Ein robuster technischer Kunststoff, der Steifigkeit und Zähigkeit kombiniert

Für viele Arten von modifizierten Kunststofftechnologien wurde die Kunststoffzähtechnologie von Unternehmen und Wissenschaftlern untersucht und beachtet, da die Zähigkeit von Materialien häufig einen wichtigen oder sogar den kritischsten Einfluss auf die Anwendung einiger Produkte hat. Ein weiterer Punkt ist, dass immer mehr Spritzgussteile sowohl Zähigkeit als auch gute Steifigkeit benötigen. Gibt es also einen starken technischen Kunststoff mit guter Zähigkeit, Steifigkeit und Festigkeit? Lassen Sie uns heute angesichts dieses Problems, das viele praktische Anwendungen betrifft, über die Zähigkeit und Steifigkeit von Kunststoffen sprechen. Vielleicht möchten wir mit dem Punkt der Kunststoffzähigkeit beginnen:

1. Wie testet und bewertet man die Zähigkeit von Kunststoffen?

2. Was ist das Prinzip der Kunststoffvorspannung?

3. Was sind die gebräuchlichsten Flexibilisatoren?

4. Welche Vorspannmethoden gibt es für Kunststoffe?

5. Wie kann man verstehen, dass die Härtung zuerst die Kapazität erhöhen muss?

1. Leistungscharakterisierung der Kunststoffzähigkeit

Zähigkeit ist das Gegenteil von Steifigkeit, ist eine Eigenschaft, die die Schwierigkeit der Verformung des Objekts widerspiegelt, je größer die Steifigkeit, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass es sich verformt, und je größer die Zähigkeit, desto leichter ist es zu verformen. Aber es gibt auch einige technische Kunststoffe, während die Zähigkeit sehr gut ist, ist die Steifigkeit auch sehr gut, diese umfassende Leistung des Materials ist ein starker technischer Kunststoff. Im Allgemeinen gilt: je größer die Steifigkeit, desto größer die Härte, Zugfestigkeit, Zugmodul (E-Modul), Biegefestigkeit und Biegemodul des Materials;Umgekehrt gilt: Je größer die Zähigkeit, desto größer die Bruchdehnung und desto größer die Schlagzähigkeit. Die Schlagfestigkeit wird als die Stärke des Keils oder Teils ausgedrückt, der einem Aufprall ausgesetzt ist, und bezieht sich normalerweise auf die Energie, die von dem Keil absorbiert wird, bevor er bricht. Die Schlagzähigkeit weist je nach Spline-Morphologie, Prüfmethoden und Probenbedingungen unterschiedliche Werte auf und kann daher nicht als grundlegende Eigenschaft des Materials eingestuft werden.

Je nach Prüftemperatur gibt es viele Methoden der Schlagprüfung: Es gibt drei Arten von Schlag bei normaler Temperatur, Schlag bei niedriger Temperatur und Schlag bei hoher Temperatur; Je nach Kraftzustand des Probekörpers kann dieser in Biegeschlag unterteilt werden - einfacher Stützbalken- und Kragschlag, Zugschlag, Torsionsschlag und Scherschlag;Je nach aufgewendeter Energie und Anzahl der Schläge kann man sie in einen Schlag mit großer Energie und mehrere Schlagversuche mit kleiner Energie unterteilen.Für unterschiedliche Materialien oder unterschiedliche Anwendungen können unterschiedliche Schlagprüfverfahren ausgewählt werden, und es können unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden, die nicht vergleichbar sind.

2. Härtungsmechanismus und Einflussfaktoren von Kunststoffen

Silber-Scherband-Theorie

Im Compoundierungssystem von gummigehärteten Kunststoffen hat die Rolle von Gummipartikeln hauptsächlich zwei Aspekte:

Einerseits veranlasst es als Zentrum der Spannungskonzentration die Matrix, eine große Anzahl von Silberlinien und Scherbändern zu erzeugen;

Andererseits ermöglicht die Steuerung der Entwicklung von Silberkörnern, dass die Silberkörner rechtzeitig enden, ohne sich zu zerstörerischen Rissen zu entwickeln. Das Spannungsfeld am Ende des Silberkorns kann das Scherband induzieren und das Silberkorn terminieren. Wenn sich das Silberkorn bis zum Scherband erstreckt, verhindert es auch die Entwicklung des Silberkorns.Wenn das Material belastet wird, verbraucht die Erzeugung und Entwicklung einer großen Anzahl von Silberkörnern und Scherbändern viel Energie, so dass die Zähigkeit des Materials verbessert wird. Silberstreifen manifestieren sich makroskopisch als Spannungsgrauhaarphänomen, während Scherbänder mit der Erzeugung feiner Einschnürungen verbunden sind, die sich in verschiedenen Kunststoffsubstraten unterschiedlich verhalten.

