杨氏模量的单位(杨氏模量的单位怎么换算公式)

如今，改性塑料在国民生活中发挥着越来越重要的作用，尤其是在汽车和家用电器领域。对于多种塑料改性技术，塑料增韧技术一直受到学术界和工业界的研究和重视，因为材料的韧性往往对产品的应用起着决定性的作用。关于塑料增韧有几个问题:

1.如何测试和评价塑料的韧性？

2.塑料增韧的原理是什么？

3.常用的增韧剂有哪些？

4.塑料的增韧方法有哪些？

5.如何理解增韧首先要增加产能？

1.塑性韧性的性能表征

——材料越坚硬越不容易变形，越坚韧越容易变形。

韧性，相对于刚性，是反映物体变形难易程度的属性。刚性越大，材料越不容易变形，韧性越大，越容易变形。一般刚性越大，材料的硬度、抗拉强度、拉伸模量(杨氏模量)、抗弯强度、弯曲模量越大。相反，韧性越大，断裂伸长率和冲击强度越大。冲击强度是花键或受冲击部分的强度，一般指花键断裂前所吸收的能量。冲击强度随样条形状、试验方法和试样条件而表现出不同的数值，因此不能归入材料的基本性能。

——不同冲击试验方法得到的结果无法比较。

冲击试验有多种方法。根据试验温度，有常温冲击、低温冲击和高温冲击三种。根据试样的受力状态，可分为弯曲冲击——简支梁和悬臂梁冲击、拉伸冲击、扭转冲击和剪切冲击。根据能量和冲击次数，可分为高能量的一次冲击试验和低能量的多次冲击试验。不同的材料或不同的应用可以选择不同的冲击试验方法，得到不同的结果。这些结果无法比较。

二、塑料的增韧机理及影响因素

(一)银纹剪切带理论

在橡胶增韧塑料的共混体系中，橡胶粒子的作用主要有两个方面:

一方面作为应力集中的中心，诱发基体产生大量银纹和剪切带；

另一方面，控制银纹的发展可以及时阻止银纹的产生，防止其发展成破坏性的裂缝。银纹化结束时的应力场可以诱发剪切带并终止银纹化。当银纹扩展到剪切带时，也将阻止银纹的发展。当材料受到应力时，大量银纹和剪切带的产生和发展会消耗大量的能量，从而提高材料的韧性。宏观上看，银纹是应力白发现象，而剪切带与细颈有关，在不同的塑料基材上是不同的。

比如HIPS基体韧性低，镀银，白应力，镀银量增加，横向尺寸基本不变，拉伸时不缩颈。增韧PVC，基体韧性高，屈服主要由剪切带引起，缩颈窄，无应力发白；HIPS/PPO、银纹、剪切带都占了相当大的比例，细颈和应力发白的现象同时发生。

(2)影响塑料增韧效果的主要因素有三个。

1、基体树脂的特点

研究表明，提高基体树脂的韧性有利于提高增韧塑料的增韧效果，提高基体树脂的韧性可以通过以下途径实现:

增加基质树脂的分子量以缩小分子量分布；韧性可以通过控制结晶和结晶度、晶体尺寸和晶体类型来提高。比如在PP中加入成核剂，可以提高结晶速率，细化晶粒，从而提高断裂韧性。

2.增韧剂的特性和用量

A.增韧剂对分散相粒径的影响——对于弹性体增韧塑料，弹性体分散相的最佳粒径随基体树脂的特性而异。如HIPS中橡胶的最佳粒径为0.8-1.3μm，ABS的最佳粒径为0.3μm左右，PVC改性ABS的最佳粒径为0.1μm左右。

B.增韧剂用量的影响——存在一个最佳增韧剂用量，与粒子间距参数有关；

C.增韧剂玻璃化温度的影响——一般弹性体的玻璃化温度越低，增韧效果越好；

D.增韧剂与基体树脂界面强度的影响——不同体系中界面结合强度对增韧效果的影响不同；

E.弹性体增韧剂的结构的影响-与弹性体的类型、交联度等有关。

3.两相之间的结合力。

两相之间良好的结合力可以有效地在两相之间传递应力，从而消耗更多的能量。宏观来看，塑料的综合性能越好，尤其是冲击强度的提高。通常，这种结合力可以理解为两相之间的相互作用力。接枝共聚和嵌段共聚是增加两相之间结合力的典型方法。不同的是它们通过化学合成形成化学键，如接枝共聚物HIPS、ABS、嵌段共聚物SBS、聚氨酯等。

