高分子材料的增韧改性与增强改性
点击上方「材料科学与工程」快速关注材料类综合、全面、专业的微信平台
增韧改性
韧性是表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，材料的韧性，可以用材料形变至断裂点时所吸收的应变能来表征。一般可以用冲击强度来表示材料的韧性，冲击强度是度量材料在高速冲击下韧性大小和抗断裂能力的参数。
1、弹性体增韧机理
增韧改性添加弹性体传统方法是是添加橡胶颗粒，现在发展到添加各种新型弹性体。弹性体颗粒的作用主要是引发塑料基体产生大量的银纹和剪切带，并控制银纹的扩展。在弹性粒子和塑料的界面具有很好的粘结作用的条件下，塑料基体产生大量的银纹和剪切带，直接吸收冲击能，并且剪切带还可以终止银纹，阻止其发展成为裂纹。对于脆性基体而言，弹性颗粒主要在塑料基体中诱发银纹，对于有一定韧性的基体，橡胶（弹性）颗粒主要诱发剪切带。对此，有三种理论提出来：微裂纹理论、多重银纹理论和剪切屈服理论。在实际的弹性体增韧塑料试样拉伸过程中，由于剪切变形导致高分子的取向接近于拉伸方向，从而更利于银纹产生，所以可以认为，正是由于剪切带与银纹的这些相互作用，促使材料具有更好的增韧效果。
常用弹性体增韧材料有：高抗冲击树脂，如CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、改性石油树脂（MPR）等；高抗冲击橡胶，如乙丙橡胶（EPR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈胶（NBR）、丁苯胶、天然胶、顺丁胶、氯丁胶、聚异丁烯及丁二烯胶等。
增强改性
在聚合基体中加入第二种物质，则形成“复合材料”，通过复合来显著提高材料力学强度的作用称为“增强”作用。能够提高聚合物基体力学强度的物质称为增强剂或活性填料。经常被熟知的塑料增强是添加补强填料和纤维，除此之外还有液晶增强和纳米材料增强等。
1、填料增强改性
粉状填料粒子的活性表面较强烈的吸附聚合物的分子链，形成链间的物理交联。吸附了分子链的这种粒子能起到均匀分布负荷的作用，降低了材料发生断裂的可能性，从而起到了增强的作用。粒子和分子链在界面上的亲和性越好，则结合力越大，增强作用就越明显。常用的粉状填料有木粉、炭黑、轻质二氧化硅、碳酸镁、氧化锌等，它们与某些橡胶或塑料复合，可以显著改善其性能。
2、纤维增强
纤维增强作用在塑料和橡胶中略有差异，纤维填料在橡胶制品中，主要作为骨架，以帮助承担负荷。通常采用纤维的网状织物。纤维填充塑料增强的原因是依靠其复合作用，即利用纤维的高强度以承受应力，利用基体树脂的塑性流动及其与纤维的粘结性以传递应力。纤维填充材料包括各种天然纤维（如棉、麻、丝、毛及其织物）、玻璃纤维、特种纤维填料（如碳纤维、石墨纤维、硼纤维、超细金属纤维和单晶纤维（晶须））。
3、液晶增强作用
液晶增强作用主要是因为：与热塑性塑料共混制备高性能复合材料的液晶聚合物一般为热致型主链液晶，在共混物中可形成微纤而起到增强作用。
从以上的增强和增韧方法介绍而言，很多方法在增韧的同时也有增强的作用，例如填料的添加、液晶改性等。聚合物改性的目的是得到综合性能更优的材料，但在改性的实际应用时根据性能需要选择合适的方法
文章来源：世博新材料
今日编辑：明轩
点击阅读原文，加入交流群。