20
2021-07
弹性体增韧机理,你可知道?
  增韧剂是具有降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能的一类助剂。可分为活性增韧剂与非活性增韧剂两类,活性增韧剂是指其分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团,它能形成网络结构,增加一部分柔性链,从而提高复合材料的抗冲击性能。非活性增韧剂则是一类与基体树脂很好相溶、但不参与化学反应的增韧剂。  增韧原理  复合材料在受冲击载荷时材料发生破坏(断裂),其韧性大小取决于材料吸收冲击能量大小和抵抗裂纹扩展的能力。在复合材料中,增强材料与基体在增韧上是如何起作用的呢?经过分析及研究,提出了许多复合材料的增韧机制,可以应用到复合材料。  1弹性体增韧机理  弹性体直接吸收能量,当试样受到冲击时会产生微裂纹,这时橡胶颗粒跨越裂纹两岸,裂纹要发展就必须拉伸橡胶,橡胶形变过程中要吸收大量能量,从而提高了塑料的冲击强度。  2屈服理论  橡胶增韧塑料高冲击强度主要来源于基体树脂发生了很大的屈服形变,基体树脂产生很大屈服形变的原因,是橡胶的热膨胀系数和泊松比均大于塑料的,在成型过程中冷却阶段的热收缩和形变过程中的横向收缩对周围基体产生静水张应力,使基体树脂的自由体积增加,降低其玻璃化转变温度,易于产生塑性形变而提高韧性。另一方面是橡胶粒子的应力集中效应引起的。  3裂纹核心理论  橡胶颗粒充作应力集中点,产生了大量小裂纹而不是少量大裂纹,扩展众多的小裂纹比扩展少数大裂纹需要较多的能量。同时,大量小裂纹的应力场相互干扰,减弱了裂纹发展的前沿应力,从而,会减缓裂纹发展并导致裂纹的终止。  4多重银纹理论  由于增韧塑料中橡胶粒子数目极多,大量的应力集中物引发大量银纹,由此可以耗散大量能量。橡胶粒子还是银纹终止剂,小粒子不能终止银纹。  5银纹-剪切带理论  这是业内普遍接受的一个重要理论。大量实验表明,聚合物形变机理包括两个过程:一是剪切形变过程,二是银纹化过程。剪切过程包括弥散性的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。剪切形变只是物体形状的改变,分子间的内聚能和物体的密度基本不变。银纹化过程则使物体的密度大大下降。  一方面,银纹体中有空洞,说明银纹化造成了材料一定的损伤,是亚微观断裂破坏的先兆;另一方面,银纹在形成、生长过程中消耗了大量能量,约束了裂纹的扩展,使材料的韧性提高,是聚合物增韧的力学机制之一。所以,正确认识银纹化现象,是认识高分子材料变形和断裂过程的核心,是进行共混改性塑料,尤其是增韧塑料设计的关键之一。银纹的一般特征如下:  1.银纹是在拉伸力场中产生的,银纹面总是与拉伸力方向垂直;在压力场中不会产生银纹;Argon的研究发现,在纯剪切力场中银纹也能扩展。  2.银纹在玻璃态、结晶态聚合物中都能产生、发展。  3.银纹能在聚合物表面、内部单独引发、生长,也可在裂纹端部形成。在裂纹端部形成的银纹,是裂纹端部塑性屈服的一种形式。  4.在单一应力作用下引发的银纹,成为应力银纹。在短时大应力作用下可以引发银纹,在长期应力作用下,即蠕变过程中也能引发银纹,在交变应力作用下也可引发银纹。受应力和溶剂联合作用引发的银纹,称为应力-溶剂银纹。溶剂能加速银纹的引发和生长。  5.银纹的外形与裂纹相似,但与裂纹的结果明显不同。裂纹体中是空的,而银纹是由银纹质和空洞组成的。空洞的体积分数为50%70%。银纹质取向的高分子和/或高分子微小聚集体组成的微纤,直径和间距为几到几十纳米,其大小与聚合物的结构、环境温度、施力速度、应力大小等因素有关。银纹主微纤与主应力方向呈某一角度取向排列,横系的存在使银纹微纤也构成连续相,与空洞连续相交织在一起成为一个复杂的网络结构。横系结构使得银纹有一定横向承载能力,银纹微纤之间可以相互传递应力。这种结构的形成是由于强度较高的缠结链段被同时转入两相邻银纹微纤的结果。  银纹引发的原因是聚合物中以及表面存在应力集中物,拉伸应力作用下产生应力集中效应。首先在局部应力集中处产生塑性剪切变形,由于聚合物应变软化的特性,局部塑性变形量迅速增大,在塑性变形区内逐渐积累足够的横向应力分量。这是因为沿拉伸应力方向伸长时,聚合物材料必然在横向方向收缩,就产生抵抗这种收缩倾向的等效于作用在横向的应力场。当横向张力增大到某一临界值时,局部塑性变形区内聚合物中被引发微空洞;随后,微空洞间的高分子和/或高分子微小聚集体继续伸长变形,微空洞长大并彼此复合,最终形成银纹中椭圆空洞。银纹体形成时所消耗的能量称为银纹生成能,包括消耗的4种形式的能量:生成银纹时的塑性功,黏弹功,形成空洞的表面功及化学键的断裂能。  银纹终止的具体原因有多种,如银纹发展遇到了剪切带,或银纹端部引发剪切带,或银纹的支化,以及其它使银纹端部应力集中因子减小的因素,如图所示  剪切带内分子链或高分子的微小聚集体有很大程度的取向,取向方向为切应力和拉伸应力合力的方向。