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一、沖擊性能與韌性的關(guān)系

聚合物材料的沖擊性能與材料的韌性直接相關(guān)。韌性定義為聚合物材料吸收作用于自身能量的能力。在對材料試樣進(jìn)行拉伸時，應(yīng)力一應(yīng)變曲線下的面積直接正比于材料的韌性。

沖擊強度也是韌性的一種量度，它是材料在沖擊負(fù)載下抵抗破裂的能力或在高速應(yīng)力作用下抗斷裂的能力。一種材料的沖擊強度越高，韌性就越大。

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二、分子柔性的作用

分子的柔性在決定聚合物相對的脆性和韌性方面起著重要作用。例如，聚苯乙烯和聚丙烯酸酯類剛性聚合物的分子鏈段不能通過解纏結(jié)面對作用應(yīng)力作出快速響應(yīng)，這種材料受沖擊時會發(fā)生脆性破壞。相反，柔性聚合物例如增塑的乙烯基樹脂，由于分子的大鏈段能解纏結(jié)，可對機械應(yīng)力作出快速響應(yīng)，所以具有高的沖擊強度。回復(fù)“PS”查看更多，以下是分子柔性比較：

圖1：分子柔性大小比較

三、聚合物的4種破壞類型

多數(shù)聚合物在經(jīng)受沖擊載荷時，都以一種特殊方式發(fā)生破壞。由于沖擊載荷的作用，在聚合物表面會引發(fā)裂縫。引發(fā)裂縫的能量叫做裂縫引發(fā)能量，如果載荷超過了裂縫引發(fā)能量，則裂縫繼續(xù)發(fā)展。當(dāng)載荷超過了裂縫擴展能量，就發(fā)生完全的破壞。因此，裂縫引發(fā)和擴展能量都對沖擊強度有直接影響。一般認(rèn)為，聚合物在不同的沖擊載荷作用下，破壞類型大致可分為以下4種。

1、脆性破壞：在這種破壞中，制件嚴(yán)重破壞而不發(fā)生屈服現(xiàn)象。例如通用聚苯乙烯總是呈瞬間機械破壞。

2、輕微開裂：制件上出現(xiàn)輕微開裂和屈服，但不改變其形狀或完整性。

3、屈服：制件出現(xiàn)明顯的變形和應(yīng)力發(fā)白，但無裂縫產(chǎn)生。

4、延性破壞：這種破壞的特征是除產(chǎn)生裂縫外，材料還有一定的屈服。聚碳酸酯可認(rèn)為是一種延性材料。

許多時候，以上4種破壞形式之間的界限并不十分明顯，常常發(fā)生某種程度的重疊現(xiàn)象。

四、如何提高聚苯乙烯樹脂？

1.聚苯乙烯(PS)的優(yōu)缺點

聚苯乙烯(PS)樹脂具有良好的加工性、剛性、透明性、染色性、尺寸穩(wěn)定性以及低的吸水性和優(yōu)良的電絕緣性。但是PS也有許多缺點，如對某些化學(xué)品及高脂、高油食物的敏感性強、耐紫外線能力差，特別是沖擊強度低。

2.改性方法

為了提高聚苯乙烯樹脂(PS)的沖擊強度，人們采用苯乙烯與丙烯睛共聚的方法，制得SAN樹脂。SAN樹脂沖擊強度雖然比PS高，但仍然不能滿足用戶的要求，于是人們想到了用橡膠來改性樹脂，以提高其沖擊強度。這樣，便產(chǎn)生了高沖聚苯乙烯(HIPS)、ABS樹脂等。回復(fù)“ABS”查看更多

ABS樹脂中橡膠的接枝共聚物約占10%一30%，SAN樹脂占70%一90%并形成連續(xù)相。橡膠接枝共聚物星星點點的分散在連續(xù)的樹脂相中，形成所謂的“海島”結(jié)構(gòu)。連續(xù)的脆性樹脂相中，摻入了橡膠接枝共聚物以后，樹脂與橡膠接枝共聚物的混合物與純樹脂相比，性能發(fā)生了很大變化，特別是抗沖擊性變化最為明顯。

3.分析比較

在脆性樹脂中，加人5%一20%(質(zhì)量)的橡膠，則可使脆性樹脂的抗沖擊強度提高幾倍乃至幾十倍。見表1.

表1脆性樹脂增韌前后的性能

由表1可見，脆性的PS樹脂、SAN樹脂加入橡膠相制備的HIPS、ABS樹脂的抗沖擊強度比PS、SAN樹脂提高幾倍至數(shù)十倍。

圖2：ABS保險杠

當(dāng)變形至斷裂時，ABS接枝共聚物明顯比SAN樹脂吸收了更多的能量，與純SAN樹脂相比斷裂伸長率增大，與純彈性體相比拉伸強度增大，大大提高了材料的韌性。這應(yīng)歸功于屈服過程，在這個過程中，能量引發(fā)了楔形微觀空穴(裂紋)式的變形 ,或者發(fā)生了共聚物鏈基體的剪切屈服變形現(xiàn)象。因為ABS基體中分散有橡膠粒子，在拉應(yīng)力作用下，會同時發(fā)生這二種變形?；貜?fù)“ABS”查看更多

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五、結(jié)論

分析上述現(xiàn)象可知，聚合物中兩種以上相區(qū)的存在是高強度、高韌性的先決條件。這種變形機理和彈性粒于對基體參數(shù)的影響可用電子顯徽技術(shù)來探究。

研究對脆性樹脂進(jìn)行改性來增加其韌性的理論工作很多，溫變英等人對增韌理論進(jìn)行過綜述。馮繼云對共混物增韌機理的新進(jìn)展作過綜述。回復(fù)“ABS”查看更多

來源：錦湖日麗

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