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   3 PIP／彈性體／塑料三元共混體系    彈性體用量的增加，雖然大幅度提高了體系的沖擊性能，但卻帶來了剛性、強(qiáng)度、熱變形溫度、流動(dòng)性的較大損失，且成本亦隨之提高，造成實(shí)際應(yīng)用中的限制。為此，人們考慮將彈性體與塑料共同加入到PP中，形成三元共混體系，用以改善力學(xué)性能和降低成本。其中，最常見的就是加入PE。PE在體系中可作為主要組分與PP 組成混合基體，也可以作為第三組分(有時(shí)稱為助增韌劑)使用。    張?jiān)雒竦热搜芯苛薖P、HDPE和彈性體三元共混體系的力學(xué)性能、形態(tài)特征與組成配比的關(guān)系。研究結(jié)果表明，PP、HDPE和彈性體三元共混可以制成具有高沖擊性能的PP改性材料，常溫缺口沖擊強(qiáng)度大于40kJ／(m2)，其他力學(xué)性能較均衡，加工性能良好。重點(diǎn)分析了PP／HDPE為1:1的復(fù)合基體對(duì)體系的增韌作用。 研究表明， PP／HDPE復(fù)合基體的增韌作用有以下幾方面：對(duì)PP球晶起到插入、分割、細(xì)化作用；改善了彈性體與基體之間的界面粘結(jié)性能，顆粒界面有明顯的過渡層；改善了彈性體分散相在基體內(nèi)的分散狀態(tài)，其平均粒徑(0.48μm)遠(yuǎn)小于在PP內(nèi)的平均粒徑(0 .96μm)；改變了基體的形變特性，復(fù)合基體具有較好的韌性， 可同時(shí)提供剪切屈服形變和銀紋形變。    傅增力等人在對(duì)PP／HDPE和PP／HDPE／SBS(PP／HDPE為5:4)2種PP 多相改性體系的增韌機(jī)理研究中，利用單邊缺口裂紋板條試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，并對(duì)裂尖平面應(yīng)變過程區(qū)進(jìn)行了SEM觀察。他們發(fā)現(xiàn)，與放射狀銀紋束所表征的純PP 裂尖過程區(qū)的演化過程不同，PP多相改性體系的增韌效應(yīng)是由裂尖過程區(qū)中逐步形成的蘑菇頭狀超鈍化區(qū)所造成的，并提出了裂尖冷拉過程區(qū)模型來解釋蘑菇頭形空穴形成的原因。與PP／HDPE體系相比，三元共混體系的蘑菇頭空穴形狀更加扁平，并在高速?zèng)_擊時(shí)具有更好的沖擊韌性值。    Petrovic等人用含有HDPE的商品EPR與單純的EPR來增韌PP。EPR用量為0￣30％。結(jié)果表明，當(dāng)PE存在時(shí)，沖擊強(qiáng)度大幅度提高，且隨EPR用量增加而更為明顯。 例如，當(dāng)PP／EPR為70:30時(shí)，含PE的體系其缺口沖擊強(qiáng)度可從單純EPR增韌的約30J／ m提高到120J／m以上。同時(shí)，PE的加入也使體系的斷裂伸長率有所增加。Petrovic 認(rèn)為，體系力學(xué)性能的改善應(yīng)該歸功于一種特殊的EPR／PE粒子形態(tài)，即HDPE 為核并被EPR包埋，形成核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子，分散于PP基體中。在EPR被刻蝕后的SEM 照片中可清晰看出此種結(jié)構(gòu)。但確切的增韌機(jī)理并不清楚。    硬核-軟殼型結(jié)構(gòu)的沖擊改性劑可以用于平衡材料的物理性質(zhì)， 特別是剛性與韌性的平衡。粒子周圍的應(yīng)力分析表明，只要核與殼保持一定的比例范圍，則含核的以及不含核的粒子具有相似的應(yīng)力分布。因此，由應(yīng)力集中引起的剪切屈服或銀紋也應(yīng)出現(xiàn)在核-殼結(jié)構(gòu)粒子增韌的體系中。姚明明等人以及閆瑞萍等人認(rèn)為， 在 PP／PE／橡膠三元共混物中，特殊的核- 殼結(jié)構(gòu)是共混物強(qiáng)度和韌性都較好的主要原因。在外力作用下，PE-橡膠復(fù)合粒子被拉長， 但其中的核耶因?yàn)橛斜认鹉z高的模量值而形變較小，橡膠殼則因其模量低而發(fā)生局部微纖化，但橡膠殼因被核PE微區(qū)隔開，盡管橡膠粒子尺寸有較大變化，但不會(huì)進(jìn)一步發(fā)展成有害的空穴。且PE— 橡膠復(fù)合粒子和單純橡膠粒子一樣，仍能有效地引發(fā)銀紋、剪切帶，并終止銀紋，從而提高共混材料的沖擊強(qiáng)度。而對(duì)于無包藏結(jié)構(gòu)的橡膠粒子，受外力作用，時(shí)，粒子作為整體發(fā)生變形，同時(shí)在垂直外力方向明顯收縮，致使基體PP承受較大載荷，并在界面處容易產(chǎn)生空隙，促使銀紋斷裂而發(fā)展為空穴，最終導(dǎo)致材料斷裂破壞。 PE的加入對(duì)體系起到了一定的增強(qiáng)作用，使得共混物的拉伸強(qiáng)度、彎曲模量等剛性指標(biāo)下降不大。    Paula Pieroni等人對(duì)PP／EPDM／LLDPE的研究表明，LLDPE進(jìn)人EPDM 中可以調(diào)節(jié)兩相的粘度比，從而改善橡膠粒子在PP 中的分散能力， 使體系沖擊強(qiáng)度上升。 