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橡膠增韌塑料銀紋的引發(fā)和支化

化學(xué)先生 / 2019-09-18

橡膠顆粒的第個重要一作用就是充當應(yīng)力集中中心(假定橡膠相與基體有良好的黏結(jié))，誘發(fā)大量的銀紋，如圖4-3所示。

橡膠顆粒的赤道面上會引發(fā)大量銀紋。橡膠顆粒濃度較大時，由于應(yīng)力場的相互干擾和重疊，在非赤道面上也能引發(fā)大量銀紋。引發(fā)大量銀紋要消耗大量沖擊能，因面可提高材料的沖擊強度。

橡膠顆粒不但能引發(fā)銀紋，而且更主要的是還能支化銀紋。根據(jù)Yoff和Griffith的裂紋動力學(xué)理論，裂紋或銀紋在介質(zhì)中擴展的極限速率約為介質(zhì)中聲速的一半。達到極限速率之后，繼續(xù)發(fā)展導(dǎo)致破裂或迅速支化和轉(zhuǎn)向。根據(jù)塑料和橡膠的彈性模量可知，銀紋在塑料中的極限擴展速率約為620m/s,在橡膠中約為29m/s。

兩相結(jié)構(gòu)的橡膠增韌塑料如ABS,在基體中銀紋迅速發(fā)展，在達到極限速率前碰上橡膠顆粒，擴展速率驟降并立即發(fā)生強烈支化，產(chǎn)生更多的新的小銀紋，消耗更多的能量，因而使沖擊強度進一步提高。每個新生成的小銀紋又在塑料基體中擴展。根據(jù)Bragaw的計算，這些新銀紋要再度達到極限擴展速率(約620m/s)只需在塑料基體中有大約5μm的加速距離，然后再遇到橡膠顆粒并支化，如圖4-4所示。這一估算為確定橡膠顆粒之間最佳距離和橡膠的最佳用量提供了重要依據(jù)。

這種反復(fù)支化的結(jié)果是增加能量的吸收并降低每個銀紋的前沿應(yīng)力而使銀紋易于總止。

由于銀紋接近橡膠顆粒時速率大致為620m/s,一個半徑為100nm的裂紋或銀紋，相當于10的9次方Hz作用頻率所產(chǎn)生的影響。根據(jù)時溫等效原理，按頻率每增加10倍，Tg提高6~7°C估算，這時橡膠相的T.提高60°C左右，所以橡膠相的Tg要比室溫低40~60°C才能有顯著的增韌效應(yīng)。一般橡膠的Tg在一40C以下為好，在選擇橡膠時，這是必須充分考慮的一個方面。

另外，如圖4-2所示，橡膠大分子鏈跨越裂紋或銀紋兩岸而形成橋接，從而提高其強度，延緩其發(fā)展，這也是提高沖擊強度的一個因素。

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