Zum Beispiel hat die HIPS-Matrix weniger Zähigkeit, Silberkörnung, Spannungsweißbildung, das Silberkörnungsvolumen nimmt zu, die Quergröße ist im Wesentlichen unverändert und es gibt keine feine Halsdehnung;Gehärtetes PVC, große Matrixzähigkeit, Ertrag wird hauptsächlich durch Schergurt verursacht, feiner Hals, kein Weißbruch;HIPS/PPO, Silberkorn, Scherband machen alle einen beträchtlichen Anteil aus, feine Hals- und Weißbrucherscheinungen gleichzeitig.

Es gibt drei Hauptfaktoren, die die zähmachende Wirkung von Kunststoffen beeinflussen

1. Eigenschaften des Matrixharzes

Studien haben gezeigt, dass die Verbesserung der Zähigkeit des Matrixharzes der Verbesserung der Zähigkeitswirkung von zäh gemachten Kunststoffen förderlich ist, und dass eine Verbesserung der Zähigkeit des Matrixharzes auf folgende Weise erreicht werden kann:

Erhöhen Sie das Molekulargewicht des Matrixharzes, um die Molekulargewichtsverteilung einzuengen;Die Zähigkeit wird verbessert, indem kontrolliert wird, ob eine Kristallisation stattfindet, sowie Kristallinität, Kristallgröße und Kristallform.Beispielsweise wird PP ein Nukleierungsmittel zugesetzt, um die Kristallisationsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Körner zu verfeinern, wodurch die Bruchzähigkeit verbessert wird.

2. Eigenschaften und Dosierung des Weichmachers

A. Einfluss der Teilchengröße der dispergierten Phase des Weichmachers – für den gehärteten Elastomerkunststoff sind die Eigenschaften des Matrixharzes unterschiedlich, und der optimale Wert der Teilchengröße der dispergierten Phase des Elastomers ist ebenfalls unterschiedlich.

B. Wirkung der eingesetzten Menge an Weichmacher – es gibt einen optimalen Wert für die zugesetzte Schlagzähigkeitsmenge, die mit dem Teilchenabstandsparameter zusammenhängt;

C. Einfluss der Glasübergangstemperatur des Zähigkeitsmittels – je niedriger die Glasübergangstemperatur des allgemeinen Elastomers, desto besser die Zähigkeitswirkung;

D. Wirkung der Grenzflächenfestigkeit von Weichmacher und Matrixharz – der Einfluss der Grenzflächenbindungsfestigkeit auf die Zähigkeitswirkung variiert von System zu System;

E. Der Einfluss der Struktur des Elastomerzähmachers – bezogen auf die Art des Elastomers, den Vernetzungsgrad usw.

3. Die Bindungskraft zwischen den beiden Phasen

Die beiden Phasen haben eine gute Haftung, so dass beim Auftreten von Spannungen diese effektiv zwischen den Phasen übertragen werden können, um mehr Energie zu verbrauchen, und je besser die umfassenden Eigenschaften von Kunststoffen auf makroskopischer Ebene sind, insbesondere die Verbesserung der Schlagfestigkeit ist am bedeutendsten.Normalerweise kann diese Bindungskraft als Wechselwirkungskraft zwischen den beiden Phasen verstanden werden, Pfropfcopolymerisation und Blockcopolymerisation sind ein typischer Weg, um die Bindungskraft der beiden zu erhöhen, der Unterschied besteht darin, dass sie chemische Bindungen durch chemische Synthese bilden.

Bei gehärteten Kunststoffen handelt es sich um ein physikalisches Mischverfahren, das Prinzip ist jedoch dasselbe.Das ideale Mischsystem sollte sein, dass die zwei Komponenten beide teilweise kompatibel und getrennte Phasen sind, es eine Zwischenschicht zwischen den Phasen gibt und die Molekülketten der zwei Polymere in der Zwischenschicht mit offensichtlichen Konzentrationsgradienten ineinander diffundieren und zunehmen die Kompatibilität zwischen den gemischten Komponenten, um ihnen eine gute Bindungskraft zu verleihen, und dann die Diffusion zu verbessern, um die Grenzfläche diffundieren zu lassen und die Dicke der Grenzflächenschicht zu erhöhen.Dies ist nicht nur Kunststoffzähigkeit, sondern auch eine wichtige Technologie zur Herstellung von Polymerlegierungen - Polymerkompatibilitätstechnologie.

3. Was sind Kunststoffhärter?Wie wird es aufgeteilt?

Wie werden die üblicherweise verwendeten Härter für Kunststoffe eingeteilt?

