研究和评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志》上
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ISSN: 2321 - 6212
1Rajarajeswari工程学院物理系,班加罗尔,印度。
2贾瓦哈拉尔·尼赫鲁技术大学物理系Ananthapur,美联社,印度。
5材料科学与技术的部门,理学院,王子Songkla大学Hat-Yai,泰国。
收到:17/02/2014;修改后:13/03/2014;接受:17/03/2014
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热塑性弹性体聚苯乙烯(PS)和渗出物的混合树脂(ER)与不同成分所准备的解决方案铸造方法。这个系统的力学性能进行了研究。Stress-stain行为、拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量确定。混合比率的影响力学性能和表面硬度进行了分析。的ER降低聚苯乙烯的可塑性。60/40 PS / ER的混合组合表现出相对更好的机械性能。60/40 PS / ER混合比率显示更高的阶段之间的兼容性混合的系列研究之一。这是解释的基础上融合的形态。各种理论模型,如串联、并联和Halpin-Tsai用于符合实验力学数据。扫描电子显微镜是用来分析混合物的表面形态。
弹性体;机械性能;形态;热塑性弹性体的混合
聚合物共混技术一直是高分子科学的研究和开发的主要地区在过去四十年。聚合物共混已经完善,提供一个有前途的解决方案在解决新兴应用程序需求。能够结合现有聚合物成分和能实现商品化的属性提供了优势技术减少研究和开发的费用相比,新单体和聚合物的发展产生类似的属性配置文件(1,2,3]。可加性的两个主要特性的聚合物的结果只有当这些形成一个多相系统,而只有平均价值的属性是通过均匀混合4,5,6]。一系列的广泛研究混合交联已经被许多研究者进行了各种混合(7- - - - - -14]。两相系统的形成不一定是一个不利的事件以来许多有用的属性,一个阶段的特点,可以保存在混合而其他属性可以显示平均混合组成(5]。为了获得高性能材料,在大量的文献调查、渗出物树脂(ER)从臭椿Malabaricum树和聚苯乙烯(PS)被选为材料目前的调查。嗯可以用作橡胶的弹性性质对于某些应用程序,它太灵活。PS的刚度可以很容易地减少混合与ER。作为一个自然起源的弹性体,ER有许多有用的特性,比如生物降解性和弹性性质。我们所知,没有尝试研究ER / PS系统到目前为止,是一个新的系统进行调查。如果两个阶段充分交联,然后混合通常的物理和化学性质得到改善。本文在努力调查ER-PS混合物的形态和力学性能。的混合形态与力学性能。混合组成形态和力学性能的影响进行了分析。 Finally, various theoretical models have been used to compare the experimental results.
聚苯乙烯用于本研究从PolyChem购买、有限公司(印度孟买)。它的溶解度参数为8.56 (cal /厘米3)1/2,数量平均分子量3.51 X 10所示5和密度1.04克/厘米3。臭椿的渗出物树脂收集Malabaricum Sagara周围种植树木,Shivamogga区,卡纳塔克邦。过氧化二异丙苯、二乙烯基苯和苯从HiMedia购买实验室pvt Ltd .孟买,印度。
渗出物树脂第一次被溶解在苯在室温和过滤去除杂质的解决方案。然后解决方案是保持6小时定居聚合物在烧杯底部的一部分。之后被撤上部烧杯和底部部分保存在烤箱在50°C 12小时蒸发苯。干样本准备混合使用。聚苯乙烯和树脂溶解在苯与合适的混合比例混合使用电磁搅拌器。2% (w / w)过氧化二异丙苯、弹性体和二乙烯基苯交联剂,交联剂对聚苯乙烯被称重和溶解在苯。过氧化二异丙苯和二乙烯苯的解决方案然后慢慢添加到混合溶液,搅拌2小时。然后解决方案被转移到培养皿放在烤箱在70°C 24小时。这些材料去皮干和压缩成型使用电热液压机在140°C 20分钟。膜厚度是减少到2到2.5毫米。 Then the samples were introduced to conduct swelling measurements.
