Как повысить ударную вязкость пластмасс и выделить упрочнители, обычно используемые в пластмассах?

Модифицированные пластмассы играют все более важную роль в жизни страны, а технология упрочнения пластмасс всегда была предметом внимания академических исследований и промышленности. Сегодня мы узнаем о упрочнении пластмасс.

Три фактора, влияющие на эффект упрочнения пластмасс

1. Свойства матричной смолы

Исследования показали, что улучшение прочности матричной смолы способствует улучшению эффекта упрочнения закаленных пластиков. Улучшение прочности матричной смолы может быть достигнуто следующими способами:

Увеличьте молекулярную массу матричной смолы, чтобы сделать распределение молекулярной массы более узким; улучшите прочность, контролируя кристаллизацию, кристалличность, размер кристалла и форму кристалла. Например, добавление зародышеобразователя к ПП увеличивает скорость кристаллизации и измельчает зерна, тем самым улучшая вязкость разрушения.

2. Характеристики и дозировка отвердителя

①. Влияние размера частиц дисперсной фазы упрочняющего агента – для эластомерного упрочненного пластика свойства матричной смолы различны, и оптимальное значение размера частиц дисперсной фазы эластомера также различно. Например, оптимальный размер частиц каучука в HIPS составляет 0.8-1.3 мкм, оптимальный размер частиц ABS составляет около 0.3 мкм, а оптимальный размер частиц ABS, модифицированного ПВХ, составляет около 0.1 мкм.

②. Влияние количества упрочняющего агента – существует оптимальное значение количества добавляемого упрочняющего агента, которое связано с параметром расстояния между частицами;

③. Влияние упрочняющего агента на температуру стеклования – чем ниже температура стеклования обычного эластомера, тем лучше эффект упрочнения;

④. Влияние упрочняющего агента и матричной смолы на прочность интерфейса – влияние прочности связи интерфейса на эффект упрочнения различно для разных систем;
⑤. Влияние структуры упрочняющего агента эластомера – связано с типом эластомера, степенью сшивания и т. д.

3. Сила связи между двумя фазами

Две фазы имеют хорошую силу связи, которая может эффективно передавать напряжение между фазами и потреблять больше энергии, а общие характеристики пластика на макроскопическом уровне лучше, особенно улучшение ударной вязкости является наиболее значительным. Обычно эту силу связи можно понимать как силу взаимодействия между двумя фазами. Привитая сополимеризация и блочная сополимеризация являются типичными методами увеличения силы связи двух фаз. Разница в том, что они образуют химические связи посредством химического синтеза. Разветвленный сополимер HIPS, ABS, блочный сополимер SBS, полиуретан.

Для упрочняющих агентов, чтобы упрочнять пластмассы, это метод физического смешивания, но принцип тот же. Идеальная система смешивания должна быть такова, что оба компонента частично совместимы и образуют отдельные фазы, и между фазами есть интерфейсный слой. В интерфейсном слое молекулярные цепи двух полимеров диффундируют друг в друга, и существует очевидный градиент концентрации. Совместимость между компонентами делает его обладающим хорошей силой связи, тем самым усиливая диффузию для рассеивания интерфейса и увеличивая толщину интерфейсного слоя. И это ключевая технология упрочнения пластмасс и приготовления полимерных сплавов — технология совместимости полимеров!

Что такое упрочнители пластика? Как их разделить?

(1) Характеристики матричной смолы

1. Упрочнение резиновых эластомеров: EPR (этиленпропиленовый диеновый мономер), EPDM (этиленпропиленовый диеновый мономер), бутадиеновый каучук (BR), натуральный каучук (NR), изобутиленовый каучук (IBR), нитрильный каучук (NBR) и т. д.; Подходит для упрочнения и модификации используемых пластиковых смол;

2. Упрочнение термопластичных эластомеров: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV и т. д.; в основном используется для упрочнения полиолефинов или неполярных смол, а также для упрочнения полимеров, содержащих полярные функциональные группы, таких как полиэфиры и полиамиды. Необходимо добавлять совмещающий агент;

3. Упрочнение сополимеров типа «ядро-оболочка» и реактивных терполимеров: ACR (акрилаты), MBS (сополимер метилакрилата-бутадиена-стирола), PTW (сополимер этилена-бутилакрилата-метилакрилата) и глицидилакрилата), E-MA-GMA (сополимер этилена-метилакрилата-глицидилметакрилата) и т. д.; в основном используются для упрочнения конструкционных пластиков и термостойких полимерных сплавов;

4. Смешивание и закалка высокопрочных пластиков: PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT и т. д.; для приготовления используется технология полимерного сплава.высокопрочные конструкционные пластикиважный путь;

5. Упрочнение другими методами: упрочнение наночастицами (например, нано-CaCO3), упрочнение смолой зарин (металл-иономер DuPont) и т. д.;

(2) В реальном промышленном производстве упрочнение модифицированных пластмасс условно делится на следующие ситуации:

1. Прочность самой синтетической смолы недостаточна, и ее необходимо улучшить для соответствия требованиям использования, например, GPPS, гомополимерного PP и т. д.;

2. Значительно повысить прочность пластика и достичь требований сверхпрочности и длительного использования в условиях низких температур, например, сверхпрочного нейлона;

3. После модификации смолы наполнителем и антипиреном эксплуатационные характеристики материала снижаются. В это время необходимо провести эффективное упрочнение.

Пластики общего назначения обычно получаются радикальной полимеризацией присоединения. Основная цепь и боковые цепи молекулы не содержат полярных групп. При закалке добавление частиц резины и частиц эластомера может дать лучший эффект закалки;

Инженерные пластики обычно получают методом конденсационной полимеризации. Боковые цепи или концевые группы молекулярной цепи содержат полярные группы. При закалке для повышения прочности можно добавлять функционализированные частицы резины или эластомера.

Типы упрочнителей для наиболее часто используемых смол

Подводя итог, можно сказать, что упрочнение пластика одинаково важно как для кристаллических пластиков, так и для аморфных пластиков. От пластиков общего назначения, инженерных пластиков до специальных инженерных пластиков их термостойкость постепенно увеличивается, а стоимость и цена также растут. Термостойкость, стойкость к старению и т. д. предъявляют более высокие требования, и это также большой тест для технологии модификации и упрочнения пластика, и самым важным и критическим является сохранение хорошей совместимости с матрицей и компонентами!