自由能vGM及其与共混聚合物组成碑间的关系"左图为不同温度下混合Gibbs自由能v嘛与共混聚合物组成处之间的关系"在温度乃下,为使A(处)点处的混合Gibbs自由能最小,必然发生相分离,成为B!c两相"将不同温度下的B(姚)!C(必:)两点相连,即可得到图1一1中右图的双节线(Binodal~e,又称两相共存线),此即共混聚合物液一液平衡相图"高分子共混体系在相分离时,通常遵循两种机理[.]:成核增长机理(NucleationandGrowtll,NG)以及SD相分离机理第1章前言1.1共混物的结构由于单一的聚合物己经不能满足社会日益增长的应用需要"因此,通过聚合物共混的方式来获得符合社会需求的先进材料的必要性日益突增"聚合物共混物是指两种或两种以上均聚物或共聚物的混合物"通过将两种或两种以上不同的聚合物通过不同的方式混合在一起,可以综合均衡各聚合物组分的性能,趋利弊害,取长补短,消除各单一聚合物组分性能上的弱点,以获得综合性能较为理想的聚合物材料;此外,通过聚合物共混还可以满足某些特殊的需求,开发制备出一系列具有崭新性能的新型聚合物材料"聚合物的性能与其形态结构有着密切的关系"因此,要想达到提高聚合物性能的目的,必须首先了解和分析共混物可能的形态结构"并在此基础上,通过不同的方法对其微观结构,诸如两相形态!结晶等加以控制和调节,从而达到调节其宏观性能的目的" Manson〔.似及Bu翻all[2]的专著在这方面为大家提供了基本的认识"通过对聚合物共混物形态结构的研究,有助于设计制造性能更为优良或更有特色的聚合物共混物"1.1.1共混物的形态结构特点按照相的连续性,可以将聚合物共混物分成三种基本类型:单相连续结构,即一个相是连续的,而另一个相是分散的;两相互锁或交错结构以及相互贯穿的两相连续结构"对于单相连续结构,由于聚合物共混物中的两个或多个相中只有一个相连续,对于连续相可等价于分散介质,即基体,其他的相则一般称为分散相"而在复相聚合物体系中,因为相本身的聚集以及相与相之间的纵横交错,所以连续性较小的甚至不连续的相就被分割成很多微小的区域,即所谓的相畴或者微区"不同分散相的形状!颗粒规则度以及形态结构,导致了不同的相畴形状和大小[3j"两相互锁或交错结构,即两相共连续结构,包括层状结构和互锁结构"嵌段共聚物产生两相旋节分离以及当两嵌段组分含量相近时常形成这类形态结构"如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(Styrene一butadiene一st贝ene,SBS)为三嵌段共聚物,当丁二烯含量为60%左右的时候即形成两相交错的层状结构叫"对两种两种均聚物所组成的共混物来说,其形态结构与组成比例密切相关"随着分散相含量的逐步增加,其形态会逐步由球状过度到棒状或纤维状"而当两相含量比较接近时,则易形成层状结构"实际上,聚合物共混物还可在一定的组成范围内发生相的逆转,即分散相和连续相的相互错位:原来是分散相的组分变成连续相,原来是连续相的则变成分散相"相逆转的发生主要与组分的体积分数以及,尹通大学硕士研究生学位论文第6页大大降低,宏观表现为较差的机械性能"因此,通过改性来提高共混物之间的相容性,借以提高共混物的力学性能,显得尤为重要"1.2聚丙烯PP的改性研究进展PP是最为重要的通用聚合物材料之一"以聚丙烯为代表的通用合成塑料是指大吨位的合成树脂,包括聚乙烯(polyethylene,pE)!聚氯乙烯(pol尹inyl喇oride,Pve)和聚苯乙烯(Polyst厂ene,PS)等,占全球塑料总产量的70%以上,被广泛应用于家电!化工!冶金!汽车!电子!信息和航空等社会生产的各个重要领域=.3一,5〕"PP密度只有0.90一0.91留cm3,是目前所有塑料中最轻的品种之一"等规聚丙烯的等规度达95%以上,结晶性高,结构规整,因而具有优良的力学性能,屈服强度!拉伸强度!压缩强度!表面硬度及刚性等都较优异"此外,PP还具有优良的电性能,击穿电压高,耐电弧性好,介电系数高,适合于制作电气配件"但是PP最突出的缺点就是对缺口十分敏感,缺口冲击强度低;在低温或高应变速率下,吸收的冲击功来不及及时分散,脆性尤为突出"这极大地限制了PP的应用[l61"为了改进和提高PP的性能,扩大其应用范围,许多国家在20世纪做了大量的工作,60年代以填充增强!