高分子材料课题.ppt

1、14.1.3.3 再生塑料的增韧改性,：概述 ：增韧改性的方法和特性 ：几种增韧改性的机理 ：几种增韧改性的材料 ：增韧剂 ：常见的增韧体系,回收废塑料即再生塑料的抗冲击强度一般较低，究其原因，主要是塑料制品在使用过程中发生了老化，大分子发生降解导致分子量降低所致。改善再生塑料抗冲击性能的一种有效途径就是进行共混增韧改性。,概述,通常使用橡胶、弹性体，或用共混型热塑性弹性体（TPO、TPR、TPV）进行增韧改性，或在树脂中共混弹性体材料，其增韧效果很好，但不足之处为刚性降低 。弹性体增韧改性又分橡胶增韧改性和热塑性弹性体增韧。 近年来开发出了新的刚性增韧方法，包括有机刚性粒子（ROF）和无机刚

2、性粒子（RIF）在内的刚性粒子增韧，增韧和增强同时进行。,增韧改性的方法, 弹性体增韧回收塑料的范畴的分类：橡胶；如SBS型合成热塑性弹性体；共混型热塑性弹性体。 区别：第三类增韧方法中的共混物中的橡胶组分已被动态硫化，也称作动态交联，它是制备热塑性弹性体的关键技术。 人们采用完全动态硫化法制得了充分交联和性能优良的EPDMPP热塑性弹性体，凝胶含量高达97，常称之为热塑性硫化胶（TPV）或热塑性橡胶(TRP)。部分动态硫化型热塑性弹性体中最通用的是热塑性聚烯烃（TPO）即其中的热塑性树脂是PP、PE等,增韧改性的方法,TPV TPR TPO, 传统的塑料增韧为在树脂中共混弹性体材料如热塑性弹

3、性体和橡胶等，其增韧效果十分显著。但此种方法在提高复合材料韧性的同时，却导致复合材料强度、刚性、尺寸稳定性、耐热性及加工性的大幅度下降 。 刚性材料增韧塑料它在提高复合材料冲击性能的同时，不降低其拉伸强度和刚性，加工流动性和耐热性也有不同程度的提高。,几种增韧改性的特性, 塑料弹性体增韧机理：目前最成熟的为银纹-剪切带理论。该理论的核心思路为在基体树脂内加入弹性体后，在外来冲击力的作用下，弹性体可引发大量裂纹，树脂则产生剪切屈服，靠银纹-剪切带吸收冲击能量。 有机刚性增韧材料的增韧机理 ：适用于相容性较好体系的“冷拉机理”和适用于相容性不好体系的“空穴增韧机理”。,几种增韧改性的机理, 无机刚

4、性增韧材料的增韧机理： 1）复合材料受力变形时，RIF的存在产生应力集中效应，引发其周围的基体屈服（如空穴、银纹、剪切带），这种基体的屈服将吸收大量的变形能量，起到增韧机理。 2）当银纹遇到RIF时，会产生钉孔-攀越或钉孔-裂纹二次引发效应，是裂纹扩展的阻力增大，消耗变形能量，从而阻碍裂纹的扩展。 3）良好的界面部分受力脱黏形成空穴，从而使裂纹钝化而不致于发展成破坏裂纹。, 塑料弹性增韧材料 1）按弹性体的玻璃化温度高低分类 高抗冲树脂，主要有CPE、POE、MBS、ACR、ABS及EVA等；高抗冲橡胶，主要有SBS、EPR、EPDM及NBR等。 2）按弹性体的分子内部结构分类 预定弹性体类。

5、它属于核-壳结构聚合物，其核为软状弹性体，赋予制品以冲击性能；壳为具有高玻璃化温度的聚合物，使弹性体微粒之间隔离，形成可自由流动的颗粒，促进均匀分散。属于此类的弹性体有ACR、MBS、MABS、MACR等。非预定弹性体类。它属于网状结构，其冲击改性以溶剂化作用（增塑作用）机理进行。属于此类的弹性体有CPE及EVA等。 过渡性弹性类。,几种增韧改性的材料, 有机刚性增韧材料 有PMMA、PP、PS、SAN（苯乙烯/丙烯晴共聚物）、MMA/St（甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯类共聚物）等，其中以MMA/St效果最好，PMMA次之。 无机刚性增韧材料有针状硅灰石，优化表面处理的碳酸钙、细玻璃微珠、玻璃纤维、

6、沉淀硫酸钡、云母、滑石粉、高岭土 等。,几种增韧改性的材料,增韧剂的概述 增韧剂是指具有降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能的一类助剂，可分为活性增韧剂与非活性增韧剂两类，活性增韧剂是指其分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团，它能形成网络结构，增加一部分柔性链，从而提高复合材料的抗冲击性能。非活性增韧剂则是一类与基体树脂很好相溶、但不参与化学反应的增韧剂。, 增韧剂, 增韧剂可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂：1）橡胶类增韧剂 该类增韧剂的品种主要有液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等。2）热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成

7、材料。因此，这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点，它既可以作为复合材料的增韧剂，又可以作为复合材料的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1，2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品，目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。3）其它增韧剂 适用于复合材料的其它增韧剂还有低分子聚酰胺和低分子的非活性增韧剂，如苯二甲酸酯类。对于非活性的增韧剂也可称为增塑剂，它不参与树脂的固化反应。, 增韧剂,在再生塑料领域，用具有良好抗冲击性能的热塑性塑料可对一些抗冲击性能差的聚合物材料进行增韧改性。 HDPE/碳酸钙增韧体系 ：用1250目碳酸钙，经烷基羧酸盐偶联体系高效活化

8、处理后，在HDPE(2100J)中填充量高达50%时，复合体系的冲击强度提高5倍以上。而未处理和用其他材料处理的效果则大不相同 。,常见的增韧体系,不同处理HDPE/碳酸钙复合体系的冲击强度和拉伸强度变化,PP/碳酸钙增韧体系 PP因基体韧性较低属难以增韧的树脂，即使用EPDM、POE等优秀的增韧材料，也需要较大添加量。用1250目碳酸钙，经烷基羧酸盐偶联体系高效活化处理后，在PP(2401)中加入50%时，冲击强度可提高一倍以上，对此体系，如在用主偶联剂烷基羧酸盐处理的同时，用助偶联剂改性石蜡或EPDM处理效果更好。,PP/PE增韧体系 LDPE对PP的增韧效果明显，却会造成其他力学性能如弯

9、曲模量的迅速下降。因此只能用于以冲击强度要求为主，其他力学性能要求不高的应用场合。 HDPE在PP中加入量小于10%时，对PP具有刚性增韧效果，即增加冲击性能的同时，其他力学性能又不下降。 LLDPE对PP的增韧效果介于LDPE和HDPE之间，加入量以5%-20%为好。 UHMWPE对PP不仅有增韧作用，还可实现原位成纤增强效果。以PP1330为例，加入10%的UHMWPE增韧时其缺口冲击强度、拉伸强度和伸长率分别提高3.5倍、1.5倍和2.5倍。,PP/EVA增韧体系 EVA在增韧PP的同时，还可以提高断裂伸长率、熔体流动指数和表面光泽度。所选用的EVA中VA的含量为14%-18%之间。用20%EVA-15增韧PP，其冲击强度提高12倍之多，刚性下降幅度小。,塑料/弹性体协同增韧PP体系 弹性体与PP共混虽然具有优良的冲击强度，但刚性、强度和热变形温度等性能损失较大，且成本提高明显。为了改善力学性能和降低成本，在弹性体/PP增韧体系中，加入塑料形成弹性体/塑料/PP三元共