剛性聚合物

聚合物作為結構材料，強度和韌性是兩個重要的力學性能指標。其中具有較強的非彈性體聚合物稱為剛性聚合物。近些年來，為了提高聚合物的剛度，有學者提出了非彈性體增韌的新思想，並用剛性有機微粒的冷拉概念解釋其對材料的韌性提高的原因。

基本介紹

• 中文名：剛性聚合物
• 外文名：Rigid Polymers
• 領域：塑膠化工

簡介

相較於柔性聚合物剛性聚合物具有不易變形的特點通常套用於要求機械強度較大的場合。

相關研究

剛性聚合物微球透明增韌聚苯乙烯

聚合物作為結構材料，韌性是一個重要的力學性能，因此塑膠增韌一直是高分子材料科學研究的重要課題，以往的增韌改性多用橡膠類彈性體作為增韌劑分散於塑膠基材中達到增韌的目的。其中對聚苯乙烯的改性研究較多，並有商業化的產品HIPS，其特點是韌性好，衝擊強度可提高4～ 5倍，但其缺點是材料不透明，強度低。

在1984年Kurauchi等通過對PC/ABS， PC/AS共混體系的拉伸和衝擊行為的研究，提出了非彈性體增韌的新思想，並用剛性有機微粒的冷拉概念解釋其對材料的韌性提高的原因。到目前為止，這方面的工作主要基於一種剛性聚合物對另一聚合物基材的改性，但是對某一種聚合物基材而言，能滿足“冷拉”機理條件的聚合物的選擇將受到限制。

微粒粒徑及用量對增韌效果的影響

對衝擊強度來說，分散相粒徑是一個主要的因素，當粒徑超過某一值（100 nm）時，衝擊強度明顯提高。PS共混物的衝擊強度隨微粒含量的變化而變化，當分散相含量在2%～ 5%時，衝擊強度有最佳值，微粒用量過低或過高均不能起到良好的增韌效果，表現出不同於彈性體增韌塑膠的規律和特性。

核層交聯劑用量對增韌效果的影響　

改變核層交聯劑量使微粒具有不同的硬度以產生與基材適當的模量差是剛性粒子增韌塑膠的一個重要因素。適當的交聯密度可使衝擊強度提高，即微粒與基材要有適合的模量差。模量差小不足以使應力集中於微粒而產生冷拉，模量差過大則會使材料變脆，力學性能變差。

剛性聚合物改性PVC/CaCO3研究

聚氯乙烯是一個優缺點並存的材料，對其進行恰當的改性以拓展其套用領域的研究十分活躍。國外把硬PVC管材或型材通常分為三種類型，未改性的為I型（如純PVC、無機填料填充PVC），加入改性劑的為II型（如ACR、CPE、ABC、MBS等改性的PVC），氯化PVC為III型（即CPVC及其改性材料），它們具有不同的特性而適用於不同的場合。

CPVC是PVC進一步氯化的產物，其突出特點是高強度、高剛性、高耐熱和耐化學腐蝕性及阻燃性，由於氯含量的提高，使其韌性，尤其是加工性進一步惡化，採用MBS和SAN等對CPVC進行改性，取得了較好的效果，l型PVC由於改性劑中的彈性組分存在,其韌性的提高是以犧牲基體的高強度、高模量等寶貴性能為代價。為了克服其缺點,依據非彈性體增韌塑膠的新思想，就剛性聚合物（PS、PMMA、SAN等）增韌改性硬聚氯乙烯韌性體（如PVC/CPE、PVC/ABS、PVC/MBS等）進行了較為系統的研究，顯示了良好的改性效果和不同於傳統彈性體增韌塑膠的規律和特徵，實現了該類材料的進一步高性能化，並進行了剛性聚合物改性PVC/CPE材料用於門窗型材的工業化試驗，取得了滿意的結果。I型PVC的主要缺點是衝擊韌性差，塑化及流動行為不佳，對其進行改性的研究頗有意義。

近年來，有人提出非彈性體增韌塑膠的新思想，為塑膠增韌改性開闢了一個新途徑，具有其獨特的優點。其中，PA、ABS等剛性聚合物與PP共混則可以在增韌的同時保證材料的強度和剛性。剛性聚合物增韌要求連續相的塑膠基體與分散相剛性聚合物間有較好的粘結作用，另外塑膠基體應具有一定的韌性且與剛性聚合物的脆性有某種匹配性。