Die Bedeutung modifizierter Kunststoffe nimmt zu, und sowohl die akademische als auch die industrielle Forschung sind seit langem an der Technologie der Kunststoffzähigkeit interessiert. Wir wollen uns heute mit der Zähigkeitssteigerung von Kunststoffen befassen. Der Zähigkeitseffekt von Kunststoffen wird durch drei Elemente beeinflusst.

Drei Faktoren, die die Zähigkeit des Kunststoffs beeinflussen

 

1. Eigenschaften des Matrixharzes

Untersuchungen haben ergeben, dass eine Erhöhung der Zähigkeit des Matrixharzes die Zähigkeitswirkung von gehärteten Kunststoffen erhöht. Die Zähigkeit des Matrixharzes kann auf folgende Weise erhöht werden: Verengung der Molekulargewichtsverteilung durch Erhöhung des Molekulargewichts des Matrixharzes und Erhöhung der Zähigkeit durch Regulierung der Kristallinität, des Kristallisationsgrads, der Kristallgröße und der Kristallform. Beispielsweise beschleunigt die Zugabe eines Nukleierungsmittels zu Polypropylen (PP) die Kristallisation und verfeinert die Kornstruktur, wodurch die Bruchzähigkeit des Materials erhöht wird.

2. Dosierung und Eigenschaften des Härtungsmittels

①.. Die Eigenschaften des Matrixharzes und der Idealwert der Teilchengröße der Dispersionsphase des Elastomers sind für elastomer-gehärtete Kunststoffe unterschiedlich. So liegt die ideale Gummipartikelgröße bei HIPS zwischen 0,8 und 1,3 m, die ideale ABS-Partikelgröße bei etwa 0,3 m und die ideale PVC-modifizierte ABS-Partikelgröße bei etwa 0,1 m. ②. Der Einfluss der Menge des aufgetragenen Vorspannmittels; der Parameter Partikelabstand hängt mit der idealen Menge des zugesetzten Vorspannmittels zusammen; ③ Der Einfluss der Glasübergangstemperatur des Vorspannmittels - je niedriger die Glasübergangstemperatur der allgemeinen Elastomere ist, desto besser ist der Vorspanneffekt; ④. Der Einfluss des Vorspannmittels auf die Grenzflächenfestigkeit des Matrixharzes - der Einfluss der Grenzflächenhaftung auf die Vorspannwirkung variiert für verschiedene Systeme; ⑤. Die Auswirkung der Struktur des Elastomer-Zähigkeitsmittels, die unter anderem von der Art des Elastomers und dem Vernetzungsgrad beeinflusst wird.

3. Die Kraft, die die beiden Phasen zusammenhält

Die makroskopisch höhere Gesamtleistung des Kunststoffs ist in erster Linie auf den Gewinn an Schlagzähigkeit zurückzuführen, aber eine gute Bindungskraft zwischen den beiden Phasen kann auch eine erfolgreiche Übertragung von Spannungen zwischen den Phasen ermöglichen, wobei mehr Energie verbraucht wird. Typischerweise kann man sich die Kontaktkraft zwischen zwei Phasen als diese Art von Bindungskraft vorstellen. Block- und Pfropfcopolymerisation sind häufige Techniken zur Erhöhung der Bindungskraft zwischen zwei Phasen. Der Unterschied besteht darin, dass durch Techniken wie Pfropfung und Blockcopolymerisation chemische Bindungen geschaffen werden. Block-Copolymer SBS, Polyurethan, ABS, und Verzweigungs-Copolymer HIPS. Es fällt unter die Kategorie der physikalischen Mischung für Kunststoffe, die zäh gemacht wurden, aber die Grundidee ist die gleiche. Die beiden Komponenten sollten einigermaßen kompatibel sein und sich in unterschiedlichen Phasen befinden, damit das Blendsystem hervorragend funktioniert. Zwischen den Phasen befindet sich eine Grenzschicht. In der Grenzschicht gibt es ein deutliches Konzentrationsgefälle und eine molekulare Diffusion zwischen den Ketten der beiden Polymere. Wenn die Vermischung intensiviert wird und die Komponenten kompatibel sind, entsteht eine starke Bindungskraft, die die Diffusion verbessert und die Grenzfläche auflöst, wodurch die Grenzschicht verdickt wird. Die entscheidende Technologie für die Herstellung von Polymerlegierungen an diesem Punkt ist die Polymerkompatibilitätstechnologie, zu der auch die Zähigkeit des Kunststoffs gehört!

