弹性体与刚性粒子并用增韧  

用刚性有机粒子增韧聚合物二元合金体系时，在韧性提高的同时，不会降低材料的强度和刚性，用刚性无机粒子增韧聚合物二元复合体系时，在一定条件下体系同时增韧增强，但韧性的提高幅度有限。

相比之下，无机纳米粒子常常可以较大幅度地增韧增强聚合物；纤维一般可以大大提高聚合物复合材料的拉伸强度、弯曲强度等，但体系的韧性提高很小，往往呈下降的趋势。

塑联网观察到近年来，采用弹性体与刚性粒子或纤维并用增韧增强等聚合物体系的研究越来越多，以期获得刚性、强度和韧性达到最佳平衡的、综合性能优良的高分子材料。

材料的力学性能不仅取决于各组分的性能，而且与相密切相关，尤其两种改性剂（增韧剂、增强剂）在基体内形成的分散相的形状、结构、大小对材料的性能有决定性的影响。

增韧剂和增强剂可以各自独立地以分散相存在，也可以形成以填料（刚性粒子或纤维）为核、弹性体为壳的核/壳结构分散相，在刚性粒子或纤维和基体之间形成一个橡胶的界面层，或者形成独立分散与核/壳形成的混合结构。

不同形态的形成主要受各组分的特性、相容性、加工条件、热力学和动力学因素的影响。

  刚性粒子增韧  

1984年，Kurauch和Ohta在研究PC/ABS和PC/AS共混物的力学性能时，首先提出了有机刚性粒子增韧聚合物新概念。

刚性粒子增韧的理论是建立在橡胶增韧理论上的一个重要飞跃。弹性体增韧虽然使材料的韧性大幅度提高，但同时也使材料的强度、刚性、耐热性及加工性能大幅度下降。

对此，近年来有人提高了用刚性粒增韧聚合物思想，希望在提高材料韧性的同时保持材料的强度，提高材料的刚性和耐热性。这为高分子材料的高性能化开辟了新的途径，具有重要的理论意义和实际意义。

他们认为，在拉伸过程中，由于分散相粒子和基体的模量和泊松比之间的差别在分散相赤道上产生了一种较高的静压力，当这种静压力大于刚性粒子塑性变形所需的临界静压力时，粒子发生塑性形变，其平均伸长率在100%以上。

这种类似玻璃态聚合物的冷拉形变吸收大量的能量，从而使材料的韧性提高。这就是所谓的冷拉机理。研究表明，PS，PMMA和SAN等刚性粒子对具有一定韧性的聚合物也有增韧增强的作用。

相比之下，无机刚性粒子增韧聚合物的研究起步较晚。

理论研究尚不成熟。我们对微米级和纳米无机刚性粒子填充PE-LD，PE-HD，PP，PS，PVC，PA，PBT，PUR等进行的研究发现，纳米级SiC/氮化硅和碳酸酸都有增强增韧聚合物的作用。

李东明等指出，将无机刚性粒子加入聚合物中，可以使基体中的应力场和应力集中发生变化，他们把无机粒子看作球状颗粒，认为基体对颗粒的作用力在两极为拉应力，在赤道位置为压应力。

由于力的相互作用，颗粒赤道附近的聚合物基体会受到来自无机粒子的压应力作用，有利于屈服的发生。由于在两极是拉应力作用，当无机粒子与聚合物之间的界面粘结力较弱时，会在两极首先发生界面脱粘，使颗粒周围形成一个空穴。

因此在本体应力尚未达到基体屈服应力时，局部已开始产生屈服，转变为韧性破坏而使材料韧性提高。

到目前为止，增韧理论大多是建立在聚合物/弹性体、聚合物/无机刚性粒子二元体系基础之上的，正处于由定性研究向定量研究发展的逐步完善过程中，但仍未有一个普遍的定论。

来源：新材料研习社，如侵删