增韧剂
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
23
剪切带
剪切带具有精细的结构，其厚度约1μm宽度约5-50μm由大
量不规则的线簇构成， 每一条线簇的厚度约0.1μm如图所示。 剪切带内分子链或高分子的微小聚集体有很大程度的取向，取 向方向为切应力和拉伸应力合力的方向。
26
4.增韧剂的品种及应用性能
1、PVC增韧
悬浮PVC树脂一般是粒径在50～150μm之间的粉状物，单个粉 粒由5～8个大分子组成，粉粒外表有一层胶质保护膜；每个粉粒由 若干个粒径在1～2μm之间的基本粒子堆砌而成，基本粒子之间存在 大大小小的空洞；每个基本粒子又由微空洞、纤维状结构及微晶构 成。 27
提高制品耐寒性。增塑剂兼有降低聚合物熔体粘度和材料特性 温度（Tf、Tg、Tb）的作用，也是常用重要的加工性能改良剂。
•
增强剂：主要作用是提高材料的模量和强度，增强制品的承载
能力。增强剂多为宏观尺寸较大的纤维或织物，所以又称为增
强材料。 • 填充剂：主要作用是提高制品的硬度和刚性；如果选用价格低 廉的物质大量添加则以降低成本为主要目的，此时填充剂就变 成了增量剂，又称填料，改良机械性能的作用退至次要位臵，
硬质PVC抗冲性能的提高是通过在PVC基体中引入增韧剂（橡胶或 弹性体）来实现。由于橡胶与PVC之间的相容性有限，经过共混后 通过界面结合存留在重新聚集的PVC基本粒子之间，从而导致了两 相结构的存在。
当改性后的共聚物受到冲击 时，能量首先作用于树脂相 使之产生弹性变形，树脂相 弹性形变后过剩的机械能， 则被橡胶相通过自身的变形 和恢复过程吸收并消耗掉， 从而避免了基体破裂现象的 发生。使得改性后的塑料韧 性大幅度提高。
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。在裂纹端部形成的银纹，是裂纹端部塑性屈服的一种形式。 4.在单一应力作用下引发的银纹，称为应力银纹。在短时大应力 作用下可以引发银纹， 在长期应力作用下，即蠕变过程中也能引发 银纹，在交变应力作用下也可引发银纹。受应力和溶剂联合作用引
发的银纹，称为应力-溶剂银纹。溶剂能加速银纹的引发和生长。
25
高弹相的影响
① 橡胶粒子是增韧塑料中的分散相, 它们尺寸大小及形态, 对增韧的效果有很大的影响。对不同基质塑料的增韧, 其橡胶粒子要求有临界尺寸。若粒子小于临界尺寸, 则 无增韧效果。 ② 临界尺寸的确定主要与基体塑料自身的韧性有关。基 质自身的韧性愈好, 临界尺寸愈小。 ③ 粒子尺寸过小, 不能有效引发银纹的产生, 或者不能有 效地控制银纹的增长。因而不能发挥增韧作用。 ④ 在增韧塑料中, 橡胶粒子的形态主要有两种: 一种是完 全不包藏基质塑料的橡胶粒子; 一种是包藏有塑料基质 的橡胶粒子。实验证明, 后者的增韧效果好。
硬组分 （A） 软组分 （B）
• 体系中有类似蜂窝状网络 分 布 的 高 弹 相 ， 如 PVC/EVA和PVC/PE-C； • 体系中有分散于硬组分基 体的球形高弹相粒子，如 PVC/ABS和PVC/MBS。
12
由于基体相（硬相）与高弹相的热膨胀系数不同，冷 却时在橡胶粒子中会出现收缩应力，即所谓内应力。
Fra Baidu bibliotek
的形成；
c) 空穴化本身不能构成材料的脆韧转变，它只是导致材料应力状 态的转变，从而引发剪切屈服，阻止裂纹进一步扩展，消耗大 量能量，使材料的韧性得以提高。
17
（6）刚性有机填料的增韧机理 刚性有机填料的增韧机理认为,刚性有机粒子并不在 树脂基体内引发银纹和剪切带, 而是在应力场作用下, 基 体对刚性粒子产生强大应力, 使之发生脆-韧转变, 由于刚 性粒子发生了“冷拉”大形变, 吸收了冲击、拉伸等能量, 从而提高其冲击或拉伸强度。共混物如PVC/ABS/SAN、 PVC/MBS/SAN、PVC/MBS/PS、PVC/MBS/PMMA、 PVC/CPE/PS等中的SAN、PMMA和PS等。 与传统的弹性体增韧改性不同，刚性有机粒子改性能 在提高其体系抗冲能力的同时, 保持刚性和拉伸强度不受 损失。