1. Härten von Gummielastomeren: EPR (Diethylenpropylen), EPDM (Ethylenpropylen), cis-Butadienkautschuk (BR), Naturkautschuk (NR), Isobutylenkautschuk (IBR), Nitrilkautschuk (NBR) usw.;Geeignet zur Zähmodifizierung von verwendeten Kunststoffharzen;

2. Härten von thermoplastischen Elastomeren: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV usw.;Es wird hauptsächlich für die Zähigkeit von Polyolefinen oder unpolaren Harzen verwendet, und Kompatibilisierungsmittel müssen hinzugefügt werden, wenn Polymere, die polare funktionelle Gruppen enthalten, wie Polyester und Polyamide, zäh gemacht werden;

3. Zähmachen von Kern-Schale-Copolymer und reaktivem Terpolymer: ACR (Acrylate), MBS (Methylacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer), PTW (Ethylen-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat-Copolymer), E-MA-GMA (Ethylen-Methylacrylat). -Glycidylmethacrylat-Copolymer) usw.;Wird hauptsächlich zum Härten von technischen Kunststoffen und hochtemperaturbeständigen Polymerlegierungen verwendet.

4. Kunststoffmischung und -härtung mit hoher Zähigkeit: PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT usw.;Die Polymerlegierungstechnologie ist ein wichtiger Weg, um technische Kunststoffe mit hoher Zähigkeit herzustellen;

5. Andere Zähigkeit: Nanopartikel-Härtung (z. B. Nano-CaCO3), Sarin-Harz (DuPont-Metallionomer) Zähigkeit usw.;

In der realen industriellen Produktion wird das Vorspannen von modifizierten Kunststoffen grob in folgende Situationen unterteilt:

1. Die Zähigkeit des Kunstharzes selbst ist unzureichend, und es ist notwendig, die Zähigkeit zu verbessern, um den Gebrauchsanforderungen gerecht zu werden.

2. Verbessern Sie die Zähigkeit von Kunststoffen erheblich und erfüllen Sie die Anforderungen der Ultra-Härtung und des Langzeiteinsatzes in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen, wie z. B. ultrahartes Nylon.

3. Nach dem Einfüllen des Harzes, des Flammschutzmittels und anderer Modifikationen verschlechtert sich die Leistung des Materials, und zu diesem Zeitpunkt muss eine wirksame Vorspannung durchgeführt werden.

Allzweckkunststoffe werden im Allgemeinen durch radikalische Additionspolymerisation erhalten, die molekulare Hauptkette und Seitenkette enthalten keine polaren Gruppen, und Kautschukpartikel und Elastomerpartikel können zugesetzt werden, um beim Zähmachen eine bessere Zähigkeitswirkung zu erzielen;Technische Kunststoffe werden im Allgemeinen durch Kondensationspolymerisation erhalten, und die Seitenketten oder Endgruppen der Molekülkette enthalten polare Gruppen, die durch Zugabe von funktionellen Kautschuk- oder Elastomerteilchen zäh gemacht werden können, um eine höhere Zähigkeit zu haben.

Arten von Weichmachern für häufig verwendete Harze

Im Allgemeinen können Kunststoffe im Prozess der Grenzflächenablösung, Kavitation, Matrix-Scherergiebigkeit, wenn sie einer äußeren Kraft ausgesetzt werden, um Energie zu absorbieren, abzuführen, mit Ausnahme der Zähigkeit von unpolarem Kunststoffharz, direkt ihre kompatiblen Elastomerpartikel hinzufügen (ähnliches Kompatibilitätsprinzip), andere polar Harze benötigen eine effektive Kapazitätserhöhung, um den Zweck der endgültigen Zähigkeit zu erreichen.Die zuvor erwähnten gepfropften Copolymere interagieren stark mit der Matrix, wenn sie als Weichmacher verwendet werden, wie zum Beispiel:

(1) Zähigkeitsmechanismus mit funktioneller Epoxygruppe: nachdem die Epoxygruppe geöffnet ist, findet eine Additionsreaktion mit der Hydroxyl-, Carboxyl- oder Amingruppe am Polymerende statt;

(2) Kern-Hülle-Zähigkeitsmechanismus: Die äußere funktionelle Gruppe ist vollständig kompatibel mit den Komponenten, und der Kautschuk spielt eine zähmachende Wirkung;

(3) Zähigkeitsmechanismus vom Ionomertyp: ein physikalisches Vernetzungsnetzwerk wird durch die Komplexierung zwischen Metallionen und Carboxylat von Polymerketten gebildet, wodurch es eine Rolle bei der Zähigkeit spielt.

Betrachtet man den Zähigkeitsverbesserer als eine Klasse von Polymeren, so kann dieses Kapazitätsprinzip auf alle Polymermischungen ausgedehnt werden.Wie in der nachstehenden Tabelle gezeigt, ist bei der Herstellung nützlicher Polymermischungen in der Industrie die Erhöhung der Reaktionskapazität die Technologie, die wir verwenden müssen, zu diesem Zeitpunkt hat der Zähigkeitsverbesserer eine andere Bedeutung, der Titel 'Härtungskompatibilisierungsmittel' und 'Grenzflächenemulgator'. ' ist besonders abgebildet!

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