淺析PC/ABS材料合成改性

張賀東，卓興利

（大慶華科股份有限公司，黑龍江大慶163714）

淺析PC/ABS材料合成改性

張賀東，卓興利

（大慶華科股份有限公司，黑龍江大慶163714）

利用自制相容劑，采用兩步試驗(yàn)合成工藝，經(jīng)過試驗(yàn)確定了ABS含量以及增容劑對(duì)合金材料的影響，合成了高性能的PC/ABS合金材料。

相容劑；PC/ABS合金材料；擠壓機(jī)

聚碳酸酯（PC）是一種綜合性能優(yōu)良的通用工程塑料，PC具有沖擊強(qiáng)度高、抗蠕變性和尺寸穩(wěn)定性好、良好的耐熱性（130℃）、耐化學(xué)藥品性、透明、吸水率低、介電性能優(yōu)良、低溫抗沖擊能力較強(qiáng)、耐寒性好（脆化溫度達(dá)-100℃）等優(yōu)異性能。因此，它被廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、電子、電氣、家用電器、信息、機(jī)械等領(lǐng)域。但由于PC分子鏈的高剛性和大的空間位阻使其具有較高的熔體粘度，因此，加工困難，難于制成大型制品，且制品殘余應(yīng)力大，易發(fā)生應(yīng)力開裂。另外，PC的耐溶劑性和耐磨損性較差，且價(jià)格偏高。這些缺點(diǎn)使它在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用受到限制，因此，對(duì)PC進(jìn)行改性是十分必要的。

PC的共混合金化是PC改性的一種重要方法，它能使其性能取長(zhǎng)補(bǔ)短、更為完善而得到更廣泛的應(yīng)用。PC/ABS是最早工業(yè)化的PC合金產(chǎn)品。ABS具有良好的耐沖擊性和加工流動(dòng)性，價(jià)格較PC更便宜。因此，開發(fā)PC/ABS合金材料具有重要的實(shí)際意義和廣闊的應(yīng)用前景[1]。

1 PC/ABS合金材料研究進(jìn)展

1963年Borg-Warnet公司研制成功第一代PC/ABS合金，1973年美國(guó)Mobay化學(xué)公司獲得Borg-Warnet生產(chǎn)許可證，生產(chǎn)PC/ABS合金產(chǎn)品。次年西德Bayer公司生產(chǎn)的PC/ABS合金進(jìn)入歐洲市場(chǎng)。我國(guó)PC/ABS合金的研究工作“七五”期間開始起步，高橋石化公司化工廠與復(fù)旦大學(xué)合作承擔(dān)了耐熱PC/ABS合金項(xiàng)目的研究開發(fā)工作[2]。

1.1 PC/ABS合金材料的制備方法

物理混練一般是利用雙螺桿擠出機(jī)將兩種或兩種以上樹脂在熔融狀態(tài)下充分混合而成，在混練過程中，作為極端情況，聚合物兩相可以達(dá)到分子級(jí)相容。但是能夠直接通過混練實(shí)現(xiàn)完全相容性的聚合物很少，在多數(shù)情況下都是借助選擇相溶劑的方法來實(shí)現(xiàn)不相容聚合物之間的增容。這樣得到的塑料合金能夠提高或保持聚合物固有的特性，還能獲得一些新的性能，目前，這已經(jīng)成為開發(fā)塑料合金最簡(jiǎn)便、最容易實(shí)現(xiàn)的方法。

其他的方法分別是互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）、接枝共聚與嵌段共聚、分子復(fù)合技米以及反應(yīng)擠出技術(shù)。在以上各類改性方法中，比較常用物理混練改性，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中采用的即是物理混練。

1.2 影響PC/ABS合金性能的因素

1.2.1 共混體系相容性的影響從PC和ABS的溶解度參數(shù)來看，分別為δPC=39.8～41.0(J·cm-3)1/2和δABS=40.2～41.9(J·cm-3)1/2，兩者較為接近，因此，PC與ABS具有一定的相容性，但是PC與ABS的相容性還取決于共混體系其它物質(zhì)的增容效果的影響。

1.2.2 共混體系組成對(duì)PC、ABS共混物性能的影響共混體系中，兩種初始聚合物的種類、規(guī)格（如分子量及其分布、粘度等）不同，所得到的共混物性能也各異；另外，共混組成以及共混體系中加入其它助劑（如抗氧劑、抗靜電劑等）對(duì)PC、ABS共混物性能也有一定的影響。

1.2.3 共混工藝對(duì)PC、ABS共混物性能的影響共混工藝條件主要包括共混方法、共混溫度及共混時(shí)間等。1.2.4共混物料潮濕度對(duì)PC、ABS共混物性能的影響在高溫條件下聚碳酸脂中即使含有微量的水份也可導(dǎo)致其水解（或降解），ABS改性的聚碳酸脂須在80～100℃度下干燥6～12h。成型加工時(shí)，應(yīng)控制模具溫度在60～80℃為宜[3]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原材料及設(shè)備