LLDPE的加入，可降低大粒子的直徑，減小粒徑的分散度。例如，當(dāng)粘度比從6.5降至2.3時(shí)，粒子平均直徑可減少70％。但在低溫時(shí)，加入LLDPE對(duì)沖擊性能影響不大。 4 無機(jī)剛性粒子增韌PP    彈性體增韌塑料雖然在工業(yè)上取得了巨大成功，但它在提高韌性的同時(shí)，卻使剛度、強(qiáng)度和溫度大幅度降低。從1984年起，國外出現(xiàn)了以剛性粒子代替橡膠增韌塑料的新思想。1988年，李東明、漆宗能在研究CaCO3增韌PP 復(fù)合材料的斷裂韌性中，用斷裂力學(xué)分析能量耗散的途徑，在國內(nèi)首次提出了填充增強(qiáng)、增韌的新途徑。目前，常用的無機(jī)剛性粒子主要有：云母、滑石粉、高嶺土、CaCO3、BaSO4等。    無機(jī)剛性粒子增韌聚合物的機(jī)理目前尚不十分清楚。一般認(rèn)為:(1)聚合物受力變形時(shí)，剛性無機(jī)粒子的存在產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)，引發(fā)其周圍的基體屈服，這種基體的屈服將吸收大量變形功，產(chǎn)生增韌作用；(2) 無機(jī)剛性粒子的存在能阻礙裂紋擴(kuò)展或鈍化、終止裂紋，阻礙裂紋擴(kuò)展的原因是由于釘扎效應(yīng)，而粒子鈍化或終止裂紋的原因在于兩相界面的部分脫粘。根據(jù)上述機(jī)理，實(shí)現(xiàn)增韌的要求是：基體要有適當(dāng)?shù)捻g性，基體與粒子間要有適度的結(jié)合力，這必然要求對(duì)無機(jī)粒子的表面進(jìn)行恰當(dāng)?shù)幕钚蕴幚怼?nbsp;   歐玉春在研究中發(fā)現(xiàn)，無機(jī)剛性粒子填充聚合物的增強(qiáng)增韌與其界面相結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。在保證無機(jī)剛性粒子均勻分散的條件下，界面相結(jié)構(gòu)是決定性的因素，界面相容劑的性質(zhì)、界面相互作用的程度和界面層厚度可以調(diào)節(jié)和控制復(fù)合材料的最終力學(xué)性能。他使用一種改性的環(huán)氧樹脂類界面改性劑[CH3(CH2)n( OCHCH )m OSi(OCH3)3]獲得了一種高填充、高韌性的PP／高嶺土復(fù)合材料。結(jié)果表明，未處理高嶺土填充材料的缺口沖擊強(qiáng)度隨高嶺土含量的增加而下降，而經(jīng)表面改性劑處理高嶺土填充的材料缺口沖擊強(qiáng)度隨高嶺土含量的增加而急劇升高；當(dāng)填料量為 30％(質(zhì)量比)時(shí)，材料缺口沖擊強(qiáng)度數(shù)值高達(dá)480 J／m，是未處理前的12倍，實(shí)現(xiàn)了剛性粒子增韌PP的目的。    于建等人在研究PP／CaCO3復(fù)合體系時(shí)，用鋁酸酯或烷基羧酸鹽(AO)作偶聯(lián)劑、改性石蠟或橡膠彈性體EPDM作助偶聯(lián)劑，使體系在CaCO3高添加量的情況下， 沖擊強(qiáng)度仍有提高，CaCO3含量達(dá)60％時(shí)，復(fù)合體系的沖擊強(qiáng)度可達(dá)基體樹脂的2倍。文章認(rèn)為，偶聯(lián)劑可以和CaCO3發(fā)生某種物理化學(xué)作用，被牢固地鍵接在CaCO3表面上，從而改善了CaCO3與PP基體之間的相容性，提高了體系的沖擊韌性； 而助偶聯(lián)劑分布在CaCO3和基體樹脂之間的界面上，代替AO與基體發(fā)生作用， 在體系中形成一種新的相界面，其結(jié)果一方面改善了CaCO3與基體樹脂之間的界面粘結(jié)狀態(tài)， 另一方面增加CaCO3與基體樹旨之間的力學(xué)作用層厚度， 使復(fù)合體系的沖擊強(qiáng)度得到進(jìn)一步改善。    朱曉光等人用表面處理的CaCO3填充PP， 復(fù)合材料的楊氏模量和缺口沖擊強(qiáng)度同時(shí)得到增加。用J積分研究其斷裂韌性給出：裂紋擴(kuò)展阻力低是PP 缺口脆性的主要原因，CaCO3填料的加入使裂紋起始和增長過程的阻力都有大幅度提高。SEM分析給出：CaCO3填料在裂尖損傷區(qū)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中而與基體發(fā)生界面脫粘， 引起強(qiáng)烈的空洞化損傷，增強(qiáng)了裂尖鈍化過程，促進(jìn)基體產(chǎn)生局部區(qū)域的微觀塑性牽伸。這些微觀損傷機(jī)制的變化使得能量耗散大大增加，而試樣中的能量耗散狀況可用J 積分滯后分量(Jh)定量表征。由此給出聚合物材料被增韌的J 積分判據(jù)為：復(fù)合材料的Jh大于基體的Jh。    5 結(jié)語    pp的共混增韌改性是一個(gè)研究非?；钴S的領(lǐng)域，涉及的共混體系也是種類繁多。使用單一的改性劑往往不能達(dá)到對(duì)材料較高綜合性能的要求，而助增韌劑、相容劑以及界面改性劑等第三組分的加入已經(jīng)成為當(dāng)今的研究重點(diǎn)。