改性塑料的增韧技术，看这一篇就够了！

改性塑料的增韧技术，看这⼀篇就够了！

如今，改性塑料在国民⽣活中扮演的⾓⾊越来越重要，尤其在汽车、家电等领域发挥着不可替代的作⽤。⽽对于门类众

多的改性塑料技术⽽⾔，塑料增韧技术⼀直被学术和⼯业界研究和关注，因为材料的韧性往往对产品的应⽤起着决定性

的影响。本⽂，将为⼤家解答有关塑料增韧的⼏个问题：

1、塑料的韧性如何测试与评估？

2、塑料增韧的原理何在？

3、常⽤的增韧剂有哪些？

4、塑料都有哪些增韧⽅法？

5、如何理解增韧必先增容？

塑料韧性的性杯的成语 能表征

刚性越⼤材料越不容易发⽣形变，韧性越⼤则越容易发⽣形变

韧性与刚性相对，是反映物体形变难易程度的⼀个属性，刚性越⼤材料越不容易发⽣形变，韧性越⼤则越容易发⽣形

变。通常，刚性越⼤，材料的硬度、拉伸强度、拉伸模量（杨⽒模量）、弯曲强度、弯曲模量均较⼤湖南最高峰 ；反之，韧性越

⼤，断裂伸长率和冲击强度就越⼤。冲击强度表现为样条或制件承受冲击的强度，通常泛指样条在产⽣破裂前所吸收的

能量。冲击强度随样条形态、试验⽅法及试样条件表现不同的值，因此不能归为材料的基本性质。

不同的冲击试验⽅法所得到的结果是不能进⾏⽐较的

冲击试验的⽅法很多，依据试验温度分：有常温冲击、低温冲击和⾼温冲击三种；依据试样受⼒状态，可分为弯曲冲

击-简⽀梁和悬臂梁冲击、拉伸冲击、扭转冲击和剪切冲击；依据采⽤的能量和冲击次数，可分为⼤能量的⼀次冲击和

⼩能量的多次冲击试验。不同材料或不同⽤途可选择不同的冲击试验⽅法，并得到不同的结果，这些结果是不能进⾏⽐

较的。

塑料增韧机理及影响因素

（⼀）银纹-剪切带理论

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。

（⼆）影响塑料增韧效果的因素主要有三点

1、基体树脂的特性

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；带有颜色的词语 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。

2、增韧剂的特性和⽤量

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最佳值也不相同。例

如，HIPS中橡胶粒径最佳值为0.8-1.3m，ABS最佳粒径为0.3m左右，PVC改性的ABS其最佳粒径为0.1m左右。

B.增韧剂⽤量的影响——增韧剂的加⼊量存在⼀个最佳值，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。

3、两相间的结合⼒

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最为显著。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！

塑料增韧剂有哪些？如何划分？

（⼀）塑料常⽤的增韧剂如何划分

1、橡胶弹性体增韧：EPR（⼆元沟通的方式 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梦见别人掉牙 、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，改性塑料的增韧⼤概分以下情况：

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性能下降，此时必须进⾏有效的增韧。

通⽤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

化的橡胶或弹性体粒⼦较⾼的韧性。

常⽤树脂的增韧剂种类

塑料增韧关键在于增容——亲，你怎么看？

⼀般⽽⾔，塑料在受到外⼒作⽤时以界⾯脱黏、空洞化、基体剪切屈服的过程吸收、耗散能量，除了⾮极性塑料树脂增

韧时可以直接加⼊与其相容性好的弹性体粒⼦（相似相容原理）时，其它极性树脂都需要有效的增容才能实现最终增韧

的⽬的。前⾯提到的⼏类接枝共聚物作为增韧剂时，都会与基体产⽣强烈的相互作⽤，例如：

(1)带环氧官能团型增韧机理：环氧基团开环后与聚合物端羟基、羧基或胺基发⽣加成反应；

(2)核壳型增韧机理：外层官能团与组分充分相容，橡胶起到增韧效果；

(3)离聚体型增韧机理：借助⾦属离⼦与⾼分⼦链的羧酸根之间的络合作⽤形成物理交联⽹络，从⽽起到增韧的作⽤。

实际上，如果把增韧剂看作⼀类聚合物，就可以把这种增容原理延伸到所有的⾼分⼦共混物中。如下简单彩铅画 表，⼯业上制备有

⽤的聚合物共混物时，反应性增容是我们必须要运⽤的技术，此深圳公租房 时增韧剂就有了不⼀样的意义，“增韧相容剂”，“界⾯乳

化剂”的称谓就显得格外形象！

具有⼯业价值的聚合物共混物实例及其增容⽅式

X——表⽰此类共混物的⽂献报道较少；⽆——表⽰不需要有效增容即可获得有⽤的聚合物共混物；反应性2——表⽰共

混物之间共混时可原位⽣成有⽤的接枝或嵌段共聚物提⾼组分间的相容性

综上，塑料增韧⽆论对于结晶性塑料还是⽆定形塑料同等重要，⽽从通⽤塑料、⼯程塑料到特种⼯程塑料其耐热性逐渐

提⾼，成本价格也不断攀升，这样就对增韧剂的耐热性、耐⽼化性等提出了更⾼的要求，同时也是对塑料改性增韧技术

⼀次⼤的考验，⽽最重要的也是最关键的⼀条就是和基体及组分保持良好的相容性！