第8章 聚合物的力学性能2.ppt

1、1,活性粒子（ Powder） 纤维 Fiber 共混改性,碳黑 ，SiO2 Glass fiber, Carbon fiber,增 强 途 径,（物理方法）,8.5高聚物的增强,第八章 聚合物的力学性能,2,填料同聚合物不相容，因此形成多相复合材料。加入填料的目的：,2、活性填料：提高材料的强度。 增强效果主要取决于填料的种类、尺寸、用量、表面性质（亲和性）以及填料在高分子基材中的分散状况,1、惰性填料：加入廉价的填料降低成本。稀释作用，使材料强度降低。,8.5.1粉状填料增强,第八章 聚合物的力学性能,3,粉状填料： 木粉，碳黑，轻质二氧化硅，碳酸镁，氧化锌同某些塑料和橡胶复合，可显著改善

2、性能。 例如：木粉加入酚醛树脂，可在很大范围内不降低拉伸强度，而大幅度提高冲击强度。原因：木粉吸收了一部分冲击能量而起到阻尼的作用。 天然橡胶中添加20的胶体碳黑，拉伸强度可从16MPa,提高到20MPa。 丁苯橡胶由于不能结晶，强度只有3.5MPa，加入碳黑后，补强效果明显，可达2225MPa接近天然橡胶的水平。,第八章 聚合物的力学性能,4,补强原理：填料活性表面（羧基、酚基、醌基）同聚合物作用产生了附加的交联结构因此加入填料的增强效果同其在聚合物中浸润性关系很大，浸润性越大，补强越明显。,举例：亲油的碳黑对橡胶的补强比普通的碳粉好的多。,图 化学交联与物理交联示意图 上图：化学交联 下图

3、：物理吸附,这些活性基团与橡胶大分子链接触，会发生物理的或化学的吸附。吸附有多条大分子链的炭黑粒子具有均匀分布应力的作用，当其中某一条大分子链受到应力时，可通过炭黑粒子将应力传递到其他分子链上，使应力分散。而且即便发生某一处网链断裂，由于炭黑粒子的“类交联”作用，其他分子链仍能承受应力，不致迅速危及整体，降低发生断裂的可能性而起增强作用。,第八章 聚合物的力学性能,5,8.5.2纤维增强,纤维状填料：棉，麻，丝，等天然纤维，玻璃纤维，碳纤维，石墨纤维，硼纤维，超细金属纤维与晶须纤维等 基体：热塑性树脂、热固性树脂、橡胶类,Glass steel boat glassy fiber+polyes

4、ter,第八章 聚合物的力学性能,6,Carbon fiber,第八章 聚合物的力学性能,7,增强机理：纤维作为骨架帮助基体承担载荷,界面的黏附性,第八章 聚合物的力学性能,8,8.5.3 共混改性的增强、增韧,实验发现，采用与橡胶类材料嵌段共聚、接枝共聚或物理共混的方法可以大幅度改善脆性塑料的抗冲击性能。,eg:采用丁二烯与苯乙烯共聚得到高抗冲聚苯乙烯；采用氯化聚乙烯与聚氯乙烯共混得到硬聚氯乙烯韧性体，都将使基体的抗冲强度提高几倍至几十倍。 橡胶增韧塑料已发展为十分成熟的塑料增韧技术，由此开发出一大批新型材料.,第八章 聚合物的力学性能,9,第八章 聚合物的力学性能,10,（a）开始拉伸 （b）塑料基体被拉开裂口（c）继续拉，裂口张大胶粒，吸收了能量，减缓了外部施加的冲击力，不破坏材料自身,第八章 聚合物的力学性能,橡胶增韧机理Mechanism of rubber toughing,（1）能量吸收理论（橡胶阻尼理论）,11,（2）多重银纹机理： a、根据Griffith理论，断裂过程能否进行取决于弹性储能与断裂过程中新产生表面的表面能的相对大小 b、若只有极少数银纹时，应力全部集中在这几个银纹上，很快发展为裂缝并迅速扩展，只用很少的力就会使材料破坏 c、分散的橡胶相起应力集中体的作用，受冲击时诱发大量的银纹（微裂纹），同时诱发的大量银纹会吸