共混改性为主;70年代出现化学改性;80年代又发展到物理改性与化学改性并用的新阶段:化学改性主要是通过改变聚合物分子链的结构,如共聚!接枝!交联等,来提高其韧性;而物理改性则是通过在聚合物当中添加增韧改性剂,来改变其高层次结构,进而改善其韧性,如共混改性!填充改性等[l7〕"如今,PP己经成功由通用型发展成专用型,如阻燃型!工程型(高冲击型!耐低温型)等,应用范围也因此得到了大大拓展"1.2.1弹性体增韧PP的研究20世纪80年代以来,随着各种热塑性弹性体的开发,热塑性弹性体已广泛用于PP的增韧改性,并取得了很好的效果"弹性体具有很高的弹性,而且其界很低(远低于室温),能显著改善PP的低温(或高应变速率)脆性"因此,弹性体增韧PP是公认的比较行之有效的方法"在增韧共混物中,弹性体的加入可以提高材料抵抗裂纹扩展的能力和发生塑性形变的能力,它一般是作为分散相来引发基体产生屈服变形(包括剪切变形和银纹化),进而吸收能量的"比如,在较大的冲击力下,乙烯一辛烯共聚物(Ethylene一"ctenecopolymer, PoE)弹性体微粒能吸收部分冲击能,并作为应力集中点诱发银纹,大量银纹之间应力场相互干扰,降低了银纹端的应力,阻碍了银纹的发展,大幅度提高了材料的冲击强度[l/}"f19一31常见的弹性体,如二元乙丙橡胶(Eth尹eneprop贝enerubber,EPR)一!三元乙丙橡胶f24一81(Ethylene一propylene一DieneMonomer,EPDM)-一!POEL-,一j.J!sBs[32]以及苯乙烯一乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(Styrene一eth贝ene一utadiene一styrene,SEBs)[33一3-〕等,它通大学硕士研究生学位论文第5页(spinodalDeeo娜osition)"旋节分离(SD):相分离过程是通过反向扩散(即向浓度较大的方向扩散)完成"旋节分离倾向于产生两相交错的形态结构,相畴较小,两相界面较为模糊,宏观表现为共混物倾向于形成双连续相的结构,利于共混物性能提高"成核增长机理(NG)为相分离过程包括核的形成和核的增长两个阶段"这种相分离过程较慢,所形成的分相常为较规则的球形颗粒,宏观表现为共混物形成海岛相形态〔川"絮絮少少子子砂砂旅旅从从~夕夕临临界状态态份份,了).p/-!!性性组岁岁相相分离体系/(觅G!/即2万,二"双节线归vG人,/越.)二协叽佩.)二=O=O旋节线I右界点必必,"必(沪!,sP产住Figurel一1:Left:RelationshiPbetweenthemixingGibbsfreeenergyandtheeomPositionof pol卿erblends.几ght:Binodalcurveandspinodalcurve[0]对部分相容的共混物体系,混合自由焙除了受到组分配比的影响,还与温度存在比较复杂的关系,归纳起来,主要有以下三中类型:1.具有最高临界相容温度(uCST):超过此温度,体系完全相容;低于此温度,为部分相容,在一定组分范围内产生相分离2.具有最低临界相容温度(LCST):低于此温度,体系完全相容;高于此温度为部分相容"3.同时存在最高临界相容温度和最低临界相容温度[-2]"聚合物共混物组分之间是否相容,与其聚合物的自身属性!共混聚合物的制备方法!相容性的测定方法等密切相关"不相容体系由于两相间的相容性差,界面粘结力差,界面清晰,相分离严重,使得共混物两相之间的界面张力比较大,两相的分散性和结合力都较差,在外力拉伸或断裂过程当中,很容易造成界面脱豁,造成共混物的断裂吸收功通大学硕士研究生学位论文第7页们对PP均有明显的增韧作用"影响弹性体增韧聚合物断裂韧性的因素较多,既有内在的本征因素,如基体参数!分散相参数(含量!粒径!形态!分布!特性等)以及弹性体一基体界面状态等;也有非本征因素,如试样尺寸!测试速率!实验温度等"其增韧效果往往是多种因素共同作用的结果"关于弹性体增韧机理,早期的有微裂纹理论!次级转变温度理论!屈服膨胀理论以及裂纹核心理论等,但这些理论都不能作为弹性体增韧的主要机理来使用"在此基础上发展起来的,有较大实用性的理论基本如下:剪切屈服理论:该理论是Ne一an和strell"在1965年提出的[35,36]"主要描述的是橡胶粒子的应力集中会引起橡胶粒子的空洞化!橡胶粒子一基体界面的脱粘及基体银纹等体积膨胀现象,释放了应力集中静张力分量,使橡胶粒子周围的基体发生从平面应变到平面应力的转变,从面降低了粒间基体的剪切屈服应力"当粒子间应力集中超过了基体在平面应力状态下发生剪切屈服所需的应力时,基体就会产生剪切屈服"随分散相粒间。
