01 Характеристика вязкости пластмасс
Жесткость, в отличие от жесткости, - это качество, отражающее сложность деформации изделия. Вероятность деформации уменьшается с увеличением жесткости, но деформация упрощается с увеличением жесткости. В общем случае жесткость материала определяет его твердость, прочность на растяжение, модуль Юнга, прочность на изгиб и модуль упругости; и наоборот, жесткость материала определяет его удлинение при разрыве и ударную вязкость. Ударная прочность - это способность шлица или заготовки выдерживать удар; часто под ней понимается количество энергии, которое может выдержать шлиц, прежде чем сломается.
Ударную прочность нельзя отнести к фундаментальным характеристикам материала, поскольку она зависит от формы шлица, процедуры испытания и состояния образца.
Ударные испытания могут проводиться различными способами. Существует три различных типа ударных испытаний в зависимости от температуры испытания: удар при нормальной температуре, удар при низкой температуре и удар при высокой температуре. Кроме того, в зависимости от напряженного состояния образца существует четыре различных типа ударных испытаний: удар на изгиб (включая удар консольной балкой и удар Шарпи), удар на растяжение, удар на кручение и удар на сдвиг. Удар на срез можно разделить на две категории: одиночные удары с высокой энергией и множество ударов с низкой энергией, в зависимости от количества ударов. Для различных материалов или областей применения могут быть выбраны различные методы ударных испытаний, что приводит к получению разнообразных результатов, которые невозможно сравнить.
02 Механизм упрочнения пластика
Существует два типа упрочнения пластика: упрочнение с помощью жесткого упрочняющего агента и упрочнение с помощью гибкого упрочняющего агента. Примерами механизма упрочнения являются теории прямого поглощения энергии эластомерами, текучести, ядра трещины, множественного трещинообразования, полосы сдвига, разветвления трещин, теория Ву' и т. д. Гипотеза о полосе сдвига является одной из тех, которые получили большое признание, поскольку она может удовлетворительно объяснить ряд экспериментальных данных.
Гипотеза "полоса сдвига" гласит, что частицы резины играют две роли в системе резиново-жесткой пластиковой смеси:
С одной стороны, это приводит к образованию многочисленных трещин и полос сдвига в матрице как месте сосредоточенного напряжения;
С другой стороны, трещины можно предотвратить от превращения в разрушительные трещины, ограничив их способность к распространению.
Поле напряжения может вызывать полосы сдвига к концу сумасшествия, чтобы остановить его. Кроме того, это останавливает рост трещин, когда они попадают в зону сдвига. При образовании и росте многих трещин и полос сдвига при напряженном состоянии материала расходуется энергия, что повышает его вязкость'. Появление полос сдвига связано с образованием узких шеек, в то время как крейз макроскопически проявляется в виде выбеливания под напряжением. Эти два явления имеют различное поведение в различных пластиковых субстратах.
03 Факторы, влияющие на упрочнение пластика
1. Характеристики матричной смолы
Согласно исследованиям, повышение твердости матричной смолы'также увеличивает эффект упрочнения упрочненных пластмасс. Для повышения жесткости матричной смолы'могут быть использованы следующие методы: управление кристаллизацией и кристалличностью, размером и формой кристаллов и т.д.; повышение молекулярной массы матричной смолы'для сужения молекулярно-массового распределения. Например, добавление нуклеирующего агента в полипропилен (ПП) ускоряет кристаллизацию и улучшает структуру зерен, повышая вязкость материала при разрушении.
2. Дозировка и характеристики упрочняющего агента
A. Размер частиц дисперсной фазы эластомера' Качество матричной смолы и идеальное значение размера частиц дисперсной фазы эластомера' различны для пластиков, упрочняемых эластомером. Например, идеальный размер частиц каучука в HIPS составляет от 0,8 до 1,3 м, идеальный размер частиц ABS - около 0,3 м, а идеальный размер частиц ABS, модифицированного ПВХ, - примерно 0,1 м.
B. Температура стеклования - эффект упрочнения улучшается, когда температура стеклования общих эластомеров ниже;
C. Прочность межфазного связывания между упрочняющим агентом и матричной смолой, которая по-разному влияет на эффект упрочнения в зависимости от системы;
D. Структура эластомерных упрочнителей, которая зависит от вида эластомера, степени сшивки и т.д.
E. Количество упрочняющего агента - параметр расстояния между частицами связан с идеальным количеством поставляемого упрочняющего агента;
3. Сила, которая связывает две фазы вместе
Макроскопически более высокие общие характеристики пластика в основном обусловлены увеличением ударной вязкости, но хорошая сила связи между двумя фазами также позволяет успешно передавать напряжение между фазами, затрачивая при этом больше энергии. Эта сила связи обычно рассматривается как взаимодействие между двумя фазами. Блок- и графт-сополимеризация - частые методы повышения силы связи между двумя фазами. Различие заключается в том, что они создают химические связи с помощью таких методов, как прививка и блок-сополимеризация. HIPS, ABS, SBS и PUR являются примерами блок-сополимеров.
