変性プラスチック  は、現代社会、特に自動車や家庭用電化製品の産業でますます普及しつつある。商品の用途が材料の強靭性に依存することが多いため、プラスチック強靭化技術は、多くの種類の改質プラスチック技術について、学術界と産業界の両方から研究され、注目されています。本稿では、プラスチック強靭化に関する以下の疑問について述べたい：

1.プラスチックの耐久性はどのように試験・評価できるのか？

2.プラスチックの強靭化原理とは？

3.どのような種類の強靭化剤がよく使われていますか？

4.プラスチックの耐久性を高めるには？

5.強靭化の前に容量を増やさなければならないことを、どのように理解すればよいですか？

性能によって特徴付けられる塑性靭性

 -剛性が高ければ材料が変形する可能性が低くなり、靭性が高ければ変形する可能性が高くなる。

大きい。衝撃強度とは、一般的にスプラインが破断するまでに吸収するエネルギーのことで、スプラインやワークピースが衝撃に耐える能力のことです。衝撃強度は、スプラインの形状、試験方法、試験サンプルの状態によって異なるため、材料の基本的な属性として分類することはできません。様々な衝撃試験方法による結果を比較することはできません。

衝撃試験にはさまざまな方法がある。すなわち、常温衝撃、低温衝撃、および高温衝撃、曲げ衝撃-シャルピー衝撃および片持ち梁衝撃、引張衝撃、ねじり衝撃、およびせん断衝撃、ならびに使用される衝撃のエネルギーおよび数による高エネルギー1回衝撃および小エネルギー複数回衝撃試験である。様々な材料や用途に対して様々な衝撃試験技術を選択することができ、比較することができない様々な知見を得ることができます。

プラスチック強靭化のメカニズムと影響因子

1.クレーズ・シアー・バンド理論

ゴム強化プラスチックの混合システムにおけるゴム粒子の主な機能は2つある：

一方では、応力が集中する場所として、マトリックスに多くのクレーズやせん断バンドを引き起こす；

一方、クレーズが破壊的な破壊に至るのを防ぐには、クレーズが広がるのを抑える必要がある。

せん断帯は、熱狂の終結に向かって応力場によって誘導され、熱狂を止めることができる。さらに、せん断帯に入ると、き裂の成長を止めることができる。材料に応力がかかると、多くのクレーズやせん断帯が形成・成長する際にエネルギーが消費され、材料の靭性が向上します。せん断帯は狭いネックの形成と関連しており、一方、クレーズは応力白化現象として巨視的に現れます。これら2つの現象は、様々なプラスチック基材において異なる挙動を示す。

例えば、強化PVCはマトリックス靭性が高く、降伏はほとんどせん断帯によってもたらされる。一方、HIPSマトリックスは、マトリックス靭性が低く、クレーズ、応力白化、クレーズ体積が増加し、横方向寸法は基本的に変化しない。HIPS/PPO、シルバーストリーク、せん断帯によってかなりの割合が占められ、薄いネックと応力白化は一緒に起こる。

(2) プラスチックの強靭化効果は、主に3つの変数に影響される。

1.マトリックス樹脂の特性

研究によると、マトリックス樹脂の靭性を高めると、硬化したプラスチックの強靭化効果が高まる。マトリックス樹脂の靭性を高めるには次のような方法がある：

マトリックス樹脂の分子量を上げることで分子量分布を狭くし、結晶化度、結晶化度、結晶サイズ、結晶形状を調整することで靭性を向上させます。例えば、ポリプロピレン（PP）に核剤を添加すると、結晶化が促進され、結晶粒構造が微細化されるため、材料の破壊靭性が向上する。

2.強化剤の投与量と特性

A.エラストマー強化プラスチックの場合、マトリックス樹脂の性質とエラストマー分散相の粒子径の理想値は異なります。例えば、HIPSの理想的なゴム粒子径は0.8～1.3m、理想的なABS粒子径は0.3m前後、理想的なPVC変性ABS粒子径はおよそ0.1mです。

B.強靭化剤の添加量の影響；粒子距離パラメータは、理想的な強靭化剤の添加量と関連している；

C.強靭化剤のガラス転移温度の影響：強靭化効果が強ければ強いほど、一般的なエラストマーのガラス転移温度は低くなる；

D.強靭化剤がマトリックス樹脂の界面強度にどのように影響するか界面接着強度が強靭化効果にどのように影響するかはシステムによって異なります；

E.エラストマーの種類、架橋度などに影響される。

3.2つの相を結びつける力

プラスチックの全体的な性能が巨視的に高くなるのは、そのほとんどが衝撃強度の向上によるものだが、2つの相の間に良好な結合力があれば、より多くのエネルギーを使いながら、相の間に応力をうまく伝えることも可能になる。この結合力は通常、2相間の相互作用として考えられている。ブロック共重合とグラフト共重合は、2相間の結合力を高めるための頻繁な技術である。その違いは、グラフト重合やブロック共重合のような技術を用いて化学的結合を作り出すことである。ブロック共重合体SBS、ポリウレタン、ABS、枝共重合体HIPS。