聚苯乙烯增韧机理研究
以苯 乙烯 、 丁二 烯 为 单 体 ， 以烷 基锂 为 引发 剂 ， 采 用 阴离 子 溶 液 共 聚 技 术 而 合 成 的 一 种 嵌段 共 聚
物 ，具 有较 好 的抗冲 击性 和极 高 的透 明性 。
第１ ］ 期
丁 云 江 聚 苯 乙 烯 增 韧机 理研 究
Ｉ ９ ７ ２ 年ｌ ｏ Ｒ在 德 克萨 斯州 的Ｂ ｏ ｒ ｇ ｅ ｒ ３ ２ 厂 进行 工业 化 量产 ，１ ９ ７ ９ 年４ 月在 德 克萨 斯州 的Ａｄ ａ ｍｓ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｌ 联
子 和 基 材 问要 达 到 一 定 的 粘 结 强度 ， 一直 被 认 为
表１ 不同 比例的Ｓ Ｂ Ｓ 增韧Ｐ ｓ 的制 品效果 （ 每个 配方取５ ０ 只样品测试 ）
序 号 １ ２ ３ ４ ５ ６ 配 比 Ｐ Ｓ Ｐ Ｓ ＋ Ｓ Ｂ Ｓ Ｐ Ｓ ＋ Ｓ Ｂ Ｓ Ｐ Ｓ ＋ Ｓ Ｂ Ｓ Ｐ Ｓ ＋ Ｓ Ｂ Ｓ Ｐ Ｓ ＋ Ｓ Ｂ Ｓ Ｓ Ｂ Ｓ 占比 ０ ２ ％ ３ ％ ５ ％ ８ ％ １ Ｏ ％ 刚 度 刚度 大 刚度 大 刚 度 较 大 刚 度 较 大 刚 度 一 般 刚 度 一 般 破 裂 全 破 裂 全破 裂 ２ 只 破 裂 ３ Ｒ 破 裂 ｉ 只 破裂 １ 只破 裂 备 注 Ｐ Ｓ ：道 达 尔４ ２ ４ １ Ｐ Ｓ ：道 达 尔 ４ ２ ４ １ Ｐ Ｓ ：道 达 尔 ４ ２ ４ １ Ｐ Ｓ ：道 达 尔 ４ ２ ４ １ Ｐ Ｓ ：道 达 尔 ４ ２ ４ １ Ｐ ｓ ：道 达 尔 ４ ２ ４ ｌ
二氧化硅填充pe膜的原理
二氧化硅填充pe膜的原理
二氧化硅填充PE膜的原理是利用二氧化硅的高比表面积、吸附性能和抗湿性等特点，将其与聚乙烯(Polyethylene, PE)薄膜结合，在PE膜表面形成一层二氧化硅纳米颗粒填充层。
具体原理如下：
1. 过程：首先，在二氧化硅颗粒表面涂覆一层或多层亲油剂，使其与PE膜表面相容性增强；然后，通过物理混合或溶剂浸渍法将二氧化硅颗粒与PE膜混合，在膜表面均匀分散二氧化硅颗粒，使其形成填充层。
2. 作用：二氧化硅颗粒填充层能够增加PE膜的抗透湿性、防水性和热稳定性，改善PE膜的机械强度、导电性和尺寸稳定性。
其主要原理有以下几个方面：
- 比表面积效应：二氧化硅颗粒具有较高的比表面积，增加填充层与环境介质之间的交互接触面积，以增强二氧化硅颗粒的吸附和保护作用。
- 吸附作用：二氧化硅颗粒具有较好的吸附性能，能够吸附PE膜内部的气体和有机溶剂，减少其透湿性和透气性。
- 防水性：填充层中的二氧化硅颗粒通过吸附周围湿气，形成一个微观的湿气屏障层，防止湿气进入PE膜内部，提高膜的防水性能。
- 机械强度：填充层内的二氧化硅颗粒能够增加PE膜的硬度和强度，改善膜的抗拉、抗撕裂和耐磨性。
- 尺寸稳定性：填充层中的二氧化硅颗粒增加了PE膜的热稳定性，减少了因热膨胀引起的尺寸变化，使PE膜具有更好的尺寸稳定性。
总结起来，二氧化硅填充PE膜的原理是通过二氧化硅颗粒的填充，增加PE膜的比表面积、吸附性能和抗湿性，从而改善膜的物理性能和稳定性。
增韧剂基本原理
一、概述增韧剂，是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。
某些热固性树脂胶黏剂，如环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂胶黏剂固化后伸长率低，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，而又不影响胶黏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（flexibizer），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。
