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塑料增韧剂 机理之银纹剪切带理论
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        银纹剪切带 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。

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