在机械测试,测试样本在70°C真空干燥3 h去除水分。拉伸试验的样品进行了25±2°C根据ASTM D412测试方法使用肩部形状的试样在十字头500毫米/分钟的速度使用万能试验机(UTM,日本岛津公司AGI)。硬度(海岸)根据ASTM D 2240方法测定使用硬度计(肖氏硬度计)。所有的值从至少四个测试结果报告。
探讨混合形态的扫描电镜(SEM)进行了JEOL地产5800 lv的乐器。加速电压通常是第1 - 40的kV电流20微安培样品需要表面电导率,因此薄层(~ 10海里)的导电金属(金或铂)是气急败坏的说到表面上。
获得一些知识对热塑性弹性体力学性能的混合准备从ER / PS体系,不同的应力-应变行为研究的组成部分。不同混合比例的应力-应变图给出图1。有一个相当大的变化相比,混合纯组件的变形行为。随着ER的混合比例的增加,混合的应力-应变行为偏离塑料橡胶自然。聚苯乙烯材料的韧性随弹性ER的合并。混合的交联结构降低了分子链自由流动或运动和韧性增加。给定材料的变形性质应用负荷可以被理解的应力-应变曲线。
图1:应力-应变块ER / PS混合不同的混合成分
聚苯乙烯的曲线表现出典型的塑料的性质和初始斜率曲线是聚苯乙烯的更高。的弹性树脂为聚苯乙烯逐渐减少的初始斜率曲线。随着ER含量增加的初始模量以及收益率下降的倾向。30%以上的ER混合曲线表现出弹性行为。ER含量进一步增加,屈服点就消失了。纯弹性树脂显示了一个典型的弹性应力-应变行为。
抗拉强度的变化与ER的混合显示图2。拉伸性能主要取决于聚合物的结晶度。降低结晶度的弹性体在聚苯乙烯的预期。结果,拉伸性能必须减少混合的ER。抗拉强度大大降低观察ER的增加成PS阶段。上面的最大抗拉强度的混合样本会破裂。这完全取决于两种聚合物之间的交互融合的阶段。突然增加,抗拉强度是混合时观察PS跨越50%的数量。
图2:抗拉强度的变化与PS的数量
图3描述了混合系统的杨氏模量的变化对不同成分。情节展示了一个大幅减少的值作为混合ER含量增加。杨氏模量急剧增加是观察超过混合PS的比例在40%以上。模量的显著增加是由于高模量聚苯乙烯作为连续相的存在。这清楚地表明增强韧性的PS弹性体。通过适当选择合适的聚合物组成的独立选民可以获得所需的属性。
图3:杨氏模量的变化ER-PS混合的PS
图4显示了聚苯乙烯的比例对断裂伸长率的影响。纯ER的断裂伸长率较高。对于纯呃,它将完全放松在压力下的流机制。聚苯乙烯的加入到弹性树脂降低了断裂伸长率通过限制自由流动的弹性链混合。值降低为聚苯乙烯含量增加,发现相对更好的60/40混合组成。进一步发现断裂伸长率下降。混合的最小值是观察PS为50%。低价值的断裂伸长率可以解释的基础上融合的两个阶段之间的附着力差。
图4:混合组成的影响断裂伸长率ER-PS混合
混合的混合比例对硬度的影响所示图5。弹性体的硬度降低内容增加。聚苯乙烯是水晶和ER是一个非晶态材料的强度。因此随着弹性体含量的增加硬度降低。这是由于弹性体的合并造成的结晶度下降阶段。增强硬度的聚苯乙烯的加入明显的证据明显改善ER / PS混合系统的可塑性。
图5:混合组成对ER-PS混合的硬度的影响
两相复合材料的力学性能由连续聚合物阶段,详细研究了颗粒填充阶段。因此,各种各样的模型可用来描述模量,拉伸强度和断裂伸长率填充重量分数的函数。不同模型并行、系列和Halpin-Tsai模型被用来预测这些混合的机械性能15]。highest-upper绑定规则并行模型的混合物,
