橡膠增韌塑料空穴作用
化學(xué)先生 / 2019-09-18
在沖擊應(yīng)力作用下,橡膠顆粒將發(fā)生空穴化作用(cavitation), 這種空穴化作用將裂紋或銀紋尖端區(qū)基體中的三軸應(yīng)力轉(zhuǎn)變成平面剪切應(yīng)力,從而引發(fā)剪切帶,有利于沖擊強(qiáng)度的提高,如圖4-8 所示??昭ɑ丛谙鹉z顆粒內(nèi)或其表面產(chǎn)生大量微孔,微孔的直徑為納米級(jí)。這些微孔的產(chǎn)生使橡膠顆粒體積增加并引起橡膠顆粒周圍基體的剪切屈服,釋放顆粒內(nèi)因分子取向和剪切而產(chǎn)生的靜壓力及顆粒周圍的熱應(yīng)力,使基體中的三軸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)力而使其剪切屈服。形成空穴本身并非能量吸收的主要部分,主要部分是因空穴化而發(fā)生的塑性屈服。
應(yīng)當(dāng)指出,在裂紋或銀紋尖端應(yīng)力發(fā)白區(qū)產(chǎn)生的空穴并非隨機(jī)的,而是結(jié)構(gòu)化即存在一定的陣列,每個(gè)陣列的厚度約為1~4個(gè)空穴化橡膠顆粒,長(zhǎng)度約為8 ~35個(gè)顆粒,如圖4-9所示。
空穴化陣列是由橡膠顆粒鏈產(chǎn)生和發(fā)展面形成的。在這種顆粒鏈中,顆粒之間的間隔大約為0.05μm左右??昭ɑ淖兞司植繎?yīng)力狀態(tài),使顆粒體積增大,在基體中形成小的塑性區(qū),此過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,最終產(chǎn)生大的塑性形變(屈服形變)。
由橡膠顆粒鏈產(chǎn)生空穴化陣列,這意味著在共混過(guò)程中混合過(guò)分得均勻并不一定好,而應(yīng)保持橡膠顆粒的一定聚集結(jié)構(gòu)。例如,以ABS增韌PVC時(shí),混煉的均勻程度與溫度有關(guān),混煉溫度越高,體系越均勻。采用140°C、160°C 和185°C三個(gè)混煉溫度,共混物的混合均勻程度依次增大,而帶缺口Charpy沖擊強(qiáng)度卻依次下降,分別為42kJ/m2、26kJ/m2 和8kJ/m2。表明橡膠顆粒分散的某種不均勻會(huì)提高材料的沖擊強(qiáng)度。