聚合物共混体脆韧转变的判据

本文从应力分析的角度出发,提出了一个新的判据来表征共混体的脆韧转变,即A判据,A=V_(fc)~2/d_c=常数,V_(fc),d_c分别为共混体中分散相粒子的临界体积分数及临界粒径。对于给定的基体,A与分散相的形态无关,仅是基体的特征参数。以A判据来处理不同共混体的脆韧转变,包括极性的N 6/EPDM共混体系、非极性的PP/EPDM共混体系及填充的PE/CaCO_3共混体系等均取得了满意的结果。此外,本文还首次得到了共混体的冲击韧性(G)与V_f~2/d关系的主曲线。研究表明:在处理共混体的脆韧转变时,A判据较T_c判据具有更好的适用性。     

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．     

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。     

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     

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.     

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.     

聚合物共混物脆韧转变性能研究Ⅱ.准韧性聚合物共混物脆韧转变的几何模型

给出了分散相粒间基体层厚度T与分散相粒径(d)、粒径分散度(σ)和分散相体积分数()的定量关系式.发现σ对T的影响与有关,不仅T随σ的增大而增大,而且越大,这种影响越显著.用计算机图像分析仪直接测定了聚氯乙烯/丁腈橡胶、聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶、PP/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物共混物的T,发现这三种共混物的T近似于对数正态分布.理论预示与实验结果很好符合.     

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.     

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．     

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。     

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．     

聚合物共混物脆韧转变性能研究 Ⅱ准韧性聚合物共混物脆韧转变的几何模型

给出了分散相粒间基体层厚度Ｔ与分散相粒径（ｄ）、粒径分散度（σ）和分散相体积分数（）的定量关系式．发现σ对Ｔ的影响与有关，不仅Ｔ随σ的增大而增大，而且越大，这种影响越显著．用计算机图像分析仪直接测定了聚氯乙烯／丁腈橡胶、聚丙烯（ＰＰ）／三元乙丙橡胶、ＰＰ／乙烯 醋酸乙烯酯共聚物共混物的Ｔ，发现这三种共混物的Ｔ近似于对数正态分布．理论预示与实验结果很好符合．     

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 V.橡胶粒子的分布对聚氯乙烯/丁腈橡胶共混物韧性刚性关系的影响

聚合物共混物脆韧转变性能研究Ｖ．橡胶粒子的分布对聚氯乙烯／丁腈橡胶共混物韧性刚性关系的影响刘浙辉朱晓光张学东漆宗能（中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室北京１０００８０）蔡忠龙（香港理工大学应用物理系香港九龙）王佛松（中国科学院北京...     

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     

碳酸钙粒子增韧高密度聚乙烯的脆韧转变-Wu氏增韧理论聚合物共混物脆韧转变判据的适用条件

采用不同尺寸的碳酸钙粒子增韧高密度聚乙烯,研究了不同温度下共混体系的临界粒子间距与碳酸钙粒子尺寸和含量之间的关系,确定了温度是Wu氏增韧理论临界粒子间判据适用性的重要影响因素。 结果表明,在17 ℃下,临界粒子间距与碳酸钙粒子的尺寸和含量无关,该条件下Wu氏增韧理论临界粒子间距判据是适用的;而随着温度的升高,发现临界粒子间距依赖于碳酸钙粒子的尺寸,表明高温条件下,Wu氏增韧理论临界粒子间距判据不再适用。     

增容剂SB对LDPE/PS共混物形态的影响

研究了不同温度和转速下苯乙烯 -丁二烯二嵌段共聚物 (SB)低密度聚乙烯 聚苯乙烯共混物形态和分散相颗粒尺寸的影响。结果表明 ,未加入SB的共混物在 1 50℃时的分散相颗粒尺寸比 2 0 0℃粗大 ,形态极不规则 :加入SB的共混物在 1 50℃时颗粒尺寸比 2 0 0℃时稍小 ,但形态变化不大。在 1 50℃ ,转速从 3 0r min至 1 0 0r min时 ,未加入SB的共混物的分散相颗粒尺寸迅速减小 ,而加入SB的共混物在 3 0r min时达到平衡颗粒尺寸 ,继续增加转速 ,形态和颗粒尺寸没有明显变化。     

酚醛树脂的增容作用对聚甲醛/丁腈橡胶共混物的韧性、结晶形态和亚微相态的影响

考察了酚醛树脂(Novolak)的增容作用对聚甲醛(POM)/丁腈橡胶(NBR)共混物的韧性、结晶形态和亚微相态的影响.实验结果表明,POM与NBR不相容,直接共混不能提高POM的韧性;添加Novolak后,当NBR质量分数为40%时共混物发生“脆-韧”转变.POM/NBR共混物中POM球晶尺寸大,易形成应力集中点,导致增韧效果不佳;Novolak可通过与POM的分子链间相互作用,改变POM分子链固有的规程和排列方式,使球晶显著减小.亚微相态显示,POM/NBR呈现“海-岛”结构相态,NBR在基体中分散性很差;添加Novolak可提高NBR在基体中的分散性;当NBR质量分数达到40%时,NBR在基体中呈现带状网络结构.网带结构能够终止受外力作用而在基体中产生的银纹和剪切屈服,增加了共混物的破裂能,从而使共混物的韧性显著提高.     

通过高速挤出制备高性能PBS/PETG共混材料

通过高速挤出技术制备了高性能聚丁二酸丁二醇(PBS)/聚(乙二醇-co-环己烷-1, 4-二甲醇对苯二酸酯)(PETG)共混材料,研究了不同PETG含量和不同螺杆转速对共混材料相区尺寸和性能的影响.研究发现PETG质量分数存在一个最佳用量:即为20%时,随着转速的提高PETG分散相相尺寸从最初的2.27μm逐渐降低到0.89μm.与此同时,共混材料的屈服强度从最初的26.2 MPa增加到33.4 MPa,提高了27.5%.断裂伸长率也从最初的13.3%提高到133.3%,实现了从脆性断裂到韧性断裂的转变.而当PETG的质量分数为10%或30%时,提高转速对PETG分散相的相尺寸减少不多,对共混材料力学性能有一定提升.最佳用量的存在表明高速挤出引起的相区尺寸减少是一个破碎与聚并动态平衡的过程.将不同的组成和加工的转速下获得的共混物的屈服强度与分散尺寸作图,发现它们成近似的反比关系,进一步证明PETG减小分散相相尺寸对共混材料性能提升的重要性.