PP/EPDM共混体脆韧转变的损伤研究

本文研究了PP/EPDM共混体脆韧转变过程中的损伤区域。首次利用计算机图像分析(CIA)来测定银纹及剪切屈服对损伤能量的贡献。并尝试用逾渗模型来处理剪切屈服区随分散相体积分数的转变,结果表明:冲击强度脆韧转变与基体由银纹转变为剪切破坏方式的机理相对应。还得到了银纹能量耗散密度(F_(cz))及剪切能量耗散密度(F_(sh))两个新参数。对于PP/EPDM共混体而言,F_(sh)约为F_(cz)的四倍,表明剪切屈服是能量耗散的有效途径。     

聚合物共混体脆韧转变的损伤竞争理论——Ⅰ.损伤竞争准数与脆韧转变判据

提出了一个无因次损伤竞争准数D_a(=σ_b~2/σ_y~2),将决定聚合物共混体脆韧转变的两种互相竞争的机制,即脆性断裂(断裂应力σ_b)和剪切屈服(屈服应力σ_y)统一起来。利用共混体分散相粒子分布的无穷多共线裂纹近似,推导出D_a=(L_(ym)/L_D)·F_g,其中L_(ym)是基体本征脆韧转变尺寸,F_g是与试样几何构型,裂纹预置及实验方法等有关的因子,L_D是分散相等效缺陷尺寸。脆韧转变的临界条件为D_(ac)=1,D_a<1为脆性破坏,D_a>1为韧性破坏。实验数据证实了本文提出的D_a判据的合理性。     

与断裂临界特征长度有关的聚合物脆韧转变判据

基于线弹性断裂力学，探讨了聚合物粒子填充复合材料中的脆韧转变情况，提出了一个与聚合物材料的临界特征长度有关的脆韧转变判据rc／V~2_fc和rc／Vfc．对一定的填充粒子和聚合物共混体系，re／V2fc(或rc／Vfc）为一常数。     

环氧化三元乙丙橡胶增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变

环氧化的三元乙丙橡胶(eEPDM)与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)共混可以使PBT共混体的缺口冲击强度获得很大的提高.当eEPDM橡胶浓度为24wt%时,PBTeEPDM共混体的缺口冲击强度是纯PBT的12倍.随着eEPDM含量的增加,在室温下PBTeEPDM共混体出现了明显的脆韧转变,其脆韧转变的临界粒子间距为0.49μm.橡胶的加入及含量的增加使PBT体系的脆韧转变温度(TBD)向低温移动,且PBTuEPDM与PBTeEPDM共混体脆韧转变温度的差随橡胶含量的增加而逐渐增大.扫描电镜照片表明,在橡胶组成相同的情况下,PBT基体中分散的eEPDM粒子明显小于未环氧化的EPDM粒子.且eEPDM橡胶的粒子间距(ID)也明显地低于uEPDM橡胶粒子的ID,这导致PBTeEPDM共混体系在室温下出现脆韧转变.     

聚合物共混体系脆韧转变的逾渗阈值及其与分散度的关系

本文研究了聚合物共混体系脆韧转变的逾渗阈值及其影响因素。首次计算出共混体系的逾渗阈值φ_(sc)(等价于脆韧转变逾渗阈值)及临界基体层厚度Tc,并给出了φsc与分散相粒子分散度σg的关系式。此外,还首次得到了共混体系的冲击韧性(S_1)与应力体积分数(φs)的主曲线,并讨论了一个新的参数φso(上限应力体积分数)。研究结果表明:φsc不仅与粒径的分散度有关,而且还与基体、分散相间的界面粘接密切相关。     