eva增韧改性聚氯乙烯合金的制备和性能
Preparation and properties of PVC Alloy Toughened by EVA
Bao Yongzhong1 Li Bo2
(1.College of Chemical and Biological Engineering,Zhejiang University,Hangzhou,310027, 2. Xinjiang Zhongtai Chemical Company,Wulumuqi,830000)
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^性能与分析1
塑Байду номын сангаас助剂
2019年 第 6 期(总第138期)
E V A 增韧改性聚氯乙烯合金的制备和性能
包永忠1 李 波 2
(1.浙江大学化学工程与生物工程学院，杭州， 310027;2.新疆中泰化学股份有限公司，乌鲁木齐，830000)
摘 要 选 择 三 种 不 同 醋 酸 乙 烯 酯 (VAc)含 量 的 EVA，采用熔融共混和接枝共聚方法制备增初改性 PV C合 金 ，考 察 EV A 结构和合金制备方法对合金力学性能的影响。随 着 EV A 添加量的增加，熔融共混制 备 的 VAc含 量 为 15%(质量分数，下同）的 EVA/PVC合金的抗冲强度先缓慢增加、接着快速上升、再缓慢 增大的变化趋势，而 V A c含 量 为 20%和 25%的 EVA改 性 的 PV C合金的抗冲强度则先增加后降低;EVA 的加入使合金的拉伸强度降低,加入高VA c含 量 的 EV A,下降更明显。相 同 EV A 添加量时，采用接枝共 聚 制 备 的 PVC/EVA合金的抗冲强度远大于熔融共混制备的PVC/EVA合 金 ，断面呈现典型的韧性断裂 形貌。
EVA薄膜的主要性能及EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜
EVA薄膜的主要性能及EVA—PE三层复合功能性宽幅棚膜EVA（乙烯醋酸乙烯共聚物）薄膜是一种常用于农业大棚覆盖的材料。
它具有以下主要性能：1.透光性：EVA薄膜具有良好的透光性能，可让光线充分透过，提供充足的阳光照射，有利于植物的生长发育。
2.耐候性：EVA薄膜能够长时间抵御紫外线辐射、高温、低温等环境因素的侵害，具有较高的耐候性。
3.抗拉强度：EVA薄膜具有较强的抗拉强度，能够承受大风、大雨等自然灾害的冲击。
4.防雾露性：EVA薄膜具有良好的防雾露性能，能够减少农作物表面的露水积聚，避免露水对植物的伤害。
5.阻隔性：EVA薄膜能够有效地阻挡空气、水分等外界物质的渗透，能够保持农作物内部的适宜环境条件。
EVA-PE三层复合功能性宽幅棚膜是一种通过将EVA薄膜与PE（聚乙烯）薄膜进行复合制成的大棚覆盖材料。
其主要功能包括以下几个方面：1.保温性能：三层复合结构能够提供较好的保温性能，减少室内温度的波动，保持适宜的生长环境。
2.防虫功能：复合薄膜能够有效地防止害虫的入侵，减少农作物的损失。
3.透光性能：EVA薄膜在复合过程中能够保持良好的透光性，使光线能够透过薄膜充分照射到农作物上，促进植物的正常生长。
4.耐候性：PE薄膜具有较强的耐候性能，能够有效地抵御紫外线辐射、高温、低温等环境因素的侵害，延长大棚薄膜的使用寿命。
5.防雾露性：复合薄膜具有良好的防雾露性能，能够减少农作物表面的露水积聚，降低霜冻对植物的伤害。
综上所述，EVA薄膜具有良好的透光性、耐候性、抗拉强度和防雾露性等性能。
而EVA-PE三层复合功能性宽幅棚膜在此基础上，通过复合结构增强了保温性能和防虫功能，提供了更好的覆盖效果，适用于农业大棚的广泛应用。
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。
聚合物增韧方法及增韧机理(1)
聚合物增韧方法及增韧机理*陈立新 蓝立文 王汝敏(西北工业大学化工系,西安市710072)收稿日期:2000-07-03作者简介:陈立新女,1966年生,博士、讲师,已发表论文20余篇。
