Es gibt immer etwas, das Sie über den Mechanismus von Elastomer-Zähigkeitspolymeren nicht wissen

01 Arten von Elastomeren

1.1 Thermoplastische Elastomere

Thermoplastische Elastomere zeichnen sich dadurch aus, dass sie nach dem Erhitzen auf die Prozesstemperatur geformt werden können und mehrmals erhitzt und geformt werden können. Es handelt sich um ein Material, das sowohl die Eigenschaften von Gummi als auch von thermoplastischen Kunststoffen aufweist. Thermoplastische Elastomere haben vielfältige mögliche Strukturen. Das grundlegendste ist, dass es mindestens zwei gegenseitig dispergierte Polymerphasen geben muss. Bei normaler Gebrauchstemperatur ist eine Phase eine Flüssigkeit, sodass die Temperatur höher als ihre Glasübergangstemperatur ist, und die andere Phase ist ein Feststoff, sodass die Temperatur niedriger als ihre Glasübergangstemperatur oder gleich der Glasübergangstemperatur ist. und es gibt eine Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen.

Das heißt, ein Polymermaterial, das bei Raumtemperatur Gummielastizität aufweist und bei hoher Temperatur plastifiziert und geformt werden kann, mechanische Eigenschaften und Gebrauchseigenschaften ähnlich wie Gummi aufweist und als thermoplastischer Kunststoff verarbeitet und recycelt werden kann. Es schlägt eine Brücke zwischen Kunststoff und Gummi. Daher können thermoplastische Elastomere Gummiprodukte genauso schnell, effektiv und wirtschaftlich verarbeiten wie thermoplastische Kunststoffe. Von der Verarbeitung her handelt es sich um einen Kunststoff; Von den Eigenschaften her handelt es sich ebenfalls um einen Gummi. Thermoplastische Elastomere haben gegenüber duroplastischen Elastomeren viele Vorteile. Zu den thermoplastischen Elastomeren gehören hydrierter Ethylen-Butylen-Kautschuk, Polyamid, Vinylacetat, Polyolefine, Polyurethane und andere spezifische Sorten.

02 Mechanismus von mit Elastomeren verstärkten, gehärteten Polymeren

2.1 Theorie der direkten Energieabsorption

Wenn das Material gedehnt oder gestoßen wird, entstehen Risse. Zu diesem Zeitpunkt überspannt das im Matrixpolymer verteilte Elastomer die Risse. Sollen Risse entstehen, müssen die Elastomermoleküle gedehnt werden. Dieser Dehnungseffekt absorbiert viel Energie und erhöht dadurch die Festigkeit des Materials.

2.2 Crack-Core-Theorie

Als Spannungskonzentrationspunkt erzeugt der elastische Körper eine große Anzahl kleiner Risse anstelle einer geringen Anzahl großer Risse. Der Energieaufwand für die Aufweitung vieler kleiner Risse ist größer als der Energieaufwand für die Aufweitung großer Risse. Gleichzeitig stören sich die Spannungsfelder einer großen Anzahl kleiner Risse gegenseitig, wodurch die Frontspannung der Rissentwicklung geschwächt wird, wodurch die Entstehung von Rissen gemildert oder ein Rissabbruch verursacht wird.

2.3 Silberstreifen-Scherband-Theorie

01 Das Konzept von Silberkorn und Scherband

Experimente zeigen, dass der Verformungsmechanismus von Polymeren zwei Prozesse umfasst: Der eine ist der Scherverformungsprozess und der andere ist der Silberstreifenprozess. Bei der Scherverformung handelt es sich lediglich um eine einfache Formänderung des Materials, und die intermolekulare Kohäsionsenergie und die Dichte des Objekts bleiben im Wesentlichen unverändert. Durch das Silberstreifenverfahren wird die Dichte des Materials stark reduziert.

Wenn ein Polymermaterial einer Kraft ausgesetzt wird, kommt es zu einer elastischen Verformung. Wenn die äußere Kraft größer als die Streckgrenze ist, kommt es zu einer irreversiblen Verformung. Diese Verformung erfordert, dass sich viele Kettensegmente unabhängig voneinander bewegen. Unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Dehnungserweichung des Polymermaterials oder strukturellen Defekten, kann es zu einer lokalen Spannungskonzentration kommen, die zu einer lokalen Scherverformung führt. Dieses Phänomen wird „Scherband“ genannt.