对于增韧塑料，增韧剂属于物理共混法，但原理是一样的。理想的共混体系应该是两种组分部分相容并成相，两者之间有一个界面层。在界面层，两种聚合物的分子链以明显的浓度梯度扩散。通过增加共混组分的相容性，可以具有良好的结合力，从而增强扩散，分散界面，增加界面层厚度。这不仅是塑料的增韧，也是制备聚合物合金的关键技术——聚合物相容技术！

3.塑料中有哪些增韧剂？怎么分？

(一)塑料中常用的增韧剂如何划分？

1.橡胶弹性体增韧:EPR(三元乙丙橡胶)、EPDM(三元乙丙橡胶)、顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)、异丁烯橡胶(IBR)、丁腈橡胶(NBR)等。适用于所用塑料树脂的增韧改性；

2.热塑性弹性体增韧:SBS、SEBS、POE、TPO、TPV等。用于增韧聚烯烃或非极性树脂，增韧聚酯、聚酰胺等含极性官能团的聚合物，需要添加相容剂；

3.核壳共聚物和反应型三元共聚物的增韧:ACR(丙烯酸酯)、MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PTW(乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、E-MA-GMA(乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)等。用于工程塑料和耐高温聚合物合金的增韧；

4.高韧性塑料的共混增韧:PP/PA、PP/ABS、PA/ABS、HIPS/PPO、PPS/PA、PC/ABS、PC/PBT等。聚合物合金技术是制备高韧性工程塑料的重要途径。

5.其他方式增韧:纳米粒子增韧(如纳米CaCO3)、沙林树脂增韧(杜邦金属离聚物)等。

(2)在实际工业生产中，改性塑料的增韧大致可分为以下几种情况:

1.合成树脂本身韧性不足，需要提高韧性才能满足使用要求，如GPPS、均聚物PP等。

2.大大提高塑料的韧性，满足超韧化和低温环境下长期使用的要求，如超韧尼龙；

3.通过填充、阻燃等方法对树脂进行改性。，导致材料性能下降。此时必须进行有效的增韧。

通用塑料一般是通过自由基加成聚合得到的。分子的主链和侧链不含极性基团，增韧时加入橡胶粒子和弹性体粒子可以获得更好的增韧效果。工程塑料一般通过缩聚反应得到，分子链的侧链或端基含有极性基团，可以通过添加功能化橡胶或弹性体粒子增韧。

树脂常用的增韧剂类型

增容是塑料增韧的关键。

一般来说，当塑料受到外力时，通过界面脱粘、空空化和基体剪切屈服的过程来吸收和耗散能量。除了在对非极性塑料树脂进行增韧时，可以直接加入与之相容性好的弹性体粒子(类似相容原理)，其他极性树脂都需要有效的增容才能达到最终的增韧目的。当前述接枝共聚物用作增韧剂时，它们将与基质具有强相互作用，例如:

(1)环氧官能团增韧机理:开环后，环氧基团与聚合物的端羟基、羧基或胺基发生加成反应；

(2)核壳增韧机理:外层官能团与组分完全相容，橡胶起增韧作用；

(3)离聚物增韧机理:金属离子与聚合物链的羧酸基团络合形成物理交联网络，起到增韧作用。

事实上，如果将增韧剂视为一种聚合物，增容原理可以推广到所有的聚合物共混物。如下表所示，反应性增容是我们在工业上制备有用的聚合物共混物时必须使用的技术。这时候增韧剂就有了不同的含义，“增韧增容剂”和“界面乳化剂”这两个标题特别形象！

具有工业价值的聚合物共混物实例及其增容方法

X——关于这种共混物的文献报道很少；无-这意味着不需要有效的增容作用就可以获得有用的聚合物共混物；反应性2-表明当共混物被混合以改善组分之间的相容性时，有用的接枝或嵌段共聚物可以原位生成。

综上所述，塑料的增韧对于结晶塑料和非晶塑料同等重要，而通用塑料、工程塑料、特种工程塑料的耐热性逐渐提高，成本价格不断上涨，对增韧剂的耐热性、耐老化性提出了更高的要求，也是对塑料改性增韧技术的一大考验，而最重要也是最关键的一条就是与基体和组分保持良好的相容性！