PA66 RX05050 沙伯基础

随着纳米级碳酸钙的出现，人们发现，用纳米碳酸钙能同时增强增韧，且增韧效果比微米级碳酸钙更好。研究表明，纳米碳酸钙的形态不同，复合材料的力学性能也大不一样。立方形纳米碳酸钙有利于改善复合材料的冲击性能，而纤维状纳米碳酸钙则能明显改善材料的拉伸性能，纳米碳酸钙能使pp球晶明显的细化，并能促进β晶型的生成。

玻璃微珠是一种新型的硅酸盐材料，包括实心和空心两种。通常将粒径为0.5-5mm的玻璃珠称为细珠，粒径在0.4mm以下的称为微珠；微珠根据不同的来源有多种，粉煤灰玻璃微珠是粉煤灰中提取出的一种轻质微型球状物质，它的主要成分是二氧化硅，还含有多种金属氧化物，粉煤灰玻璃微珠有耐高温、导热系数小等优点，用于填充塑料不仅可增加材料的耐磨、抗压、阻燃等性能，而且，它特殊的球形表面还可提高材料的加工流动性，另外，它表面光泽度好，可增加制品的表面光泽，减少表面的污垢吸附。

玻璃微珠被广泛用于pp的增强增韧。研究表明，随着玻璃微珠用量的增加，单、双螺杆挤出pp/玻璃微珠复合材料的拉伸模量、弯曲强度和模量均呈线性增长的趋势，而屈服强度则有小幅下降；断裂应变在低含量时有所提高，然后迅速下降，单、双螺杆挤出材料的冲击强度均有所提高，并在一定范围内随玻璃微珠用量的增加而增大，且单螺杆挤出材料的冲击强度略高于双螺杆挤出材料，玻璃微珠粒径对pp/玻璃微珠复合材料的韧性有较大影响。

目前，应用和研究为广泛的硅酸盐矿物有滑石粉、蒙脱土、硅灰石等，其中凹凸棒石、沸石也受到较多关注。滑石粉和蒙脱土(mmt)均为层状硅酸盐矿物。滑石粉为片状结构的硅酸镁盐类矿物，通常其粒度越细分散效果越好，可提高材料的热变形温度及表面光洁度；mmt层间距较大，常采用插层法制备pp复合材料，mmt在pp基体内可形成良好的插层结构，从而提高pp的抗冲击及尺寸稳定性。

凹凸棒石(atp)是链层状硅酸盐。atp是一种天然一维纳米材料硅酸盐矿物，其基本结构单元为针状或短纤维状单晶体，atp可以在微米填充和纳米增强两个水平上与聚丙烯进行复合，提高材料的力学性能。这种新型的粘土短纤维克服了一般玻璃纤维增强树脂的流动性差、外观粗糙、对加工设备磨损严重等缺点，因而拥有较高开发价值。

硅灰石是单链硅酸盐矿物，通常呈片状、放射状或纤维状集合体。研究表明，硅灰石填充塑料不但可以提高其力学性能，而且可以代替玻璃纤维使用，减少成本，但随着填充量的增加，复合材料的硬度变大，对加工设备的磨损较严重。

沸石为架状硅酸盐矿物。它拥有丰富的孔道结构，能够通过吸附或负载功能粒子，制备功能性较强的聚丙烯复合材料，提高产品的附加值。因此开发pp/沸石功能性复合材料极具潜力，成为目前研究和关注的热点。

钛白粉的化学成分为二氧化钛，根据结晶形式不同，有金红石型和锐钛矿型，金红石型是稳定的结晶形态，结构致密，硬度、耐候性和抗粉化性等优于锐钛型，对大气中的各种化学物质稳定，不溶于水，耐热性好。钛白粉加入以后不仅可提高产品白度，还可减少紫外线的破坏作用，可提高聚丙烯的光老化性能，还可提高制品的刚性、硬度和耐磨性，但其和结晶性材料，如pp、pa等相容性较差，对其进行增容改性十分必要。

在橡胶增韧塑料的共混体系中，橡胶颗粒的作用主要有两个方面：一方面，作为应力集中的中心，诱发基体产生大量的银纹和剪切带；另一方面，控制银纹的发展使银纹及时终止而不致发展成破坏性的裂纹。银纹末端的应力场可以诱发剪切带而使银纹终止。当银纹扩展到剪切带时也会阻止银纹的发展。在材料受到应力作用时大量的银纹和剪切带的产生和发展要消耗大量的能量，从而使得材料的韧性提高。银纹化宏观表现为应力白发现象，而剪切带则与细颈产生相关，其在不同塑料基体中表现不同。