Ein weiterer Verformungsmechanismus von Polymermaterialien ist der Silberstreifenmechanismus. Wenn ein Polymer Spannung ausgesetzt wird, wird es weiß, was als Silberstreifen-Phänomen bezeichnet wird. Der Grund für die Weißfärbung ist die Bildung von Silberstreifen. Der lokale Bereich, in dem im Polymermaterial Silberstreifen entstehen, wird als Silberstreifenkörper oder kurz Silberstreifen bezeichnet. Der Grund für die Silberstreifenbildung ist eine Spannungskonzentration, die durch Strukturfehler und eine ungleichmäßige Materialstruktur verursacht wird. Wechselwirkung zwischen Silberstreifen und Scherbändern

Unter Einwirkung von Spannung bilden Polymermaterialien gleichzeitig Scherbänder und Silberstreifen. Das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen beiden wird zu einem wichtigen Faktor, der die Verformung und sogar Zerstörung von Polymermaterialien beeinflusst. Bei der Verformung von Polymermaterialien existieren die beiden Mechanismen Scherung und Silberstreifen gleichzeitig und interagieren miteinander, was dazu führt, dass die Polymermaterialien von sprödem Versagen in duktiles Versagen übergehen.

Für die Wechselwirkung zwischen Scherbändern und Silberstreifen kann es drei Möglichkeiten geben: Erstens werden Silberstreifen geheilt oder beendet, wenn sie auf vorhandene Scherbänder treffen. Dies liegt daran, dass die hohe Ausrichtung der Makromoleküle in den Scherbändern die Entwicklung von Silberstreifen begrenzt; Zweitens werden an den Spitzen von Silberstreifen, wo die Spannung stark konzentriert ist, neue Scherbänder ausgelöst, und die neu erzeugten Scherbänder beenden wiederum die Entwicklung von Silberstreifen. Drittens verringern Scherbänder die Entstehung und Wachstumsrate von Silberstreifen.

02 Silberstreifen- und Scherbandtheorie

Diese Theorie geht davon aus, dass der Hauptgrund für die Zähigkeit von Elastomeren die großflächige Entstehung von Silberstreifen und Scherbändern und das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen Silberstreifen und Scherbändern ist.

Die erste wichtige Rolle von Elastomerpartikeln besteht darin, als Spannungskonzentrationszentrum zu fungieren und eine große Anzahl von Silberstreifen und Scherbändern zu erzeugen. Die Erzeugung und Entwicklung einer großen Anzahl von Silberstreifen und Scherbändern erfordert viel Energie. Der Anteil an Silberstreifen und Scherbändern hängt von den Eigenschaften der Matrix ab. Je höher die Zähigkeit der Matrix ist, desto höher ist der Anteil an Scherbändern; Gleichzeitig hängt es auch mit der Verformungsrate zusammen. Mit zunehmender Verformungsgeschwindigkeit nimmt der Anteil der Silberstreifen zu.

Die zweite wichtige Aufgabe von Elastomerpartikeln besteht darin, die Entwicklung von Silberstreifen zu kontrollieren und sie rechtzeitig zu beenden. Während des Prozesses der äußeren Krafteinwirkung verformen sich die Elastomerpartikel, wodurch nicht nur viele kleine Silberstreifen oder Scherbänder entstehen, die viel Energie absorbieren, sondern die Silberstreifen auch rechtzeitig abbrechen, ohne dass es zu zerstörerischen Rissen kommt.

Die Merkmale der Silber-Craze-Shear-Band-Theorie bestehen darin, dass sie nicht nur die Rolle der Elastomerpartikel berücksichtigt, sondern auch den Einfluss der kontinuierlichen Phasenleistung des Harzes bestätigt. Gleichzeitig werden die Doppelfunktionen der Silberverrücktheit verdeutlicht, d. h. die Erzeugung und Entwicklung der Silberverrücktheit verbraucht viel Energie, was die Bruchenergie von Polymermaterialien erhöhen kann; Silberrausch ist auch die Vorstufe von Rissen und Materialschäden. Der Nachteil dieser Theorie besteht jedoch darin, dass sie die Wechselwirkung zwischen der kontinuierlichen Phase der Matrix und der dispergierten Phase des Elastomers ignoriert. Es sollte gesagt werden, dass die Grenzflächeneigenschaften des Polymer-Mehrphasensystems einen großen Einfluss auf die Leistung von Polymermaterialien haben.

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