Свойства ударопрочных композиций

05.06.2015

При выборе материалов для использования в изделиях различного назначения прочность часто является решающим фактором. Расширение использования пластмасс в последнее время в значительной степени обусловлено разработкой новых упрочненных композиций, постепенно опровергающих мнение о пластмассах как хрупких материалах. Увеличение прочности должно достигаться без ухудшения других свойств и, по возможности, без повышения стоимости материала. Во многих областях требуются сравнительно недорогие полимеры, изделия из которых можно получить литьем под давлением и которые обладают достаточной жесткостью и прочностью в широком интервале температур. По этой причине большое внимание уделяется получению материалов, обладающих такими свойствами.
Существуют два основных подхода к решению этой проблемы. Одним из них является получение совершенно новых полимеров на основе ранее неизвестных мономеров, как в случае поликарбонатов и полисульфонов. Другой подход — модификация существующих полимеров, которые уже обладают многими желаемыми свойствами, но не отличаются достаточной прочностью, жесткостью или какими-либо другими показателями. Второй подход можно проиллюстрировать большим разнообразием сложных материалов, в том числе упрочненных волокнами пластмасс, блоксополимеров, структурных пенопластов и упрочненных каучуками пластмасс. Эти два подхода, естественно, можно объединить: новые, прочные полимеры в дальнейшем можно еще более упрочнить за счет добавления каучука или сделать более жесткими в результате упрочнения волокнами.
Одним из наиболее успешных методов модификации полимеров является метод упрочнения эластомерами. В этом процессе незначительное количество эластомера, обычно 5—20 %, вводится в жесткую матрицу в виде дисперсной фазы. В результате получается продукт, который обладает значительно большим сопротивлением разрушению, чем исходный полимер: возрастают ударная прочность, удлинение при разрыве и работа разрушения, понижается хрупкость. При этом неизбежно несколько понижаются модуль упругости и разрушающее напряжение при растяжении, теряется прозрачность и увеличивается вязкость расплава, но все эти потери незначительны по сравнению с преимуществом в увеличении сопротивления разрушению. Упрочненные эластомерами полимеры обладают лучшим комплексом свойств по сравнению с исходными полимерами, и поэтому в промышленности они более выгодны, несмотря на более высокую стоимость.
Влияние эластомера на механические и другие свойства композиций более детально обсуждается в последующих главах. Некоторые аспекты этого влияния иллюстрируются сравнением приведенных ниже свойств обычного (ПС) и ударопрочного (УПС) полистиролов (А5ТМ D 638—61Т, D 256—56, D 648— 56):
Свойства ударопрочных композиций

Эти данные наглядно показывают, как изменяется соотношение между жесткостью и сопротивлением разрушению при введении эластомера.