图2-5 橡胶增韧PVC应力-应变曲线 1-硬PVC 2-橡胶 3-增韧PVC
28
对不同配方下抗冲改性PVC的电镜研究表明，共混物的结 构形态与增韧剂用量及其PVC相容性有关： • CPE（氯化聚乙烯）、EVA（乙烯/醋酸乙烯酯共聚物） 等增韧剂，在加工过程中通过包裹PVC基本粒子，在 PVC基体中形成了蜂窝状网络结构，发挥增韧作用； • ABS（丙稀腈/丁二烯/苯乙烯共聚物）、MBS（甲基丙 等增韧剂，则保持单个球形高弹粒子的形态分散于PVC 基体中形成海岛结构。
在基体玻璃化转变温度（Tg）以上，这两相的热胀缩系
数大致相同，然而当温度低于Tg时，基体的热胀缩系数减
少，而高弹相却基本保持不变。继续冷却时橡胶比基体有
更显著的收缩，从而在基体与高弹粒子间产生收缩应力。
因此，为了确保大量的剩余应力不致产生负面影响，
高弹相与基体间模量必须存在显著差别。即，基体必须有
低弹性，弹性模量要比橡胶相高的多。
抗冲击强度用单位面积吸收的能量(kJ/m2)表示，在实 测中要进行放大，以便在试验中能使标准件破坏。
6
韧性差是工业上某些重要塑料的性能缺陷，如，PVC、PS、PP
等，尤其在低温时因抗冲强度太低而在很多领域的应用受到限制。 然而，在这些热塑性塑料中，引入某种组分（改性剂）就可能大大 提高它们的韧性。
14
(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。
15
（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。
18
实现刚性粒子增韧改性至少应满足以下三个条件: • 一是刚性粒子的模量要大于基体树脂的模量, 而其泊松
比要比基体树脂的小, 即要求被增韧的基体本身有一定
的韧性。(泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变
的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。)
• 二是要求分散的刚性粒子与被增韧基体的界面粘结良好, 以满足应力传递条件。 • 三是粒子的分散浓度适当, 一般1-5份(重量份), 浓度太低 或太高都使改性效果不明显。
甚至可能消弱强度、韧性等主要性能指标。
3
•
偶联剂：偶联剂实际上是改性剂的改性剂。是为改善填充、增 强体系的界面状态，提高填充剂、增强剂与基体树脂的结合力
而添加的加工助剂。
• 交联剂及助交联剂：为使线形大分子交联成网状或体形结构而 添加的引发或参与聚合物交联反应的高分子材料加工助剂。主 要作用是通过化学交联提高材料的强度、刚度以及耐热性、耐 腐蚀性等。
16
（5）空穴化理论 指在低温或高速形变过程中，在应力作用下，发生橡胶粒子内
部或橡胶粒子与基体界面层的空穴化现象。
a) 橡胶改性的塑料在外力作用下，分散相橡胶颗粒由于应力集中， 导致橡胶与基体的界面和自身产生空洞； b) 橡胶颗粒一旦被空化，空洞之间薄的基体韧带的应力状态，将 平面应变转化为平面应力，而这种新的应力状态有利于剪切带
19
（7）银纹-剪切带理论
聚合物形变
形成局部剪 切带
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 剪切形变过 银纹化过程 破坏的先兆； 程 另一方面，银纹在形成、 生长过程中消耗了大量能 弥散性的剪 量，约束了裂纹的扩展， 切屈服形变 使材料的韧性提高，是聚 合物增韧的力学机制之一
即通过物理共混，在脆性聚合物体系中引入韧性组分，增加其 强韧性。