聚合物共混物脆韧转变性能研究─—形态参数对聚氯乙烯／丁腈橡胶共混物脆韧转变性能的影响

研究了非晶的聚氯乙烯（ＰＶＣ）／丁腈橡胶（ＮＢＲ）共混物脆韧转变特性，主要包括形态参数─—分散相粒径（ｄ）、体积分数（）、特别是分散相粒径分布（б）对其脆动转变性能的影响．结果表明，当ｄ＜临界值（ｄ）或＞临界值（）时，ＰＶＣ／ＮＢＲ产生脆韧转变．而且ｄＣ随。的增大而减小；随б的增大而增大。增大不利于增韧和脆韧转变的发生。也是影响聚合物共混物脆韧转变的重要形态参数，理论预示与实验结果很好相符．结果并给出ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物的冲击韧性也是分散相粒间基体层厚度（Ｔ）的单参数函数．当Ｔ＞Ｔ时，共混物为脆性；当Ｔ≤Ｔ时，共混物韧性剧增成为超韧合金．虽然，以分子链结构参数分类，ＰＶＣ介于准韧性和脆性聚合物之间．结果证实，准韧性聚合物共混物脆韧转变的Ｔｃ判据仍然适用于ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物．     

壳核结构增韧剂对热塑性共聚酯/聚乙烯辛烯弹性体共混体系增容与增韧的影响

研究了马来酸酐接枝的聚乙烯辛烯弹性体 /半结晶性塑料共混物 (TPEg)对热塑性共聚聚酯(PETG) /聚乙烯辛烯弹性体 (TPE)共混体系增容增韧作用的影响 .马来酸酐接枝物显著地改善了PETG与TPE之间的相容性 ,导致TPE分散相颗粒细化 ,并促使分散相颗粒面间距等于甚至小于实现脆韧转变所需的临界面间距 .在固定PETG基体含量为 85wt %的前提下 ,当TPEg在 15 %分散相中的含量由 2 0 %增加到30 %时 ,即TPEg在共混体系中的含量由 3 %增加到 4 5 %时 ,共混体系出现了由脆性到韧性的转变 ,冲击强度急剧升高     

聚合物/橡胶共混物脆韧转变机理的定量化研究

由于聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)类准韧性聚合物在室温低速拉伸时为韧性破坏,因此Bucknall提出的室温下拉伸蠕变试验体积应变方法、不能用于表征这类共混物的脆韧转变机制.应用时温等效原理,可使低速低温拉伸试验和室温冲击试验相关等效.由此提出在聚合物的脆化温度下拉伸蠕变体积应变方法适用于所有的聚合物共混物的增韧机理的定量化研究.结果给出,当体积应变-轴向应变曲线的斜率用K表示时:室温冲击脆性PP的K=0.76,主要是空洞-银纹化损伤机制;超高韧性PP/EPDM(V_(?)=0.30)的K≈0,主要是微剪切损伤机制.从而定量化的确认了这种损伤机制的转化是准韧性聚合物PP/橡胶共混物产生脆韧转变的根本原因.     

PS/SBS/CaCO_3共混物体系脆韧转变

研究了不同组成的聚苯乙烯 (PS)基三元共混物体系的缺口冲击性能、拉伸性能和断面形貌以及相形态 .实验结果表明 ,微米级碳酸钙的增韧改性效果稍好于纳米级碳酸钙 ,但增强效果却相反 .随着分散相含量的增加 ,3种共混物韧性皆明显提高 ,拉伸曲线向右下方移动 ,应变软化减弱 ,应变硬化增强 .研究发现了随分散相含量的增加 ,PS共混物出现了脆韧转变 ,而且脆韧转变以不同的形式表现了出来 ,即冲击强度、断面形貌以及拉伸曲线在同一区间同时出现了转变     

聚合物共混物脆韧转变性能研究：Ⅳ.橡胶粒子的分布对PVC／NBR共混物…

根据作者已建立的准网络形态模型和推导出的基体层厚度公式，从实验上研究了橡胶粒子的分布对聚氯乙烯／丁氰橡胶共混物脆韧转变的影响。结果表明，不仅无规形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物存在脆韧转变主曲线，而且准网络形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物也存在脆韧转变主曲线，但是条主曲线明显不重合，表明橡胶粒子分布对ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物脆韧转变有显著影响，而且准网络形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物的临界基体层厚度比无规形态ＰＶＣ／ＮＢＲ     