剪切带的产生只是引起试样形状改变,聚合物的内聚能以及密度基本上不受影响。剪切带与拉伸力方向间的夹角都接近45°,但由于大形变时试样产生各向异性,试样的体积也可能发生微小的变化,所以与拉伸力方向间的夹角往往与45°有偏差。单轴拉伸力作用聚合物试样不能产生剪切带,单轴压缩力作用下也可能产生剪切带,局部大形变处不是出现细颈,而是鼓凸。  拉伸和压缩作用产生的剪切带与应力方向间的夹角会不同。如PVC,压缩时剪切带与压缩力方向间夹角为46°,拉伸时夹角为55°。取向单元取向情况也会有差别:拉伸时,取向单元取向方向与拉伸力方向间夹角较小;压缩时,取向单元方向与压力轴向间夹角较大。  剪切带的产生和剪切带的尖锐程度,除与聚合物的结构密切相关外,还与温度、形变速率有关。如温度过低时,剪切屈服应力过高,试样不能产生剪切屈服,而是横截面处引发银纹,并迅速发展成裂纹,试样呈脆性断裂;温度过高,整个试样容易发生均匀的塑性形变,只能产生弥散型的剪切形变而不会产生剪切带。加大形变速率的影响与降低温度是等效的。  银纹与剪切带之间存在相互作用。很多情况下,在应力作用下,聚合物会同时产生剪切带与银纹,两者相互作用,成为影响聚合物形变乃至破坏的重要因素。聚合物形变过程中,剪切带和银纹两种机理同时存在,相互作用时,使聚合物从脆性破坏转变为韧性破坏。  银纹与剪切带的相互作用可能存在三种方式:一是银纹遇上已存在的剪切带而得以与其合伙终止,这是由于剪切带内大分子高度取向限制了银纹的发展;二是在应力高度集中的银纹尖端引发新的剪切带,新产生的剪切带反过来又终止银纹的发展;三是剪切带使银纹的引发与增长速率下降。该理论认为橡胶增韧的主要原因是银纹和剪切带的大量产生和银纹与剪切带相互作用的结果。  橡胶颗粒的第一个重要作用就是充当应力集中中心,诱发大量银纹和剪切带,大量银纹或剪切带的产生和发展需要消耗大量能量。银纹和剪切带所占比例与基体性质有关,基体的韧性越大,剪切带所占的比例越高;同时,也与形变速率有关,形变速率增加时,银纹化所占的比例就会增加。橡胶颗粒第二个重要作用就是控制银纹的发展,及时终止银纹。在外力作用过程中,橡胶颗粒产生形变,不仅产生大量的小银纹或剪切带,吸收大量的能量,而且,又能及时将其产生的银纹终止而不致发展成破坏性的裂纹。  银纹-剪切带理论的特点是既考虑了橡胶颗粒的作用,又肯定了树脂连续相性能的影响,同时明确了银纹的双重功能,即银纹产生和发展消耗大量的能量,可提高材料的破裂能;银纹又是产生裂纹并导致材料破坏的先导。但这一理论的缺陷是忽视了基体连续相与橡胶分散相之间的作用问题。应该说,聚合物多相体系的界面性质对材料性能有很大的影响。  6空穴化理论  空穴化理论是指在低温或高速形变过程中,在三维应力作用下,发生橡胶粒子内部或橡胶粒子与基体界面层的空穴化现象。  该理论认为:橡胶改性的塑料在外力作用下,分散相橡胶颗粒由于应力集中,导致橡胶与基体的界面和自身产生空洞,橡胶颗粒一旦被空化,橡胶周围的静水张应力被释放,空洞之间薄的基体韧带的应力状态,从三维变为一维,并将平面应变转化为平面应力,而这种新的应力状态有利于剪切带的形成。因此,空穴化本身不能构成材料的脆韧转变,它只是导致材料应力状态的转变,从而引发剪切屈服,阻止裂纹进一步扩展,消耗大量能量,使材料的韧性得以提高。  增韧剂可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂:  (1)橡胶类增韧剂该类增韧剂的品种主要有液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等。  (2)热塑性弹性体热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成材料。因此,这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点,它既可以作为复合材料的增韧剂,又可以作为复合材料的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1,2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品,目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。  (3)其它增韧剂适用于复合材料的其它增韧剂还有低分子聚酰胺和低分子的非活性增韧剂,如苯二甲酸酯类。对于非活性的增韧剂也可称为增塑剂,它不参与树脂的固化反应
20
2021-07
聚氨酯材料高压发泡方法