例如，将聚丙烯与某些相容性较好的橡胶按适当比例共混， 制成聚丙烯／橡胶共混物（PP-R） 10
3、增韧剂的作用机理 高模 量
高弹 性 易加 工
应用领域更 宽的新材料
多相体系
11
对于具有抗冲击性能的热塑性塑料来讲，先决条件： 有硬组分热塑相和软组分高弹相不相容的多相结构存在。
•
增韧剂：主要作用是提高材料的强韧性，提高制品的抗冲强度。
所以又称抗冲改性剂。
4
第二节 增韧剂
1. 概述
2. 增韧剂的定义及性能要求
3. 增韧剂的作用机理
4. 增韧剂的品种及应用性能
5
1、概述
材料的韧性指的是材料在不受破坏的情况下，对外来 机械能的吸收能力。高应力速率下的韧性通常是通过弯曲 冲击试验测得的。
24
① 剪切形变又有扩散剪切屈服和剪切带两种。扩散剪切 屈服是指整个受力区域内发生的大范围剪切形变；剪 切带是只发生在局部带状区域内的剪切形变。 ② 剪切带可由外加剪切力、拉应力、压缩力作用下引起, 而银纹形变则只能在拉伸应力作用下才能发生。电镜 证明了在应力方向成45℃方向有剪切带, 它们都是共生 且相互垂直的。 ③ 剪切带发生的主要原因是聚合物应变软化作用, 是材料 结构上造成应力集中之故。
图1. 室温（23℃）下不同聚合物的抗冲强度
7
聚合物的抗冲击性能的改善可以由以下几个因素来决定：
增韧剂的种类和使用比例
增韧剂与被赋予抗冲击性能的热塑性 塑料之间结合的条件
形成抗冲击改性塑料时的加工条件
8
2. 增韧剂的定义及性能要求
所谓增韧作用就是在聚合物体系中引入某种组分，以增 加材料韧性，提高材料或制品的抗冲强度。 增韧剂就是为提高材料的韧性而添加的改性剂，主要作 用是提高材料或制品的抗冲强度，所以又称抗冲改性剂。常用 的抗冲改性剂通常是某些玻璃化温度较低的韧性聚合物或弹性
13
对于聚合物来说，在抗冲击作用下能量的释放有以下两种基本分子运动过程：
1. 银纹的形成（微纤化变形区），能量释放是由分子伸展 运动形成微小空隙而形成，结果会造成体积膨胀。 2. 剪切变形（剪切屈服），基体中高分子链发生滑移而产 生的能量释放，不造成显著体积变化。
图2 银纹形成（体积膨胀）
图3 形成剪切带（体积不变）
体。它们被加入到脆性聚合物中，形成 “脆性聚合物-弹性体”
两相体系，可大大提高材料的抗冲击性能。
提高聚合物体系抗冲强度的方法因聚合物种类不同而异。
常用的增韧方法分为两种：
9
即通过共聚改性改变脆性聚合物分子骨架，增加其强韧性。
例如，对于聚苯乙烯（PS）、有机玻璃（PMMA）等，可 在聚苯乙烯聚合过程中引入橡胶组分，制成高抗冲聚苯乙 烯；在甲基丙烯酸甲酯聚合过程中引入丙烯酸乙酯或丁酯， 制成丙烯酸乙酯或丁酯／甲基丙烯酸甲酯共聚物。
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。
20
银纹的引发
聚合物中应力集中物
应力集中效应
银纹体形成时所消耗的能量称为 银纹生成能，包括消耗的4种形 式的能量：
塑性剪切变形
生成银纹时的塑性功
生成银纹时的黏弹功 形成空洞的表面功 化学键的断裂能
21
横向应力分量
微空洞
微空洞长大并彼此复合
银纹中椭圆空洞
银纹终止
具体原因有多种，如银纹发展遇到了剪切带，或银纹端部
引发剪切带，或银纹的支化，以及其它使银纹端部应力集
中因子减小的因素，如图所示
22
银纹的特点
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。 2.银纹在玻璃态、结晶态聚合物中都能产生、发展。
第二章 物理机械性能改良剂
1
为优化高分子材料的物理机械性能（模量、强度、刚度、韧性、 硬度、耐热性、耐寒性等）而添加的高分子材料加工助剂统称为物 理机械性能改良剂。 根据物质类型、作用机理及改性效果不同，可分为以下几个大 类：
增塑剂
增韧剂
增强剂、填充剂及偶联剂
交联剂及助交联剂
2
•