これは、硬化したポリマーの物理的ブレンドのカテゴリーに入るが、基本的な考え方は同じである。2つの成分はある程度相溶性があり、理想的なブレンドメカニズムでそれぞれの段階を作る必要がある。段階の間には界面層がある。2つのポリマー'分子鎖は界面層で互いに拡散し、濃度勾配は明確である。混合が強化されると、成分'の相溶性が強い結合力をもたらし、その結果、拡散が改善されて界面が散乱し、界面層が厚くなる。この時、ポリマーアロイを作るための重要な技術がポリマー相溶化技術であり、これには塑性強靭化技術も含まれる！

プラスチックの強化剤にはどんな働きがあるのか？どうやって割るの？

プラスチックの一般的な強靭化剤の分け方

1.ゴムエラストマーの強靭化：EPR、EPDM、ブタジエン、天然、イソブチレン、ニトリルなど。使用済みプラスチック樹脂の強靭化改質に適している；

2.TPEの強化：SBS、SEBS、POE、TPO、TPVなど。主にポリオレフィンや非極性樹脂の強靭化、ポリエステルやポリアミドのような極性官能基を持つポリマーの強靭化に使用される。相溶化剤を添加する場合は必ず

3.コアシェル共重合体や反応性ターポリマーは、エンジニアリングプラスチックや高温ポリマーアロイの強靭化に使用される。例えば、ACR（アクリレート）、MBS（メチルアクリレート-ブタジエン-スチレン共重合体）、PTW（エチレン-ブチルアクリレート-メチルグリシジルアクリレート共重合体）、E-MA-GMA（エチレン-メチルアクリレート-グリシジルアクリレート共重合体）などが挙げられる。

4.PP/PA、PP/ABS、PA/ABS、HIPS/PPO、PPS/PA、PC/ABS、PC/PBTなどの高靭性エンジニアリングプラスチックのブレンドと強靭化；このプロセスにはポリマーアロイ技術が不可欠である；

5.サリン樹脂（デュポン社製メタルアイオノマー）やナノ粒子（ナノCaCO3など）の使用など、他の技術による強化；

変性ポリマーの強靭化は、実際の工業生産において以下の状況に大別される：

1.使用上の要求を満たすためには、合成樹脂の硬度を上げなければならない。例えば、GPPS、ホモポリマーPPなど；

2.極めて高い強度を持つナイロンのようなポリマーの靭性を大幅に向上させ、極限的な靭性と低温下での長期間の使用という要求を満たす；

3.充填剤や難燃剤など樹脂改質後の性能低下。今すぐ効果的な強靭化が必要。

フリーラジカル付加重合は通常、汎用ポリマーの製造に用いられる。分子の側鎖と主鎖には極性基が存在しない。エンジニアリング・プラスチックは、ゴムやエラストマー粒子を添加することで強靭化効果を高めることができる。一般的には縮合重合で作られる。極性基は、分子鎖の側鎖または末端基に存在する。官能基化されたゴムやエラストマー粒子を使用することで、より強靭にすることができる。

使用頻度の高い樹脂に対する強化剤の種類

プロの皆さん、どう思いますか？容量を増やすことがプラスチックを強くする秘訣だ。

一般に、プラスチックは外力にさらされると、界面はく離、キャビテーション、マトリックスのせん断降伏などの過程を経てエネルギーを吸収・放出する。非極性高分子樹脂を除き、相溶性の高いエラストマーは直接塗布することができる。粒子を利用する場合（同じ相溶性原理）、最終的な強靭化という目標を達成するためには、他の極性樹脂をうまく相溶化させなければならない。上記のグラフト共重合体は、強靭化剤として使用する場合、マトリックスと強く相互作用する：

(1) 開環後、エポキシ官能基とポリマーの末端水酸基、カルボキシル基、アミン基との付加反応が起こる。

(2) コアシェル強靭化メカニズム：ゴムは強靭化効果を持ち、外側の官能基は成分と完全に適合する；

(3)アイオノマーの強靭化メカニズム：金属イオンとポリマー鎖のカルボキシレート基が複合化することで物理的架橋ネットワークが形成され、材料が強靭化する。

実際には、強靭化剤をポリマーの一クラスと考えれば、この相溶化アプローチはすべてのポリマーブレンドに適用できる。反応性相溶化は、下表に示すように、産業界にとって有益なポリマーブレンドを作る際に採用しなければならない技術である。強靭化剤」という用語は、現在では「界面強靭化相溶化剤」のような別のものを指しています！

結論として、プラスチックの強靭化は結晶性プラスチックでも非晶性プラスチックでも同様に重要であり、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、特殊エンジニアリングプラスチックのいずれも耐熱性が向上する一方で、高価格化している。耐熱性、耐老化性などの要求が強くなり、プラスチックの改質・強靭化技術の大きな試金石にもなっている。しかし、マトリックスや部品との優れた相溶性を維持することは、最も重要で不可欠な要素である！