  聚氨酯现场发泡施工方法有两种,灌注法、喷涂法  灌注法:将配制好的两组溶液分别放于料桶中,以过滤至计量磊,由风动马达带动运转,将物料输入料管至灌注混合器,由一路压缩空气通入灌注马达,带动搅拌轴使两组物料混合,然后注入模具发泡成型。  喷涂法:按配方将两组溶液分别储存于两个料桶中,物料以过滤至计量磊,由风动马达带动运转,将料输入料管至喷枪体,由压缩空气调节阀将物料带进混合室,混合后通过喷管喷嘴喷到管道或设备上发泡成型。  聚氨酯材料有很好的保温性能特点,毫不夸张的说就是目前整个建筑行业最好的保温材料;而且还能够和金属瓷砖、玻璃还有木材紧密的粘贴,不必担心刮风被掀起;施工简单方便,间接节省工厂费用。  聚氨酯泡沫能形成整体的反水层,没有缝隙,具有很好地防水渗性能。使用寿命长,能够高达三十年,耐老化。  聚氨酯高压发泡机知识说明:1、混料效果好双组分料混合时,采用高压喷射、撞击混合这种混料方式均匀度很高。2、无残料,无清洗剂因混合缸、活塞结构。当双组分料在气缸中混合完毕,活塞自动压下清除残料。3、制造承办较高高压发泡机;料循环压力,一般只在五至十MPa,高压发泡机控制油路压力,一般十至十五PMa,这种高压系统相对低压机必然造成成本较高。4、能耗比较高,相对于低压机能消耗较高35%至50%;5、发泡过度,高压喷射,撞击混合均匀度好,但是发热较大,如果散热处理不好很容易发泡过度。
20
2021-07
聚氨酯材料日常应用
  家具业应用  1.油漆、2.涂料、3.粘合剂、4.沙发、5.床垫、6.座椅扶手  家用电器应用  1.电器绝缘漆2.电线电缆护套3.冰箱、冷柜、消毒柜、热水器等保温层4.洗衣机电子器件防水灌封胶  建筑业应用  1.密封胶、2.粘合剂、3.屋顶防水保温层、4.冷库保温、5.内外墙涂料6.地板漆、7.合成木材、8.跑道、9.防水堵漏剂10塑胶地板  交通行业应用  1.飞机、汽车内饰件座椅,扶手,头枕,门内板,仪表盘,方向盘,保险杠,减震垫,挡泥板2.地毯衬里,油漆3.保温绝缘部件、管路4.密封垫圈5.防滑链  制鞋、制革业应用  1.鞋内、外底2.粘合剂3.皮革整饰剂4.人造革、合成革涂层  体育行业的应用  塑胶运动场地(包括篮球、排球、羽毛球、网球场地、跑道的铺设),运动服装(舞蹈服、泳衣、舞蹈服);运动鞋、滑板车。
20
2021-07
聚氨酯软泡的分类与用途
  聚氨酯软泡,指的是软质聚氨酯泡沫塑料,是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料,它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。  按软硬程度,即耐负荷性能的不同,聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高回弹软泡等,其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座垫、床垫。按生产工艺的不同,聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡,块状软泡是通过连续法工艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品,模塑软泡是通过间隙法工艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品。  聚氨酯软泡多为开孔结构,具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能,主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材,工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。垫材——如座椅、沙发、床垫等,聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料,垫材也是软泡用量最大的应用领域;吸音材料——开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能,可用作室内隔音材料;织物复合材料——垫肩、文胸海绵、化妆棉;玩具。  聚氨酯软泡生产中通常使用的物理发泡剂是CFC-11、CH2Cl2等,但这些发泡剂大都破坏大气臭氧层,且对人体有一定的毒害。臭氧层破坏是当今全球面临的环境问题之一,为解决这一问题,世界各国技术专家经多方研究验证探索出用液体CO2取代现在软泡生产中所用的物理发泡剂。
20
2021-07
简单介绍聚氨酯
  聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料。主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物。英文缩写PU。由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基,不溶于非极性基团,具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围(-50~150℃)的材料,包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。高温下不耐水解,亦不耐碱性介质。  常用的单体如甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯等。多元醇分3类:简单多元醇(乙二醇、丙三醇等);含末端羟基的聚酯低聚物,用来制备聚酯型聚氨酯;含末端羟基的聚醚低聚物,用来制备聚醚型聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇,再与过量芳香族或者脂肪族异氰酸酯反应,生成异氰酸根(-NCO)为端基的预聚物,再同多元醇扩链,得到热塑弹性体;若用二元胺扩链并进一步交联,得到浇铸型弹性体。预聚物用肼或二元胺扩链,得到弹性纤维;异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合,可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、水、催化剂等混合,一步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应,可得到涂料;胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分子量聚酯或聚醚在使用时混合并进行反应。  聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等;软质泡沫体用于车辆、居室、服装的衬垫,硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材,涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护,水池水坝和建筑防渗漏材料,以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。
20
2021-07
简单了解慢回弹材质特点与特性功用
  1、感温特性指对人体温度进行感应,逐渐变的柔软起来,同时吸收人体压力将人体调整到最舒适的姿势状态。而对于下方未接触到人温度的部分,其依然保持充分的支撑力;  2、黏弹特性指产品受压而下陷,但又不会表现出强烈的反弹力(如黏土受压下陷);当压力移除后产品又会逐渐恢复到原有外形(如弹簧复原);将“慢回弹”称呼为“零压力海绵”,意思是躺在上面时感觉好象浮在水面/或云端,皮肤没有压迫感;其实是慢回弹材质能将不规则形状的压迫调节为最均衡的状态,即能缓慢变形适应压迫物体,又能提供最均匀的支撑力。人体皮肤的血液循环压力为36mmHg,高档的记忆绵材料(要达到10秒-15秒慢回弹时间)将每点的压力分布均匀后,可将压迫普遍降低到36mmHg以下,让人感觉血液通畅,好象没有地方压迫了一样,并不是说在记忆绵上就没有压力。  记忆绵材料在其各个应用领域内的优异性能表现,均源于其材料特殊的黏弹特性,即材料在受到压力冲击时,既发生了满足胡克定律的弹性形变(蓄能性形变),也同时发生不可恢复的塑性变形(耗能性形变),也就是说,记忆绵的变形是这两种变形的有机组合。塑性变形会消耗掉大部分(特别的配方下,可以吸收90%以上)的冲击能,而弹性变形部分所蓄积的部分能量,能在外力撤除后让记忆绵材料慢慢恢复到受压前的形状(之所以需要慢慢的恢复,是因为弹性变形存积的那部分能量,需要将移位的部分分子拉回原位)。  这种特性让记忆绵材料表现出:  作为冲击缓冲用材料时,有很强的冲击能量吸收能力,同时对与其接触的施压物(或人体)体现很小的反弹力,而缓冲材料的这个反弹力,是造成高冲击情况下对被保护物件或人体的伤害的直接原因。作为垫子类产品材料时,受到的压力近似静态压力,而在这类压力作用下,记忆绵材料的分子结构会发生“流动”移位,变形来贴合施压面轮廓,将支撑点扩散至整个接触面,使压力得以在整个接触面上分散。这个特点被称为记忆绵的“压力均匀分散特性”。当人坐卧于记忆绵材质的垫子上时,因为压力被均为分散,身体不存在压力集中点,舒适性大大提高,因为长时间大压力压迫导致血液循环堵塞而造成的褥疮等问题,也因此达到很好的预防效果。经过特别的调制改良后,这种材料还具有甚至比普通海绵更好的柔软触感;同时,其材料的Open-cell分子结构,与人体的细胞结构相近,与人体的相容性较好,这让记忆绵材料被广泛应用于医疗救护领域。  以上这些特性注定了这种材料将在人们的生活中扮演越来越重要的角色,今天的事实证明确也如此。
东莞佑华高分子材料有限公司 版权所有© Copyright
技术支持:东莞网站建设