共混物橡胶相的存在有利于屈服形变发生
化学先生 / 2019-09-19
屈服形变是湖性的玻璃态(结晶态)聚合物力学行为的重要特征。对于橡胶增韧塑料体系，由于分散相橡胶颗粒的模量低，在外力作用下更易发生伸长形变，成为应力集中的中心，特别在橡胶颗粒的赤道上应力集中最大，在橡胶颗粒周围引发出大量银纹或剪切带导致材料产生局部的届服应变。
橡胶颗粒赤道附近的应力集中因子(最大主应力对施加应力之比)最大可达1.92.当橡胶颗粒中含有树脂包容物时应力集中国子有所下降，如HIPS休系中橡胶粒子赤道附近的应力集中因子y为1.54 ~1.89。随着离颗粒表面的距离增加，应力集中国子迅速减小(见图5-6)。当颗粒之闻的距离小至一定程度，各颗粒的应力场之间会导致叠加效应，使应力集中因子进一步增大，应力集中因子增大有利于产生屈服形变。
造成橡胶增韧塑料体系易于发生屈服形变的另一个重要原因，是其内部的橡股粒子对周围塑料相产生静张力的结果。产生静张力的原因主要是由于橡胶的热膨胀系数比塑料大，当增韧塑料成型过程由高温熔融状态冷却至室温时，橡胶相的体积收缩比塑料相大，结果造成橡胶颗粒对其周围的塑料相基体产生拉应力(即静张力).此外，在增韧塑料受到外力的拉伸作用时，这种静张力又会进-步增大。这是因为橡胶的泊松比(接近0.5)大于塑料(0.3左右)，当其受到拉伸应力时，橡胶的横向收缩大于塑料，又导致形成新的静张力。静张力的产生使塑料基体内的自由体积增大，导致塑料相的玻璃化温度Tg下降，从而更有利于在外力作用下发生屈服形变。
总之，由于共混物中橡胶颗粒的存在，使其产生属服形变更加容易，可使脆性聚合物由脆性断裂转变为韧性断裂(见图5-7)。未经橡胶增韧的PS形变量很小，应变达到1.5%时，可观察到银纹产生:达到2%时，银纹扩展成为裂纹，使材料发生断裂，图5-7中HIPS的应力一应变曲线起始阶段近似于PS的线性关系，这时银纹尚未形成，材料受到的应力还低于发生银纹的临界应力。当应力增大到临界应力后，材料开始出现发白现象，说明发生了银纹化，应力应变转变为非线性行为。应力再继续增大，银纹化速度迅速加快，直到发生屈服现象。在届服点以后，由于应变软化效应，应力下降至一定值后基本保持恒定，而应变继续增加，此过程相当于螨变过程，这时形变增大主要来自银纹数量的不断增加和银纹尺寸的增大。最终，由于在应力的作用下银纹转变为裂纹面破裂。断裂时材料的应变已经达到40%，比普通PS增加20倍。
闽ICP备15011996号-4
|
闽公网安备32011202000099号
|