增塑剂：主要作用是提高材料或制品的柔韧性，使塑料柔软化，
23
剪切带
剪切带具有精细的结构，其厚度约1μm宽度约5-50μm由大
量不规则的线簇构成， 每一条线簇的厚度约0.1μm如图所示。 剪切带内分子链或高分子的微小聚集体有很大程度的取向，取 向方向为切应力和拉伸应力合力的方向。
26
4.增韧剂的品种及应用性能
1、PVC增韧
悬浮PVC树脂一般是粒径在50～150μm之间的粉状物，单个粉 粒由5～8个大分子组成，粉粒外表有一层胶质保护膜；每个粉粒由 若干个粒径在1～2μm之间的基本粒子堆砌而成，基本粒子之间存在 大大小小的空洞；每个基本粒子又由微空洞、纤维状结构及微晶构 成。 27
提高制品耐寒性。增塑剂兼有降低聚合物熔体粘度和材料特性 温度（Tf、Tg、Tb）的作用，也是常用重要的加工性能改良剂。
•
增强剂：主要作用是提高材料的模量和强度，增强制品的承载
能力。增强剂多为宏观尺寸较大的纤维或织物，所以又称为增
强材料。 • 填充剂：主要作用是提高制品的硬度和刚性；如果选用价格低 廉的物质大量添加则以降低成本为主要目的，此时填充剂就变 成了增量剂，又称填料，改良机械性能的作用退至次要位臵，
硬质PVC抗冲性能的提高是通过在PVC基体中引入增韧剂（橡胶或 弹性体）来实现。由于橡胶与PVC之间的相容性有限，经过共混后 通过界面结合存留在重新聚集的PVC基本粒子之间，从而导致了两 相结构的存在。
当改性后的共聚物受到冲击 时，能量首先作用于树脂相 使之产生弹性变形，树脂相 弹性形变后过剩的机械能， 则被橡胶相通过自身的变形 和恢复过程吸收并消耗掉， 从而避免了基体破裂现象的 发生。使得改性后的塑料韧 性大幅度提高。
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。在裂纹端部形成的银纹，是裂纹端部塑性屈服的一种形式。 4.在单一应力作用下引发的银纹，称为应力银纹。在短时大应力 作用下可以引发银纹， 在长期应力作用下，即蠕变过程中也能引发 银纹，在交变应力作用下也可引发银纹。受应力和溶剂联合作用引
发的银纹，称为应力-溶剂银纹。溶剂能加速银纹的引发和生长。
25
高弹相的影响
① 橡胶粒子是增韧塑料中的分散相, 它们尺寸大小及形态, 对增韧的效果有很大的影响。对不同基质塑料的增韧, 其橡胶粒子要求有临界尺寸。若粒子小于临界尺寸, 则 无增韧效果。 ② 临界尺寸的确定主要与基体塑料自身的韧性有关。基 质自身的韧性愈好, 临界尺寸愈小。 ③ 粒子尺寸过小, 不能有效引发银纹的产生, 或者不能有 效地控制银纹的增长。因而不能发挥增韧作用。 ④ 在增韧塑料中, 橡胶粒子的形态主要有两种: 一种是完 全不包藏基质塑料的橡胶粒子; 一种是包藏有塑料基质 的橡胶粒子。实验证明, 后者的增韧效果好。
硬组分 （A） 软组分 （B）
• 体系中有类似蜂窝状网络 分 布 的 高 弹 相 ， 如 PVC/EVA和PVC/PE-C； • 体系中有分散于硬组分基 体的球形高弹相粒子，如 PVC/ABS和PVC/MBS。
12
由于基体相（硬相）与高弹相的热膨胀系数不同，冷 却时在橡胶粒子中会出现收缩应力，即所谓内应力。
Fra Baidu bibliotek
的形成；
c) 空穴化本身不能构成材料的脆韧转变，它只是导致材料应力状 态的转变，从而引发剪切屈服，阻止裂纹进一步扩展，消耗大 量能量，使材料的韧性得以提高。
17
（6）刚性有机填料的增韧机理 刚性有机填料的增韧机理认为,刚性有机粒子并不在 树脂基体内引发银纹和剪切带, 而是在应力场作用下, 基 体对刚性粒子产生强大应力, 使之发生脆-韧转变, 由于刚 性粒子发生了“冷拉”大形变, 吸收了冲击、拉伸等能量, 从而提高其冲击或拉伸强度。共混物如PVC/ABS/SAN、 PVC/MBS/SAN、PVC/MBS/PS、PVC/MBS/PMMA、 PVC/CPE/PS等中的SAN、PMMA和PS等。 与传统的弹性体增韧改性不同，刚性有机粒子改性能 在提高其体系抗冲能力的同时, 保持刚性和拉伸强度不受 损失。
