【2017年整理】应力发白研究.doc

应力发白研究文献PP、 PE、HIPS、ABS、高分子合金及填充聚合物等塑料制品在使用过程中受到拉伸、弯曲、冲击等外力作用时经常会出现发白现象若对已存在应力发白的试样进行热处理(如加热到玻璃化温度以上等) 或在高压下拉伸,发白区能部份或全部消失PP、PE、HIPS、ABS、高分子合金及填充聚合物等塑料制品在使用过程中受到拉伸、弯曲、冲击等外力作用时经常会出现发白现象若对已存在应力发白的试样进行热处理(如加热到玻璃化温度以上等)或在高压下拉伸, 发白区能部份或全部消失 应力发白的定义大致有两种:一种定义,聚合物材料在应力作用下局部发白,这种现象叫应力发白 1另一种定义认为聚合物材料在应力作用下产生大量银纹,银纹区内折光指数降低而呈现一片银白色,这种现象叫应力发白 2该定义将应力发白现象等同于银纹现象与前一种定义的区别在于前者并不认为应力发白区就一定是银纹区应该说前一种定义更具有普遍意义 Bucknell 和 Smith 首先注意到了应力发白与银纹间的关系 ,发现应力发白区与银纹性质很相似, 此处聚合物密度降低, 折光指数降低 ,同银纹一样都有双折射, 都能承受荷重,经退火处理后都能愈合, 因此他们认为应力发白区和银纹间的差别仅在于银纹带的大小和多少,应力发白是由于折光指数降低而造成的。

Matsuo 在研究 ABS 时也认为应力发白现象起源于银纹,白色区是由量非常大,尺寸相当小的银纹聚集而成可以看出,Buckne11 和 Smith 实际上更倾向应力发白的第二种定义因此,这种意义上的应力发白的产生机理应该是银纹产生机理 但后来的研究发现:在注塑未退火的 PMMA 制品中 ,应力发白与银纹发生在不同的地方由此又提出应力发白是由样品中本身的空穴或后形成的空穴在应力作用下引起的Hoshino 等认为 PP 薄膜中的应力发白是由空穴形成的Hooshang Jozavi 等在研究橡胶改性的环氧树脂时,也发现随样品中空穴的增多,应力发白程度提高Sultan 与 Mcgarryye 也指出: 橡胶粒子中的微穴导致这些材料应力发白, 在环氧树脂中由于银纹被交联的环氧树脂压制,所以应力发白只能是由微穴在应力作用下产生此外,早期的增韧理论认为应力发白是由垂直于所施加应力方向的大量微裂纹引起的Merz 在解释 HIPS 拉伸过程中的应力发白现象时认为共混材料在形变过程中内部产大量的微裂纹,橡胶粒子横跨于微裂纹的上下两表面之间,阻止微裂纹进一步扩展成裂纹可以看出,上述几人实际上更倾向应力发白的第一种定义。

因此,对第一种定义下应力发白的产生机理至少应该包括银纹产生机理(如果有银纹产生) 和裂纹产生机理关于银纹和裂纹产生机理此处不再赘述 综上所述,应力发白应该是材料在应力作用下而产生大量的微裂纹聚集区(根据应力发白程度大小和发生区域,可能包括一定数量的银纹、裂纹和微孔)由于此区域折光指数降低而呈白色的一种现象即是说,应力发白是产生微裂纹、微孔或银纹化的结果笔者认为非均相聚合物由于分散相的存在或基体本身内部存在的一些微孔或微缺陷,外力作用下分散相或微孔或微缺陷容易诱发银纹或裂纹的产生,因而比均相聚合物更易出现应力发白现象实际上,在塑料工业上经验丰富的工作人员会发现非均相聚合物如高分子合金、填充聚合物、结晶聚合物等比均相聚合物如 PC、PS 等更容易产生应力发白现象3. 影响应力发白现象的因素 i. 应力大小和作用速率 在一定的范围内,随着应力增大和应变速率减小, 应力发白程度会提高 ii. 应变程度 Buckna11[4]等发现在拉伸 HIPS 试样中,应力发白首先发生在拉伸比为 2%时,以后随拉伸比的增加而增强 iii. 橡胶含量R.A.Pearson 发现在橡胶改性环氧树脂中, 随橡胶含量的增加 ,空穴密度增大, 应力发白程度增强。

已有研究表明在 ABS 中橡胶相丁二烯含量不同的情况下,应力发白程度不同如含 20%橡胶的 ABS 中, 在约-10℃时,整个断面上出现应力发白,在含 14%橡胶的 ABS 中,类似变化发生在-5 ℃, 而含有 10%橡胶 ABS 中要到20℃ 才有类似变化 iv. 压力 对 HIPS、ABS 和橡胶改性的 PMMA 的研究中发现,在 HIPS 中 200MPa 的压力已足以使其中的应力发白完全消失,致使材料在低应变下断裂,强度与 PS 在同等压力下一样在 200-300MPa 下从脆性断裂转变为剪切屈服,因而最终断裂伸长率增大在 ABS 与橡胶改性的 PMMA 中, 压力的作用并未使样品完全脆性断裂,这是由于此时银纹与剪切屈服同时存在,压力的升高只压制银纹的出现,而对剪切屈服无大的影响K.D.Pae 等发现在 89.7Mpa 的静压下对已存在应力发白的 PP试样进行拉伸, 应力发白区能完全或部分消失可以加入改性剂,有机如 poe 或 epdm,无机的如玻纤、钠米 caco3 等 应力发白：俗称银纹，塑料在受外力时产生的大量微小内部裂纹，这些裂纹引起折光变化，表现为发白抗应力发白指在同等内应力条件下，少产生应力发白的能力。

由对苯二甲酸、乙二醇、以及一种对环己烷二甲醇（CHDM）进行三元共聚，通过控制对环己烷二甲醇的加入量，可分别制得 PETG 或 PCTG，它们均属于无定型的 PET 共聚物这种无定型的 PET 共聚物的特点是：高透明、低熔点、高光泽、低雾度、高收缩、可热封其用途十分广泛。