例如，hips基体韧性较小，银纹化，应力发白，银纹化体积增加，横向尺寸基本不变，拉伸无细颈；增韧pvc，基体韧性大，屈服主要由剪切带造成，有细颈，无应力发白；hips/ppo，银纹、剪切带都占有相当比例，细颈和应力发白现象同时产生。

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通过以下途径实现：增大基体树脂的分子量，使分子量分布变得窄小；通过控制是否结晶以及结晶度、晶体尺寸和晶型等提高韧性。例如，pp中加入成核剂提高结晶速率，细化晶粒，从而提高断裂韧性。

a.增韧剂分散相粒径的影响——对于弹性体增韧塑料，基体树脂的特性不同，弹性体分散相粒径的佳值也不相同。例如，hips中橡胶粒径佳值为0.8-1.3μm，abs佳粒径为0.3μm左右，pvc改性的abs其佳粒径为0.1μm左右。b.增韧剂用量的影响——增韧剂的加入量存在一个佳值，这与粒子间距参数有关。c.增韧剂玻璃化转变温度的影响——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——界面粘结强度对增韧效果的影响不同体系有所不同。e.弹性体增韧剂结构的影响——与弹性体类型、交联度等有关。

两相间具备良好的结合力，可以使得应力发生时可以在相间进行有效的传递从而消耗更多的能量，宏观上塑料的综合性能就越好，其中尤以冲击强度的改善为显著。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就是典型的增加两相结合力的方法，不同的是它们通过化学合成的方法形成了化学键，如接枝共聚物hips、abs，嵌段共聚物sbs、聚氨酯。

对于增韧剂增韧塑料而言，属于物理共混的方法，但是其原理是一样的。理想的共混体系应是两组分既部分相容又各自成相，相间存在一界面层，在界面层中两种聚合物的分子链相互扩散，有明显的浓度梯度，通过增大共混组分间的相容性，使其具备良好的结合力，进而增强扩散使界面弥散，加大界面层的厚度。而这，即是塑料增韧亦是制备高分子合金的关键技术之所在——高分子相容技术！

1、橡胶弹性体增韧：epr（二元乙丙）、epdm（三元乙丙）、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；多用于聚烯烃或非极性树脂增韧，用于聚酯类、聚酰胺类等含有极性官能团的聚合物增韧时需加入相容剂；

3、核-壳共聚物及反应型三元共聚物增韧：acr（丙烯酸酯类）、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；多用于工程塑料以及耐高温高分子合金增韧；

4、高韧性塑料共混增韧：pp/pa、pp/abs、pa/abs、hips/ppo、pps/pa、pc/abs、pc/pbt等；高分子合金技术是制备高韧性工程塑料的重要途径；5、其它方式增韧：纳米粒子增韧（如纳米caco3）、沙林树脂（杜邦金属离聚物）增韧等。

（二）在实际的工业生产中，改性塑料的增韧使用场景1、合成树脂本身韧性不足，需要提高韧性以满足使用需求，如gpps、均聚pp等；2、大幅度提高塑料的韧性，实现超韧化、低温环境长期使用的要求，如超韧尼龙；3、对树脂进行了填充、阻燃等改性后引起了材料的韧性下降，此时必须进行有效的增韧。

通用聚烯烃塑料一般都是通过自由基加成聚合而得，分子主链及侧链不含极性基团，增韧时添加橡胶粒子及弹性体粒子即可获得较好的增韧效果；而工程塑料一般是由缩合聚合而得，分子链的侧链或端基含有极性基团，增韧时可通过加入官能团化（如环氧基团、马来酸酐基团）的橡胶或弹性体粒子来获得较高的韧性。

聚乳酸（pla）是研究应用较为成熟的可降解塑料之一。其原料来自于可再生的植物纤维、玉米、农业副产品等，具有良好的生物降解性。pla的力学性能优良，与聚丙烯塑料类似，可以在一些领域替代pp和pet塑料，同时兼有良好的光泽度、透明度、手感还有一定的抑菌性。