图2-5 橡胶增韧PVC应力-应变曲线 1-硬PVC 2-橡胶 3-增韧PVC
28
对不同配方下抗冲改性PVC的电镜研究表明，共混物的结 构形态与增韧剂用量及其PVC相容性有关： • CPE（氯化聚乙烯）、EVA（乙烯/醋酸乙烯酯共聚物） 等增韧剂，在加工过程中通过包裹PVC基本粒子，在 PVC基体中形成了蜂窝状网络结构，发挥增韧作用； • ABS（丙稀腈/丁二烯/苯乙烯共聚物）、MBS（甲基丙 等增韧剂，则保持单个球形高弹粒子的形态分散于PVC 基体中形成海岛结构。
在基体玻璃化转变温度（Tg）以上，这两相的热胀缩系
数大致相同，然而当温度低于Tg时，基体的热胀缩系数减
少，而高弹相却基本保持不变。继续冷却时橡胶比基体有
更显著的收缩，从而在基体与高弹粒子间产生收缩应力。
因此，为了确保大量的剩余应力不致产生负面影响，
高弹相与基体间模量必须存在显著差别。即，基体必须有
低弹性，弹性模量要比橡胶相高的多。
抗冲击强度用单位面积吸收的能量(kJ/m2)表示，在实 测中要进行放大，以便在试验中能使标准件破坏。
6
韧性差是工业上某些重要塑料的性能缺陷，如，PVC、PS、PP
等，尤其在低温时因抗冲强度太低而在很多领域的应用受到限制。 然而，在这些热塑性塑料中，引入某种组分（改性剂）就可能大大 提高它们的韧性。
14
(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。
15
（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。
18
实现刚性粒子增韧改性至少应满足以下三个条件: • 一是刚性粒子的模量要大于基体树脂的模量, 而其泊松
比要比基体树脂的小, 即要求被增韧的基体本身有一定
的韧性。(泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变
的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。)
• 二是要求分散的刚性粒子与被增韧基体的界面粘结良好, 以满足应力传递条件。 • 三是粒子的分散浓度适当, 一般1-5份(重量份), 浓度太低 或太高都使改性效果不明显。
甚至可能消弱强度、韧性等主要性能指标。
3
•
偶联剂：偶联剂实际上是改性剂的改性剂。是为改善填充、增 强体系的界面状态，提高填充剂、增强剂与基体树脂的结合力
而添加的加工助剂。
• 交联剂及助交联剂：为使线形大分子交联成网状或体形结构而 添加的引发或参与聚合物交联反应的高分子材料加工助剂。主 要作用是通过化学交联提高材料的强度、刚度以及耐热性、耐 腐蚀性等。
16
（5）空穴化理论 指在低温或高速形变过程中，在应力作用下，发生橡胶粒子内
部或橡胶粒子与基体界面层的空穴化现象。
a) 橡胶改性的塑料在外力作用下，分散相橡胶颗粒由于应力集中， 导致橡胶与基体的界面和自身产生空洞； b) 橡胶颗粒一旦被空化，空洞之间薄的基体韧带的应力状态，将 平面应变转化为平面应力，而这种新的应力状态有利于剪切带
19
（7）银纹-剪切带理论
聚合物形变
形成局部剪 切带
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 剪切形变过 银纹化过程 破坏的先兆； 程 另一方面，银纹在形成、 生长过程中消耗了大量能 弥散性的剪 量，约束了裂纹的扩展， 切屈服形变 使材料的韧性提高，是聚 合物增韧的力学机制之一
即通过物理共混，在脆性聚合物体系中引入韧性组分，增加其 强韧性。
例如，将聚丙烯与某些相容性较好的橡胶按适当比例共混， 制成聚丙烯／橡胶共混物（PP-R） 10
