強靭化改質の概要 

材料の靭性とは、塑性変形や破壊の際にエネルギーを吸収する能力に関するものである。材料が破断するまでに耐えることのできるひずみエネルギーの量は、その材料の靭性を決定するために使用されることがある。衝撃強度は、高速衝撃下での材料の靭性と耐破壊性を評価する指標であり、材料の靭性を示すためにしばしば使用される。

エラストマー強化メカニズム

 かつては、エラストマーを強化するためにゴム粒子が使用されていたが、最近の開発により、さまざまな新しいエラストマーを加えることができるようになった。エラストマー粒子は主に、プラスチック・マトリックスに多数のクレーズとせん断帯を誘発する役割と、クレーズの伝播を制御する役割を果たす。プラスチック・マトリックスは、多数のクレーズとせん断帯を生成し、衝撃エネルギーを直接吸収するとともに、弾性粒子とプラスチックの界面が良好な接着効果を有していれば、クレーズを終息させ、クラックになるのを阻止することができる。

ゴム（弾性）粒子は、ある程度の靭性を持つ基材では主にせん断帯を引き起こすが、弾性粒子は脆い基材を持つプラスチック基材では主にクレーズを引き起こす。この点に関しては、せん断降伏理論、多重クレーズ仮説、マイクロクラック理論の3つの考え方が出されている。エラストマーで強化されたプラスチック試料の実際の延伸過程では、せん断変形によってポリマーの配向が延伸方向に近くなり、クレーズの生成に有利になる。このような相互作用は、材料の強靭化をより効果的に促す。

一般的なエラストマー強化材料

CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、変性石油樹脂（MPR）などの高衝撃性樹脂；エチレンプロピレンゴム（EPR）、エチレンプロピレンジエンゴム（EPDM）、ブタジエンニトリルゴム（NBR）、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、ネオプレンゴム、ポリイソブチレン、ブタジエンゴムなどの高衝撃性ゴム。

優れた修正：

複合材料」とは、ポリマーマトリックスに第二成分を混合することによって作られるもので、「強化」とは、材料の機械的強度を大幅に向上させる配合プロセスを指す。強化剤または活性充填剤は、ポリマーマトリックスの機械的強度を向上させることができる物質である。液晶やナノ材料の補強に加え、プラスチック補強の最も一般的な方法は、補強繊維やフィラーを加えることである。

1.フィラー補強の改良

ポリマーの分子鎖は、粉末状フィラー粒子の活性表面に強く吸着し、分子鎖間に物理的架橋を形成する。分子鎖が吸着した粒子は荷重を均一に分散させることができ、材料の破壊の可能性を低くすることができるため、補強材としての役割を果たす。結合力が強く、強化効果が顕著であればあるほど、粒子と分子鎖の接触時の親和性が高くなる。木粉、カーボンブラック、軽質シリカ、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛などの粉末状の充填材がよく使用され、ゴムやプラスチックと複合させることでその性能を大幅に向上させることができる。

2.ファイバー補強

ゴムとプラスチックはどちらも繊維補強材を使用するが、大きく異なる。繊維充填材は主にゴム製品の重量を支える骨格として機能する。通常、繊維メッシュ織物が採用される。繊維入りプラスチック補強の目的は、繊維の高い強度を利用して応力に耐え、マトリックス樹脂の塑性流動と繊維との結合を利用して応力を伝えるという複合効果に頼ることである。繊維を充填する材料としては、綿、麻、絹、羊毛などの各種天然繊維やそれらの織物、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、ホウ素繊維、超微細金属繊維、単結晶繊維（ウィスカー）などの特殊繊維充填材が挙げられる。

3.液晶増強

液晶が改良された主な理由は、高性能複合材料の調製によく使用されるサーモトロピック主鎖液晶が、ブレンド物中で補強剤として機能するマイクロファイバーを生成する可能性があるためである。

フィラーの含有、液晶の改質など数多くの技術が、前述の強化・強靭化手順の導入の結果として、強靭化しながら強化する効果を持つ。ポリマー改質の目標は、全体的に優れた品質を持つ材料を製造することですが、応用に関しては、性能要件に基づいて適切な技術を選択する必要があります。