M是任何混合的机械性能。米1和M2的力学性能是组件1和2分别和Ø吗1和Ø2是相应的重量分数。lowest-bound系列模型方程给出如下,
ParametersM, M1,米2,Ø1和Ø2在模型的上限是一样的。
根据Halpin-Tsai方程,
在哪里
这些模型在下标1和2分别对应连续和分散阶段。持续一个我= 0.66时,弹性体分散相在连续硬矩阵形式。另一方面,如果硬质材料形成分散相在连续弹性体矩阵,然后一个我= 1.5。在混合不相容的情况下,一般实验值之间的并行上界(MU下界(M)和系列l)值16]。
图6和图7显示了实验和理论曲线的拉伸强度和杨氏模量作为软相体积分数的函数。这个结果与我们的实验结果几乎是一致的形态和力学性能的研究。从各种模型用于预测机械性能,可以看出之间有明显的粘附在混合阶段。Halpin-Tsai模型是高度与实验结果比较。这可能是由于界面交互的混合交联的阶段。界面交互从形态学的研究进一步证实。
图6:各种模型的适用性混合物的抗拉强度
图7:各种模型的适用性的模数混合
扫描电子显微镜进行研究准备了样品的表面形态。图8显示了扫描电镜照片的纯聚苯乙烯及其混合各种ER百分比。纯聚苯乙烯展品的多孔性质的照片。微尺度形态学是一个强大的工具来确定聚合物混合的性质。添加填料和弹性体的形态决定混合(17]。通过添加弹性体聚苯乙烯降低聚苯乙烯的孔隙度,观察图。更好的表面形态是实现混合40%的ER。热塑性弹性体是分离的系统,一个阶段是困难的和固体,另一阶段是在室温下橡胶。拉伸性能通常取决于数量的困难阶段。弹性阶段相互影响到热塑性相混合。因此混合的形态学显示了一个相对更好的非多孔的方式。ER的细分散PS阶段在ER40PS60混合的比例。弹性体阶段控制的稳定性和物理性质产生的产品。
图8:(一)PS的扫描电子显微图,(b)30.PS70年,(c)40PS60(d)呃50PS50和(e)70年PS30.
许多研究人员试图比较形态学和混合的物理性质(17- - - - - -19]。最初的弹性体分散聚苯乙烯混合彼此相互影响,降低了抗拉强度软化的示例。在进一步添加弹性树脂为聚苯乙烯提高弹性或柔软的混合。混合比率ER40PS60展览一个相对更好的拉伸性能尤其是断裂伸长率的表面形态。这可能是由于增强界面相互作用的两个阶段的混合。弹性聚集在上面的照片中观察到40%的ER混合。它清楚地表明,表面形态有很强的热塑性弹性体混合机械稳定性的影响。
ER-PS混合物的形态表明两相结构中ER分散在连续域聚苯乙烯相比例较低,但随着ER的比例增加超过40%,该组件也存在一个连续的阶段。发现微量组分出现作为分散相,及其域大小随其浓度的增加。混合的形态学发现有强烈影响力学性能。机械性能被发现增加迅速超过40 wt %的聚苯乙烯。这突然上升的力学性能与完全连续的聚苯乙烯的性质矩阵。机械性能如抗拉强度、杨氏模量和硬度更高的混合含聚苯乙烯的比例更高。模量也发现最大高等塑料组成内容。发现几乎所有的属性都是降低的,这是由于聚苯乙烯的结晶度降低,也由于穷人混合界面交互的接口。各种理论模型被用来预测混合物的抗拉强度和杨氏模量。结果表明,该模型符合实验结果。
作者表达自己的感谢校长和管理,Rajarajeswari工程学院的鼓励和精神上的支持。