Он относится к категории физического смешивания для отвержденных полимеров, но основная идея та же. Два компонента должны быть в определенной степени совместимы и создавать свои собственные стадии в идеальном механизме смешивания. Между стадиями находится межфазный слой. Два полимера' молекулярные цепи диффундируют друг с другом в межфазном слое, и градиент концентрации четко выражен. По мере усиления смешивания совместимость компонентов' приводит к возникновению сильного связывания, которое впоследствии улучшает диффузию, рассеивая ее и уплотняя межфазный слой. Решающей технологией для создания полимерных сплавов на данный момент является технология совместимости полимеров, которая также включает в себя упрочнение пластика!
04 Какие существуют методы упрочнения пластика?
EPR (этилен-пропилен-диен), EPDM (этилен-пропилен-диен), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изобутиленовый каучук (IBR), нитрильный каучук (NBR) и т.д. являются примерами упрочненных резиновых эластомеров. Все пластиковые смолы могут быть модифицированы для повышения жесткости с помощью этого метода.
2. SBS, SEBS, POE, TPO, TPV и т.д. упрочняются с помощью термопластичных эластомеров. В основном используется для упрочнения полиолефинов или неполярных смол; при использовании для упрочнения полимеров с полярными функциональными группами, таких как полиэфиры и полиамиды, необходимо добавлять компатибилизатор.
3. Укрепление реакционноспособных терполимеров и сополимеров с оболочкой ядра
ACR означает "акрилаты", MBS - "метил-акрилат-бутадиен-стирольный сополимер", PTW - "этилен-бутил-акрилат-глицидил-метакрилат сополимер" и так далее. В большинстве случаев он применяется для упрочнения технических пластмасс и полимерных сплавов, устойчивых к высоким температурам.
4. Упрочнение и смешивание высокопрочного пластика
PC/ABS, PC/PBT, HIPS/PPO, PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, PPS/PA и т.д. Инженерные пластмассы с высокой прочностью могут быть получены в значительной степени благодаря использованию технологии полимерных сплавов.
5. Дополнительные методы упрочнения
Упрочнение сариновой смолы (металлоиономер DuPont), упрочнение наночастицами (например, с помощью нано-CaCO3) и т.д.
Свободнорадикальная аддитивная полимеризация обычно используется для получения полимеров общего назначения. Полярные группы отсутствуют в боковых и основной цепях молекулы'. Инженерные пластмассы можно упрочнять, добавляя частицы каучука и эластомеров для большего упрочняющего эффекта. Как правило, для его создания используется конденсационная полимеризация. Полярные группы находятся в боковой или концевой группе молекулярной цепи. Для придания большей жесткости можно использовать частицы функционализированного каучука или эластомера.
05 Как понять, что перед закалкой необходимо увеличить производительность
В целом, при воздействии внешних сил пластмассы поглощают и отдают энергию через процессы отслаивания границ раздела, кавитации и сдвига матрицы. Эластомеры с высокой совместимостью, за исключением неполярных полимерных смол, могут применяться напрямую. Для достижения цели окончательного упрочнения при использовании частиц (тот же принцип совместимости) другие полярные смолы должны быть успешно совместимы. Указанные выше прививочные сополимеры будут сильно взаимодействовать с матрицей при использовании в качестве упрочнителей, в том числе:
(1) Реакция присоединения между эпоксидной функциональной группой и концевой гидроксильной, карбоксильной или аминной группой полимера' происходит после раскрытия кольца.
(2) Механизм упрочнения "сердцевина-оболочка": каучук обладает упрочняющим эффектом, в то время как внешняя функциональная группа полностью совместима с компонентами;
(3) Механизм упрочнения иономера: При взаимодействии ионов металла и карбоксилатных групп полимерных цепей образуется физическая сшивающая сеть, которая упрочняет материал.
В действительности этот подход к совместимости может быть применен ко всем полимерным смесям, если рассматривать упрочнитель как класс полимеров. Реактивная компатибилизация - это метод, который мы должны использовать при создании практичных полимерных смесей для промышленности. Термин "упрочняющий агент" теперь означает "межфазный эмульгатор" или "упрочняющий компатибилизатор", соответственно. Название весьма выразительно!
