橡胶增韧塑料银纹-剪切带-空穴理论的基本思想
化学先生 / 2019-09-18
实践中发现，对于某些共混体系，在拉伸作用过程产生的现象，多重银纹机理仍无法解释。例如HIPS/PPO共混物试样经过拉伸后作扫描电镜观察，除发现多重银纹外，还观察到与应力星45°角的剪切带，而且发现剪切带也是途经橡胶粒子的，说明橡胶颗粒同样可以引发剪切带。同时还发现，很少银纹并不直接终止于橡胶颗粒，面是终止于相邻的橡胶颗粒的附近，银纹的长度也较短，因此认为银纹很可能是被剪切带终止。因为在剪切带内分子链大致沿张力方向取向，即垂直于银纹平面，因此对终止银纹比橡胶粒子更为有效。
大量实验已经证实，剪切带对银纹尺寸起着控制作用，而且银纹尖喘的应力集中效应还可引发新的剪切带，剪切帶的引发和增大过程同样可消耗大量能量。因此，在银纹和剪切带同时存在的聚合物共混物体系中，银纹和剪切带之间存在相互作用和协同作用。两者共同为共混物韧性的提高做出贡献。例如ABS拉伸过程既有发白现象，又有细颈形成，说明同时存在银纹和剪切带两种形变机理，其增韧机理必然是两者的协同作用。对于基体韧性较好的体系，如增韧PVC,其增韧作用主要归结于剪切屈服形变，银纹化的贡献很小。这些实验事实促使了银纹剪切带空穴理论的建立。
Bucknall 等人在1972年提出:橡胶颗粒在增韧塑料中发挥两个重要作用:①作为应力集中中心诱发大量银纹和剪切带:②控制银纹的发展并使银纹及时终止而不至发展成破坏性的裂纹。银纹末端的应力场可以继续诱发剪切带而使银纹终止，银纹扩展遇到已有的剪切带也可阻止银纹的进一步发展。大量银纹和/或剪切带的产生和发展消耗大量能量，因而可显著提高增韧塑料的韧性。
该理论认为，橡胶颗粒的增韧机理主要包括三个方面: (a) 橡胶颗粒引发和支化大量银纹并桥接裂纹两岸: (b)引发基体剪切形变，形成剪切带: (e) 在橡胶颗粒内及表面产生空穴，伴之以空穴之间聚合物链的伸展和剪切并导致基体的塑性变形。在冲击能作用下，这三种机制如图4-2所示。
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