3、增韧剂的作用机理 高模 量
高弹 性 易加 工
应用领域更 宽的新材料
多相体系
11
对于具有抗冲击性能的热塑性塑料来讲，先决条件： 有硬组分热塑相和软组分高弹相不相容的多相结构存在。
•
增韧剂：主要作用是提高材料的强韧性，提高制品的抗冲强度。
所以又称抗冲改性剂。
4
第二节 增韧剂
1. 概述
2. 增韧剂的定义及性能要求
3. 增韧剂的作用机理
4. 增韧剂的品种及应用性能
5
1、概述
材料的韧性指的是材料在不受破坏的情况下，对外来 机械能的吸收能力。高应力速率下的韧性通常是通过弯曲 冲击试验测得的。
24
① 剪切形变又有扩散剪切屈服和剪切带两种。扩散剪切 屈服是指整个受力区域内发生的大范围剪切形变；剪 切带是只发生在局部带状区域内的剪切形变。 ② 剪切带可由外加剪切力、拉应力、压缩力作用下引起, 而银纹形变则只能在拉伸应力作用下才能发生。电镜 证明了在应力方向成45℃方向有剪切带, 它们都是共生 且相互垂直的。 ③ 剪切带发生的主要原因是聚合物应变软化作用, 是材料 结构上造成应力集中之故。
图1. 室温（23℃）下不同聚合物的抗冲强度
7
聚合物的抗冲击性能的改善可以由以下几个因素来决定：
增韧剂的种类和使用比例
增韧剂与被赋予抗冲击性能的热塑性 塑料之间结合的条件
形成抗冲击改性塑料时的加工条件
8
2. 增韧剂的定义及性能要求
所谓增韧作用就是在聚合物体系中引入某种组分，以增 加材料韧性，提高材料或制品的抗冲强度。 增韧剂就是为提高材料的韧性而添加的改性剂，主要作 用是提高材料或制品的抗冲强度，所以又称抗冲改性剂。常用 的抗冲改性剂通常是某些玻璃化温度较低的韧性聚合物或弹性
13
对于聚合物来说，在抗冲击作用下能量的释放有以下两种基本分子运动过程：
1. 银纹的形成（微纤化变形区），能量释放是由分子伸展 运动形成微小空隙而形成，结果会造成体积膨胀。 2. 剪切变形（剪切屈服），基体中高分子链发生滑移而产 生的能量释放，不造成显著体积变化。
图2 银纹形成（体积膨胀）
图3 形成剪切带（体积不变）
体。它们被加入到脆性聚合物中，形成 “脆性聚合物-弹性体”
两相体系，可大大提高材料的抗冲击性能。
提高聚合物体系抗冲强度的方法因聚合物种类不同而异。
常用的增韧方法分为两种：
9
即通过共聚改性改变脆性聚合物分子骨架，增加其强韧性。
例如，对于聚苯乙烯（PS）、有机玻璃（PMMA）等，可 在聚苯乙烯聚合过程中引入橡胶组分，制成高抗冲聚苯乙 烯；在甲基丙烯酸甲酯聚合过程中引入丙烯酸乙酯或丁酯， 制成丙烯酸乙酯或丁酯／甲基丙烯酸甲酯共聚物。
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。
20
银纹的引发
聚合物中应力集中物
应力集中效应
银纹体形成时所消耗的能量称为 银纹生成能，包括消耗的4种形 式的能量：
塑性剪切变形
生成银纹时的塑性功
生成银纹时的黏弹功 形成空洞的表面功 化学键的断裂能
21
横向应力分量
微空洞
微空洞长大并彼此复合
银纹中椭圆空洞
银纹终止
具体原因有多种，如银纹发展遇到了剪切带，或银纹端部
引发剪切带，或银纹的支化，以及其它使银纹端部应力集
中因子减小的因素，如图所示
22
银纹的特点
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。 2.银纹在玻璃态、结晶态聚合物中都能产生、发展。
第二章 物理机械性能改良剂
1
为优化高分子材料的物理机械性能（模量、强度、刚度、韧性、 硬度、耐热性、耐寒性等）而添加的高分子材料加工助剂统称为物 理机械性能改良剂。 根据物质类型、作用机理及改性效果不同，可分为以下几个大 类：
增塑剂
增韧剂
增强剂、填充剂及偶联剂
交联剂及助交联剂
2
•
增塑剂：主要作用是提高材料或制品的柔韧性，使塑料柔软化，