Was bewirken Härtebildner für Kunststoff? Wie spaltet man?

(1) Die Eigenschaften der Harzmatrix

1. Gummi-Elastomer-Zähigkeit: EPDM, EPR, Butadien-Kautschuk, Naturkautschuk, Isobutylen-Kautschuk, Nitril-Kautschuk usw.; geeignet für die Modifizierung alter Kunststoffharze; 2. TPE-Verstärkung: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV, usw.; wird meist verwendet, um Polyolefine oder unpolare Harze sowie Polymere mit polaren funktionellen Gruppen wie Polyester und Polyamide zäh zu machen. Immer dann, wenn ein Kompatibilisierungsmittel hinzugefügt wird; 3. Kern-Schale-Copolymere und reaktive Terpolymere werden verwendet, um technische Kunststoffe und hochtemperaturbeständige Polymerlegierungen wie ACR (Acrylat), MBS (Methylacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer), PTW (Ethylen-Butylacrylat-Methyl-Glycidylacrylat-Copolymer), E-MA-GMA (Ethylen-Methylacrylat-Glycidylmethacrylat-Copolymer) zu verstärken. 4. Mischen und Vorspannen von hochfesten technischen Kunststoffen wie PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT usw.; die Technologie der Polymerlegierungen ist für dieses Verfahren von wesentlicher Bedeutung; 5. Weitere Techniken zur Härtung sind u. a. die Verwendung von Nanopartikeln (wie Nano-CaCO3) und Sarinharz (ein Metallionomer von DuPont);  

(2) Die Zähigkeit modifizierter Polymere lässt sich in der industriellen Produktion grob in die folgenden Kategorien einteilen:

1. Um die Anforderungen der Verwendung zu erfüllen, muss die Zähigkeit von Kunstharz erhöht werden. Beispiele hierfür sind GPPS, homopolymeres PP, etc; 2. Erhebliche Erhöhung der Zähigkeit von Polymeren, wie z. B. Nylon, das eine extrem hohe Festigkeit aufweist, um die Anforderungen an extreme Zähigkeit und längere Verwendung bei niedrigen Temperaturen zu erfüllen; 3. Die Leistung des Materials hat sich durch die Modifizierung des Harzes, z. B. durch Füllstoffe und Flammschutzmittel, verschlechtert. Eine wirksame Zähigkeitsverbesserung muss jetzt vorgenommen werden. Die radikalische Additionspolymerisation wird in der Regel zur Herstellung von Allzweckpolymeren verwendet. Die Seitenketten und die Hauptkette der Moleküle sind frei von polaren Gruppen. Bessere Zähigkeitseffekte lassen sich erzielen, wenn während des Zähmachens Gummi- und Elastomerpartikel hinzugefügt werden; Die Kondensationspolymerisation wird in der Regel zur Herstellung technischer Polymere verwendet. Polare Gruppen finden sich in den Seitenketten oder Endgruppen der Molekülketten. Funktionalisierte Gummi- oder Elastomerpartikel können nach dem Vorspannen zugegeben werden, um die Zähigkeit zu erhöhen. Alles in allem ist das Vorspannen von Kunststoffen sowohl für kristalline als auch für amorphe Polymere entscheidend. Die Kosten und Preise für Kunststoffe steigen, da sich ihre Wärmebeständigkeit allmählich verbessert, angefangen bei normalen Kunststoffen über technische Kunststoffe bis hin zu speziellen technischen Kunststoffen. Dies wirkt sich auch auf die Widerstandsfähigkeit von Toughenern aus. Höhere Anforderungen werden durch Faktoren wie thermische Eigenschaften und Alterungsbeständigkeit gestellt, und dies ist ein wichtiger Test für die Kunststoffmodifikation und die Vorspanntechnik. Die Aufrechterhaltung einer guten Kompatibilität mit der Matrix und den Bauteilen ist das Entscheidende und Wichtigste!