試驗(yàn)所需的主要原輔料及設(shè)備：

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用TE-35雙螺桿擠出機(jī)組，擠出機(jī)各段溫度根據(jù)使用PC、ABS和填充劑的種類及性能設(shè)定。機(jī)頭溫度為245℃，其余各段溫度依次為220、230、240、2245、240℃；擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為90～100r·min-1，喂料螺桿速度為45r·min-1，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為400r·min-1。

PC與ABS二者的相容性不好，必須采取措施，提高二者的相容性，本實(shí)驗(yàn)利用自制的相容劑與其它助劑，制備PC/ABS合金。我們研究用一步法制備合金，其合成方法的工藝流程示意圖見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.1Production process

2.3 測(cè)試樣條的制備

PC/ABS合金材料的粒料放入烘箱內(nèi)烘干或自然涼干，以除去造粒過程中帶入的水分。按GB12670-90試驗(yàn)方法中的4.1.2注射試樣的制備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣條的制備，注塑溫度為235℃，壓力為55MPa。

2.4 檢測(cè)方法

2.4.1 力學(xué)性能等常規(guī)性能檢測(cè)樣條經(jīng)注射成型后，按GB2918之規(guī)定，在低溫調(diào)溫調(diào)濕箱中放置24h后進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試方法見表1。

表1 分析測(cè)試方法Tab.1Analysis method

2.4.2 熱分析實(shí)驗(yàn)稱取10～20mg試樣進(jìn)行DSC實(shí)驗(yàn)，試樣從室溫加熱到200℃，保溫5min,以消除熱歷史，然后降溫到室溫，升降溫速率均為10℃· min-1。再升溫到200℃，升溫速率仍為10℃·min-1，記錄降溫和第二次升溫實(shí)驗(yàn)曲線。

3 結(jié)果與討論

3.1 ABS含量對(duì)PC/ABS合金性能的影響

當(dāng)PC/ABS配比為70/30時(shí)，拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)極大值；當(dāng)PC/ABS配比為80/20時(shí)，沖擊強(qiáng)度出現(xiàn)最大值。純PC隨溫度的降低，沖擊強(qiáng)度會(huì)逐漸下降，從韌性破壞變成脆性破壞[4]，用ABS（20%～30%）與PC共混，可克服這一缺陷。當(dāng)ABS含量為50%時(shí)，PC/ABS的流動(dòng)性最好。綜合強(qiáng)度、流動(dòng)性、價(jià)格各方因素，一般取ABS為30%～40%為宜。

3.2 增容劑對(duì)PC/ABS合金性能的影響

在PC/ABS共混體系中加入增容劑可進(jìn)一步提高PC與ABS的相容性，從而提高合金的性能。在PC/ABS共混物中加入SMA（苯乙烯-馬來酸酐共聚物），可使共混物的缺口沖擊強(qiáng)度提高2倍以上，伸長(zhǎng)率提高3倍以上；LDPE-g-MAH（低密度聚乙烯接枝馬來酸酐）對(duì)PC/ABS共混體系也有較好的增容作用，可改善PC/ABS共混物的耐熱性，提高沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等性能，但增容劑的合金量不能過高，以6%～7%為宜。丙烯酸酯彈性體作為PC/ABS合金的增容劑作用優(yōu)于接枝PE，能大大提高合金的接縫強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 增容劑對(duì)PC/ABS產(chǎn)品性能的影響Tab.2Effect of compatilizer on PC/ABS

3.3 PC/ABS產(chǎn)品性能

表3 PC/ABS合金的性能Tab.3Compatilizer of PC/ASS alloy

4 結(jié)論

（1）當(dāng)PC/ABS配比為70/30時(shí)，拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)極大值；當(dāng)PC/ABS配比為80/20時(shí)，沖擊強(qiáng)度出現(xiàn)最大值。當(dāng)ABS含量為50%時(shí)，PC/ABS的流動(dòng)性最好。綜合強(qiáng)度、流動(dòng)性、價(jià)格各方因素，一般取ABS為30%～40%為宜。

（2）適當(dāng)少量加入增容劑對(duì)改善PC、ABS的相容性有很大的幫助。合金的物理機(jī)械性能有很大改觀。一般相容劑的加入量為總量的5%～8%左右。

［1］周海駿，王久芬.聚碳酸酯樹脂及其合金的研究進(jìn)展［J］.華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，21（4）：334-338.

［2］曹文鑫.PC/ABS合金的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.化工新型材料，2001，29（8）：37-40.

［3］趙文聘，徐麗芳，王麗媛.高性能PC/ABS合金研究［C］.2000中國(guó)工程塑料加工應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集，2000.

［4］梁基照，劉冠生.PPS/PC共混物力學(xué)性能的研究［J］.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2006，（3）.

Analysis on improved performance of PC/ABS composite material

ZHANG He-dong，ZHUO Xing-li
（Daqing Huake Company Limited，Daqing 163714，China）

The high performance alloy material PC/ABS was synthesized by two-steps synthesizing process with self-made compatilizer.The effect of ASB content and compatilizer to alloy material were determined.

compatibilizer；PC/ABS composite material；extruder

book=2012,ebook=60

TQ323.4

A

1002-1124（2012）07-0065-03

2012-04-26

張賀東（1962-），男，工程師，主要從事石油烴類裂解副產(chǎn)物的綜合利用以及樹脂改性開發(fā)工作。