聚合物共混物脆韧转变性能研究 Ⅳ橡胶粒子的分布对PVC/NBR共混物脆韧转变的影响

根据作者已建立的准网络形态模型和推导出的基体层厚度计算公式，从实验上研究了橡胶粒子的分布对聚氯乙烯（ＰＶＣ）／丁氰橡胶（ＮＢＲ）共混物脆韧转变的影响．结果表明，不仅无规形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物存在脆韧转变主曲线，而且准网络形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物也存在脆韧转变主曲线．但是两条主曲线明显不重合，表明橡胶粒子的分布对ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物脆韧转变有显著影响．而且准网络形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物的临界基体层厚度比无规形态ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物的临界基体层厚度大得多，表明准网络形态比无规形态明显有利于增韧．因此临界基体层厚度不仅是基体的特征参数，还是界面粘结和橡胶粒子分布的函数．     

相容剂对PP/POE共混体系脆韧转变行为的影响

采用熔融挤出法制备了不同相容剂含量的PP/POE共混体系,测试了不同体系的脆韧转变温度、热性能和力学性能.结果表明,乙烯-丙烯多嵌段共聚物相容剂的加入降低了PP/POE共混物的脆韧转变温度,提高了共混物的韧性.AFM和STEM照片显示相容剂的加入减小了橡胶分散相的临界粒子间距,PP和POE在两相界面结合处相互扩散或渗透,实现了POE弹性体在PP树脂中合适的尺度分布以及良好的形态分散.当相容剂含量达到10％时,POE分散相尺寸细小均匀,分散相粒子粒径为0.54μm,粒子间距为0.1 μm,PP结晶链段更多地插入到弹性体内部,弹性体POE分散相形成明显的“硬核-软壳”结构.DSC曲线中结晶峰和熔融峰的变化说明适量的相容剂对于材料结晶度的提高具有一定的促进作用.力学性能测试结果可以看出相容剂的加入在提高材料韧性,降低其脆韧转变温度的同时也保持了材料的刚性性能.     

界面粘结对聚氯乙烯/丁腈橡胶共混物脆韧转变的影响

应用丙烯腈（ＡＮ）含量不同的丁腈橡胶（ＮＢＲ）与聚氯乙烯（ＰＶＣ）共混，研究了界面粘结对ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物脆韧转变的影响．结果表明：当基体层度Ｔ相等时，过强的界面粘结，使ＰＶＣ／ＮＢＲ共混物的冲击强度降低，并且其产生脆韧转变的临界基体层厚度Ｔｃ减小．界面粘结对于聚合物共混物的增韧行为具有直接的影响．损伤区分析给出：随着界面粘结强度增大，空洞化过程受阻，减弱能量的耗散，并且不利于诱导剪切屈服损伤的产生，因而不利于增韧；但是界面粘强度过小，意味着共混物的相容性太差，致使分散相粒径过大，也不利于增韧．所以对增韧来讲，共混物的界面粘结强度存在一个最佳范围．     

壳核结构增韧剂对热塑性共聚酯／聚乙烯辛烯弹性体共混体系增容与增 …

研究了马来酸酐接枝的聚乙烯辛烯弹性体／半结晶性塑料共混物（ＴＰＥｇ）对热塑性共聚聚酯（ＰＥＴＧ）／聚乙烯辛烯弹性体（ＴＰＥ）共混体系增容增韧作用的影响。马来酸酐接枝物显著地改善了ＰＥＴＧ与ＴＰＥ之间的相容性,导致ＴＰＥ分散相颗粒细化,并促使分散相颗粒面间距等于甚至小于实现脆韧转变所需的临界面间距。在固定ＰＥＴＧ基体含量为８５ｗｔ％的前提下,当ＴＰＥｇ在１５％分散相中的含量由２０％增加到３０％时,即     

A New Criterion for Brittle-Ductile Transition of Polymer Blends

The T_c criterion was first used by S. Wu for characterizing the brittleductile (B-D) transition of N6/EPDM blends. But in this paper, a new criterion which is based on the stress analysis of blends is proposed to characterize the B-D transitions of blends, namely, A criterionV_(fc) and d_c are the critical volume fractions and particle size of dispersed particles in blends, respectively. For given blends, A is independent of the morphology of dispersed phase and is only the characteristic parameter of matrix. The B-D transitions of different blends, including polar N6/EPDM blends, nonpolar PP/EPDM blends and PE/CaCO_3 composites, were manipulated with A criterion and satisfactory results were obtained. In addition, a new master curve for the impact strength of PP/EPDM blends versus V_f~2/d was obtained. The results showed that A criterion is more suitable than T_c criterion for characterizing the B-D transition of blends.     

