影响橡胶增韧塑料冲击强度的因素
化学先生 / 2019-09-18
在橡胶增韧塑料中，影响冲击强度的因素可从基体特性、橡胶相尺寸和数量及相间黏合力三个方面来考虑。
(1)树脂基体的影响 增加基体树脂的分子量 及韧性可提高冲击强度。基体韧性较大的增韧塑料如ABS增韧的PVC。由于银纹和剪切带的相互作用。橡胶组分的含量存在最佳值，如图4-11 所示。
基体树脂与橡胶相之同应有适中的互溶性。 互溶性过小，相间黏合力不足:互溶性过大，橡胶颗粒太小，甚至形成均相体系，这都不利于冲击强度的提高，如图4-12所示。
(2)橡胶含量的影响 在橡胶颗粒尺寸一定的情况下，在一定范围内橡胶含量增大，橡胶粒子数增多，引发银纹、终止银纹的速率相应增大，有利于材料冲击强度的提高。同时各个橡胶粒子周围的应力场发生相互作用更有利于银纹的引发，对材料的冲击韧性提高也有利，但橡胶含量并非越大越好。如上一节所述，对韧性较大的基体，橡胶含量往往存在极大值。过多的橡胶含量不仅不会提高材料的韧性，还会影响材料的其他力学性能，如强度、模量的大幅度下降，所以，共混物中的橡胶含量通常都有一个最佳值。
(3) 橡胶颗粒尺寸的影响 橡胶颗粒 直径对材料韧性的影响也存在最佳值。对不同的品种，最佳值亦不同，这主要决定于基体树脂的特性。橡胶颗粒过小时起不到终止银纹的作用过大时引发银纹的数量太少，这都不利于冲击强度的提高。在聚苯乙烯中银纹的厚度约为0.9~2.8μm,故HIPS中橡胶颗粒的最佳直径为1~ 10μm,粒径过小时会被银纹“吞没”而起不到终止银纹的作用。基体不同时银纹尺寸亦不同，所以橡胶的最隹粒径也有差异，对一定的增韧体系，橡胶颗粒大小存在一个临界尺寸，小于此尺寸，橡胶起不到增韧作用，例如HIPS的临界尺寸为0.8μm, ABS为0.4μm,而增韧PVC为0.2μm. 由这儿个数据可见，塑料基体的韧性越好，临界尺寸越小。
橡胶颗粒的粒径分布亦有影响。由于大粒径颗粒对引发银纹有利，小颗粒对引发剪切带有利，所以粒径分布存在最佳状态。
橡胶相玻璃化转变温度的影响 一般面言，橡胶相的玻璃化温度越低，增韧效果越好。通常，橡胶相的Tg应在-40°C以下， 对橡胶增韧塑料休系面言，在高速冲击负荷作用下，橡胶粒子应能充分发生松弛变形，才能有效地引发银纹或剪切带，吸收冲击能。但在高速负荷的作用下，橡胶相的Tg会显著升高。如果橡胶在静态下的Tg不太低，则在冲击力作用下有可能使橡胶粒处于教璃态，因此就不能发挥橡胶弹性粒子吸收冲击能的作用。因此，要使橡胶相在常F发挥有效的增韧作用，其Tg至少应比室温低40-60°C.换言之，一般橡胶的Tg在-40°C以下为好。
(5)橡胶颗粒结构的影响 在HIPS体系中，橡胶分散相颗粒中还含有大量的PS包容物，这种特殊结构的橡胶粒子，比一般橡胶粒子有着更强化的增韧效果。蜂窝状橡胶颗粒除了起着增大橡胶相体积分数的作用外，更重要的是在受力形变过程中和一股粒子有着完全不同的情况。有大量包容物PS的橡胶粒子，在外力作用下被拉长，而其内部的PS由于模量较高，不易相应变形，因而橡胶颗粒发生局部“微纤化”。分散相中的橡胶分子被PS的小微区隔开，橡胶微纤化后，不会产生大的空洞，对于无包容物的橡胶颗粒，在外力作用下，整个粒子被拉长的同时，横向会发生明显的收缩。处于橡胶颗粒表面的PS不可能马上发生相应的形变，导致橡胶粒子外层和PS之间产生空洞，大大影响橡胶的增韧效果。因此，在HIPS体系中应尽量减少无包容物的颗粒。
对ABS的研究结果证实，粒子自身形态(有无包容物)对增韧作用的影响不如HIPS那么明显。这与ABS的基体(SAN) 银纹化形成的微纤强度高有关。ABS形变过程中尽管也会产生空洞，但不会使银纹破裂。
此外，橡胶的交联程度对增韧作用也有很大影响，也存在最适宜的范围。交联度过大，橡胶相模量过高，难以发挥增韧作用，交联度过小，在加工中，橡胶颗粒易变形破碎，也不利于发挥增韧效能。橡胶相的最佳交联度通常是通过实验确定的。
(6) 橡胶相与基体树脂之间黏合力的影响 只有当两相之间有良好的黏合力时，橡胶相才能有效地发挥作用。为增加两相之间的黏合力，可采用接枝共聚共混或嵌段共聚共混的方法，所生成的共聚物起增容剂的作用，可大大提高冲击强度。直接添加增容剂同样能有效提高体系的冲击强度。
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