* 先进复合材料国防科技重点实验室基金资助。
摘要 探讨了聚合物增韧方法及增韧机理,为材料的研制与开发提供新的思路和准则。
关键词 增韧 机理 聚合物T oughening mechanism and methods of polymerChen Lixin Lan Liw en Wang Rumin(Dept.of Chemical Engineer ing ,N orthwest U niversity,Xi .an 710072)Abstract T he toughening mechanism and methods of polymer are discussed in differ ent aspects.Some new ideas and principles are also prov ided for the development of mater ials.Keyw ords T oug hening M echanism Polymer1 前言聚合物增韧一直是高分子材料科学研究的重要内容。
最早采用弹性体来增韧聚合物,如通过橡胶增韧苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)树脂,制备了性能优良的ABS 工程塑料;通过液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧环氧[1];端氨基丁腈(ATBN )增韧BM [2],提高了树脂的断裂韧性。
但在提高韧性的同时,却使刚度、强度和使用温度大幅度降低。
自20世纪80年代中期,人们开始讨论研究采用非弹性体代替橡胶增韧聚合物的新思路[3~6],先后获得了PC/ABS 、PC/AS 、PP/ABS 刚性有机粒子增韧体系,以及热塑性树脂(PEI,PH ,PES 等)贯穿于热固性树脂(EP,BMI)网络中的增韧体系。
eva聚合机理
eva聚合机理摘要：1.EVA 聚合机的定义和概述2.EVA 聚合机的工作原理3.EVA 聚合机的应用领域4.EVA 聚合机的发展前景和挑战正文：1.EVA 聚合机的定义和概述EVA 聚合机，全称乙烯- 醋酸乙烯共聚物聚合机，是一种用于生产乙烯- 醋酸乙烯共聚物（EVA）的高分子聚合设备。
EVA 是一种热塑性弹性体，具有优良的柔韧性、弹性、耐化学腐蚀性和耐候性，广泛应用于包装、建筑、汽车、医疗等领域。
2.EVA 聚合机的工作原理EVA 聚合机主要通过将乙烯和醋酸乙烯单体加入到聚合釜中，在催化剂的作用下进行自由基聚合反应。
聚合过程中，催化剂能提高反应物分子的活性，促使单体分子结合成长链状结构。
随着反应的进行，聚合物颗粒逐渐形成，并通过过滤、洗涤等后处理过程，得到最终的EVA 产品。
3.EVA 聚合机的应用领域EVA 聚合机生产的乙烯- 醋酸乙烯共聚物具有广泛的应用领域，主要包括：（1）包装行业：EVA 制品具有良好的柔韧性和抗冲击性能，可用于制作各种包装材料，如塑料袋、包装盒等。
（2）建筑行业：EVA 具有良好的耐候性和抗老化性能，可用于生产建筑防水材料、保温材料等。
（3）汽车行业：EVA 可用于生产汽车密封件、内饰等，以降低噪音、减轻重量、提高汽车性能。
（4）医疗行业：EVA 具有良好的生物相容性，可用于制作医疗器材和器械，如手术手套、注射器等。
4.EVA 聚合机的发展前景和挑战随着我国经济的快速发展，对EVA 的需求量逐年增加，EVA 聚合机的发展前景十分广阔。
然而，在发展过程中，EVA 聚合机也面临着一些挑战，如提高生产效率、降低能耗、提高产品质量等。
增韧
影响抗冲击强度的因素：1、缺口的影响冲击实验时，有时在试样上预置缺口，有时不加缺口。
有缺口试样的抗冲强度远小于无缺口试样，原因在于有缺口试样已存在表观裂纹，冲击破坏吸收的能量主要用于裂纹扩展。
另外缺口本身有应力集中效应，缺口附近的高应力使局部材料变形增大，变形速率加快，材料发生韧-脆转变，加速破坏。
缺口曲率半径越小，应力集中效应越显著，因此预置缺口必须按标准严格操作。
2、温度的影响温度升高，材料抗冲击强度随之增大。
对无定形聚合物，当温度升高到玻璃化温度附近或更高时，抗冲击强度急剧增大。