三元乙丙橡胶/尼龙高性能弹性体结构与性能的研究

通过DSC、DMA、TEM及SEM研究了三元乙丙橡胶 /尼龙 (EPDM /PA)共混物结构与性能 ,按照各级结构形态的特点 ,可大致分为三个层次的结构 :初级结构即氯化聚乙烯 (CPE)锚入或镶嵌在PA中形成分散相颗粒中的结构 ;中级结构指分散颗粒在基体中的采取的微纤状形态 ;高级结构是外力作用下共混物形成的由一定数量微纤组成的可传递应力的聚集体结构 .这种多层次结构决定了共混体系兼具EPDM与PA的优点 ,综合性能优异 .物理机械性能及热氧老化性能比较表明 ,PA改性的EPDM是理想的高性能弹性体     

PPO/SEBS-g-MAH共混体系的形态结构与冲击性能

从亚微相态和冲击性能出发 ,对比了采用熔融挤出法制备的PPO/SEBS和PPO/SEBS g MAH两种共混物 .结果表明 ,在本文所研究的弹性体用量范围内 ,PPO/SEBS为“海 岛”型结构 ,而PPO/SEBS g MAH呈现网状结构 ;PPO/SEBS体系无脆韧转变现象 ,PPO/SEBS g MAH体系则在弹性体用量为 10 %～ 15 %时出现明显的脆韧转变 ,缺口冲击强度达到 95 0J/m ,这种超韧现象源于其网状结构的形成 .文中进一步用DSC和毛细管流变仪对共混体系的热性能和流变性能进行了测试 ,探讨了PPO/SEBS g MAH共混物网状结构的形成原因     

导电炭黑在聚丙烯/极性聚合物体系中的选择性分散及其对导电性能的影响

以聚丙烯(PP)和极性聚合物的共混物为基体材料,以导电炭黑为填料,通过熔融共混制备导电复合材料。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散情况以及双基体各组分比例对复合体系结构形态和导电性能的影响。SEM测试结果表明:炭黑粒子选择性地分散在极性乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)树脂或尼龙6(PA6)中。EAA相在PP基体中呈棒状伸长结构,且随着EAA树脂含量的增大,在PP基体中形成更多更为连续的棒状伸长结构,使体积电阻率迅速下降。当在体系中加入PA6,mPP/mPA6=80/20时,PA6在PP基体中形成相互连接的纤维状分散结构,显著降低了复合体系的体积电阻率。电性能测试结果表明:材料在相同导电炭黑含量下的体积电阻率相对单基体体系可降低3~7个数量级。     

橡胶增韧塑料机理

综述了橡胶增韧塑料机理研究的发展与现状,着重探讨了橡增韧机理中有关脆韧转变的定量研究,同时也讨论了分散相的形态参数、界面相容性和韧性测试条件以及分散相与基体的性能等因素对橡胶增韧塑料性能及增韧的影响,最后提出了橡胶增韧塑料研究的发展趋势。     

SMA、OMMT对PA6/ABS共混物聚集态结构及性能影响的研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段研究了苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、有机蒙脱土(OMMT)对尼龙6(PA6)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共混物体系聚集态结构及性能的影响.结果表明,SMA与OMMT的加入均可提高PA6/ABS共混物体系的强度及模量,但加入OMMT后共混物的韧性有所下降,而PA6/ABS/SMA共混物的韧性随SMA含量的增加呈上升趋势.SMA、OMMT对PA6/ABS共混体系都有细化ABS分散相的作用,随SMA加入量的增加,ABS分散相尺寸逐渐减小,分布趋于均匀;当OMMT加入量在4 phr以内时,对ABS分散相粒径影响不大,超过4 phr后,随着OMMT含量的增加,ABS分散相的尺寸逐渐减小.XRD与TEM的分析结果表明,对PA6/OMMT(100/5)共混物,OMMT主要以剥离形态分布,同时也存在少量OMMT聚集体;PA6/ABS/OMMT共混物中OMMT则基本以剥离形态选择分布在PA6基体相中.