橡胶增韧塑料的界面结构与增韧作用的关系简介

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所属分类:塑料文章

在塑料/橡胶共混物的微观结构是两相体系,即分散相橡胶无规则的分散在塑料连续相内。分散相要求有低剪切模量、好的粘接力、适当的交联、橡胶粒径的最佳值、低玻璃化转变温度。连续相的结构同样会影响材料的韧性,如聚合物的分子量、增塑剂和其他添加剂的存在、交联度(热固性塑料)以及结晶形态(结晶性聚合物)等。

快赢彩票官网橡胶相与塑料基体接触形成相界面。通常是橡胶为分散相,塑料是连续相,两者构成的界面是一个不规则的封闭层面。界面层的主要作用是传递应力,在界面上改变作用力的方向使之分散,在外力作用下引发基体发生剪切屈服和多重银纹,终止裂纹,抑制裂缝的产生,吸收冲击能等。

就塑料与橡胶两相之间的黏合方式而言,界面层结构主要有分离型界面、化学键合型相界面、相互扩散型相界面、物理吸附型相界面、互穿网络型相界面等类型。

1、化学键合型相界面

若橡胶相与塑料基体之间以化学键相连,形成的相界面结构即为化学键合型界面。如本体接枝法HIPS,由于苯乙烯单体在橡胶存在下进行本体聚合时伴随发生苯乙烯与橡胶分子链

的接枝聚合反应,在发生相分离时,接枝于橡胶分子链上的苯乙烯支链嵌人PS基体中,结果形成具有C-C键相连接的相界面结构。在接枝共聚物ABS和嵌段共聚物SBS与PS的共混物中,两相构成的相界面结构属于这一类型。阴离子活性嵌段共聚合产物SBS具有典型的化学键合界面结构。在SBS中,聚苯乙烯嵌段(PS)和聚丁二烯嵌段发生相分离。若PS组分占30% ~40%,PB组分占60%~70%,则PS为分散相,PB为连续相,SBS为热塑性弹性体;若PS组分占70%~90%,则PS为连续相,PB为分散相,SBS为热塑性塑料。因为SBS的PS嵌段与PS嵌段是以共价键相连构成的,故发生相分离后形成了完全以共价键结合的相界面结构。

2、相互扩散型相界面

在塑料/橡胶共混物中,若塑料与橡胶部分相容,则在共混过程中,橡胶的分子链会向周围的塑料基体作近程渗透,形成互渗界面结构。互渗界面结构的特征是在TEM照片上可以观察到两相之间存在模糊的过渡层。

3、物理吸附型相界面

快赢彩票官网在塑料/橡胶共混物中,相界面以物理吸附方式结合。这类相界面结构既无化学键合,也无两种分子链相互扩散的模糊过渡层,两相仅以范德华力结合,因此相界面结合得不很紧密。

4、互穿网络型相界面

这一类型的界面过渡层是由两种分子链形成的互穿网络结构构成的,两种分子之间虽无化学交联键,但由于互穿网络的互锁作用使界面结合更牢固。例如,用丙烯酸丁酯与交联单体二乙烯基苯共混单体进行乳液聚合,可形成具有三维网络结构的聚丙烯酯丁酯(PBA)粒子,然后加人苯乙烯与二乙烯基苯进行聚合,可形成具有核/壳结构的PBA (核)/PS (壳)乳胶粒子,其相界面结构为互穿网络结构。

5、分离型界面

在塑料/橡胶共混物中,若塑料与橡胶不相容,则二者构成的相界面无黏合作用而发生相分离。在橡胶相粒径大时,分离型界面是共混物中的缺陷,会在外力作用下造成应力集中,容易形成裂缝而导致材料的整体破坏。因此分离型界面会严重损害塑料/橡胶共混物的抗冲击性能及其他力学性能;若分散相的粒径很小,则分离型界面有诱发银纹的作用,从而对材料有一定增韧作用,例如微孔的直径为微米级的微孔塑料就有-定的韧性。

一般认为,用橡胶增韧塑料,两者构成的界面应有一定的黏合力才能起增韧作用,但并非黏合越牢固越好。也有人认为相界面以范德瓦耳斯力黏合即能达到最佳的增韧效果。由此看来,塑料/橡胶共混物的相界面黏合力对冲击强度的影响与塑料基体的性质有关,不能一概而论。

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