对结晶性聚合物，其玻璃化温度以上的抗冲击强度也比玻璃化温度以下的高，这是因为在玻璃化温度附近时，链段运动释放，分子运动加剧，使应力集中效应减缓，部分能量会由于材料的力学损耗作用以热的形式逸散。
右图给出几种聚丙烯试样的抗冲强度随温度的变化，可以看出，在玻璃化温度附近抗冲强度有较大的增长。
3、结晶、取向的影响对聚乙烯、聚丙烯等高结晶度材料，当结晶度为40-60%时，由于材料拉伸时有屈服发生且断裂伸长率高，韧性很好。
结晶度再增高，材料变硬变脆，抗冲击韧性反而下降。
这是由于结晶使分子间相互作用增强，链段运动能力减弱，受到外来冲击时，材料形变能力减少，因而抗冲击韧性变差。
从结晶形态看，具有均匀小球晶的材料抗冲击韧性好，而大球晶韧性差。
球晶尺寸大，球晶内部以及球晶之间的缺陷增多，材料受冲击力时易在薄弱环节破裂。
对取向材料，当冲击力与取向方向平行，冲击强度因取向而提高，若冲击力与取向方向垂直，冲击强度下降。
由于实际材料总是在最薄弱处首先破坏，因此取向对材料的抗冲击性能一般是不利的4、共混，共聚，填充的影响实验发现，采用与橡胶类材料嵌段共聚、接枝共聚或物理共混的方法可以大幅度改善脆性塑料的抗冲击性能。
采用丁二烯与苯乙烯共聚得到高抗冲聚苯乙烯；采用氯化聚乙烯与聚氯乙烯共混得到硬聚氯乙烯韧性体，都将使基体的抗冲强度提高几倍至几十倍。
橡胶增韧塑料已发展为十分成熟的塑料增韧技术，由此开发出一大批新型材料，产生巨大经济效益。
PP.PE.EVA.TPE无卤阻燃机理及配方和应用常见问题doc
PP、PE、EVA、TPE聚烯烃无卤阻燃剂阻燃机理及配方和应用中常见问题1、P-N系膨胀型阻燃剂的阻燃机理一般包括三部分,即碳源(常为多羟基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸铵,即APP)及发泡剂(如三聚氰胺),它们是通过下述相互作用而形成炭层的：①在较低温度(150℃左右,具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下,有酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸;②在稍高于释放酸的温度下,酸与多元醇(碳源)进行酯化法反应,而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂,加速反应进行;③体系在酯化反应前或酯化反应过程中熔化;④反应过程中产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使已处于溶融状态的体系膨胀发泡。
与此同时,多元醇和酯脱水炭化,形成无机物及炭残余物,且体系进一步膨胀发泡;⑤反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔泡沫炭层。
2. P-N系膨胀型阻燃剂由三部分组成，（1）酸源：提供酯化反应所需的酸;(2)碳源：提供酯化反应所需的羟基或者其它基团的物质；（3）气源：提供体系膨胀发泡所需要的气体。
3..为什么某些P-N系阻燃剂挤出过水槽的时候条子容易粘水？条子容易粘水是由于阻燃剂的部分组份水溶性比较好，通过螺杆机出口的时候，温度比较高的条子接触到冷水槽，粉体容易析出，所以阻燃剂里面成份必须是难溶水的。
而我公司EPFR-100A与EPFR-100C阻燃剂应用于PP中，不会出现上述条子粘水现象。
4.为什么不同的PP加入相同的份数阻燃剂存在阻燃效率的差异？由于PP基体的不同，如均聚PP和共聚PP，由于其内部烯烃含量的不同，这是因为共聚PP里面有PE侧链，PP中的H原子比PE中活性大；PP比PE燃烧热小，与阻燃剂一开始共同起作用，PE分解温度高，后面才起作用；PP基材分解温度在227-247度之间，而PE 在335-450度之间，阻燃剂分解温度在260度，PP与阻燃剂匹配性更好。
5. P-N系膨胀型无卤阻燃剂用于玻纤PP为什么效果会变差？一般来说随PP量的减少，阻燃剂量的增加，材料的阻燃效果会越来越好，为什么在玻纤里面PP相对减少（加入了玻纤），阻燃剂份数不变，而阻燃会变差了甚至不阻燃，这主要是由于玻纤的加入破坏了P-N膨胀体系的阻燃机制，玻纤分布于塑料的各个地方，对于炭层的闭合有大大的破坏作用，以至于不能隔绝氧气而达到组燃烧的效果。