Использование графт-модифицированного эластомера в качестве дисперсной фазы и пластика в качестве матрицы для смешивания и упрочнения является основным методом упрочнения пластиков, который позволяет значительно повысить ударную вязкость пластмасс. Эластомер, являющийся дисперсной фазой, в первую очередь влияет на вязкость смесей эластомер/пластик, исходя из восьми перечисленных ниже факторов.

01 Влияние расстояния между частицами эластомера

Расстояние ID между частицами эластомера имеет критическое значение IDc для упрочняемых полимеров. Хрупко-вязкий переход не произойдет, и вязкость заметно не увеличится до тех пор, пока расстояние между частицами эластомера в дисперсной фазе не станет меньше критического значения IDc.

Это связано с тем, что при значительном расстоянии между частицами эластомера смесь остается хрупкой, поскольку поле напряжений вокруг частиц оказывает минимальное влияние на другие частицы, а поле напряжений в матрице представляет собой просто сумму полей напряжений этих изолированных частиц. Однако при достаточном приближении частиц к критической точке матричный слой дисперсной фазы истончается, а пластические зоны на вершинах серебряных гребней взаимодействуют друг с другом, и в этот момент поле напряжений уже не является простым суммированием. Расширение трещин было предотвращено, когда деформационное состояние перешло в плоскостную деформацию, матричный слой обеспечил сдвиговую текучесть, а шихта - текучесть.

2. Влияние содержания эластомеров

С увеличением содержания эластомера в полимерной матрице увеличивается скорость зарождения, ветвления и прекращения крейза, и, как следствие, повышается ударная вязкость. Межчастичное расстояние дисперсной фазы может достичь критического значения IDc только при достижении определенного количества эластомера, поэтому эффект упрочнения не будет заметен до тех пор, пока содержание эластомера не достигнет этого количества.

3. Влияние размера частиц эластомера

Многочисленные исследования показали, что слишком большие или слишком маленькие частицы эластомера не могут успешно запустить или остановить процесс растрескивания для конкретного типа пластика.

Частицы POE в матрице ПБТ слишком велики, чтобы при равном количестве добавок запустить и остановить процесс образования трещин, поэтому эффект упрочнения проявляется не сразу. Поскольку W1A-2(POE-g-GMA) в ПБТ имеет относительно умеренный размер частиц, он может существенно повысить ударную вязкость. Кроме того, поскольку критическое расстояние между частицами при переходе от хрупкости к прочности IDc относительно невелико для смол с высокой хрупкостью, то при условии отсутствия каких-либо добавок упрочняющее воздействие будет тем больше, чем меньше размер частиц эластомера.

04 Влияние температуры стеклования эластомеров

Гибкость молекулярной цепи и упрочняющее воздействие на пластмассы, особенно низкотемпературное упрочнение, как правило, тем лучше, чем ниже температура стеклования дисперсной фазы эластомера.

05 Влияние совместимости эластомера и матричной смолы

Если совместимость между фазой эластомера и фазой смолы слишком отличная или слишком плохая, то это плохо. Если совместимость слишком отличная, то размер эластомера слишком мал, и даже если он образует однородную систему, он не будет оказывать должного упрочняющего эффекта. Если совместимость слишком плохая, то адгезия между двумя фазами недостаточна.

06 Влияние содержания смоляных включений на коллоидные частицы

Более сильный эффект упрочнения достигается при меньшей массовой доле эластомера за счет включения смолы в частицы эластомера, что увеличивает эффективный объем эластомерной фазы. Однако если включений слишком много, модуль упругости эластомера возрастет до уровня, слишком близкого к модулю упругости смоляной фазы, и он потеряет способность запускать и останавливать крейзинг серебра. Это будет препятствовать упрочнению материала. Таким образом, количество включений смолы также имеет оптимальное значение.

07 Влияние степени сшивки эластомеров

Степень сшивки эластомера имеет достаточный диапазон. При слишком высокой степени сшивки трудно добиться эффекта упрочнения, модуль упругости эластомера слишком высок, и свойства эластомера теряются. При низкой степени сшивки частицы эластомера легко изгибаются и разрушаются под действием сдвига в процессе переработки, что также не способствует повышению упрочняющей способности эластомерной фазы.

08 Влияние модуля упругости

Модуль упругости эластомера в виде рассеянной фазы повышается, что негативно сказывается на упрочнении. 

Согласно приведенному рисунку, чем проще осуществить переход хрупкость-вязкость для одной и той же матричной смолы, тем ниже модуль упругости дисперсной фазы.

Для того чтобы пластик прошел переход хрупкость-вязкость и оказал удовлетворительное упрочняющее действие, объемная доля эластомера должна, как правило, достигать определенного значения, а расстояние между частицами должно быть меньше критического значения. Для создания полимеров с особо высокой жесткостью следует использовать пластичные эластомеры-упрочнители с более низкой температурой стеклования, пониженным модулем упругости, умеренной сшивкой и умеренной совместимостью с матрицей.