ABS與PC塑膠材料的分析及選用

譚補(bǔ)輝

益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 益陽(yáng) 413049

ABS與PC塑膠材料的分析及選用

譚補(bǔ)輝

益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 益陽(yáng) 413049

ABS塑膠與PC塑膠是當(dāng)前應(yīng)用最廣的工程塑膠之一。兩種材料性能相近，設(shè)計(jì)者在選擇產(chǎn)品塑料原料的時(shí)候思路比較模糊。本文將從兩種材料的性能分析入手，詳細(xì)介紹如何正確的選擇ABS與PC塑膠，使制件滿足要求。

ABS性能；PC性能；塑膠合金；ABS選擇；PC選擇

ABS與PC塑膠材料是當(dāng)前產(chǎn)量大，應(yīng)用范圍十分常見(jiàn)的工程塑料。兩種材料都可以應(yīng)用于塑料工程結(jié)構(gòu)件。PC塑膠昂貴的價(jià)格卻讓企業(yè)的產(chǎn)品在市場(chǎng)中失去競(jìng)爭(zhēng)力，成型困難也成為產(chǎn)品制造參與者痛苦問(wèn)題。在滿足要求的情況下，盡量選用ABS材料。盲目降低成本，強(qiáng)選ABS材料，產(chǎn)品的各種指標(biāo)無(wú)法得到滿足，如何正確選擇這兩種材料，本人根據(jù)多年學(xué)習(xí)與實(shí)踐，又參考有經(jīng)驗(yàn)豐富的同行應(yīng)用案例，將自已的心得大致進(jìn)行總結(jié)，給各行的塑膠消費(fèi)者一點(diǎn)點(diǎn)參考。希望能給你帶來(lái)幫助。

一、兩種材料的形成

(一)ABS塑膠材料由丙烯(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)三種單體材料聚合而成。使用時(shí)還可以加入適量的波纖等添加劑。因丙烯腈具有特好的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性及表面有較硬的硬度；丁二烯有十分優(yōu)良的堅(jiān)韌特性、苯乙烯的加工情能與染色性能優(yōu)良；即ABS有各種良好的綜合性能。

(二)PC即聚碳酸酯，是分子鏈中含有高分子聚合物碳酸酯基，酯基又分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，不合適做工程塑料，一般少見(jiàn)。

二、ABS與PC主要性能及優(yōu)點(diǎn)

(一)ABS的主要性能及優(yōu)點(diǎn)

1.一般性能

ABS工程塑料外觀為不透明呈象牙色粒料，成品可以制作成各種色彩，并具有非常的高光澤度。ABS塑膠的相對(duì)密度為1.05左右，其吸水率低。還可與其他材料進(jìn)行結(jié)合，表面印刷、涂層和鍍層等工藝比較簡(jiǎn)單。適合制作外觀要求較高的塑膠制品。

2.力學(xué)性能

ABS綜合力學(xué)性能較好，抗沖擊強(qiáng)度能力極強(qiáng)，耐磨性能極佳，制品尺寸穩(wěn)定性好，甚至可以在極低的溫度下使用。又有優(yōu)越的耐油性，可作為中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承材料。但是ABS的耐蠕變性比PC大，相比PA及POM這兩種材料要小。力學(xué)指標(biāo)彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的材料。它力學(xué)性能受溫度的影響較大。

3.熱學(xué)性能

ABS的檢測(cè)出來(lái)的熱變形溫度為95-120℃，如果經(jīng)過(guò)制品經(jīng)退火處理，可提高130℃左右。ABS低溫性能較好，在-40℃以下仍有少許韌性，所以，ABS制件工作溫度范圍在-40-100℃。

4.電學(xué)性能

ABS的電絕緣性較十分優(yōu)良好，溫度、濕度和頻率對(duì)ABS材料電絕緣性能影響基本上為零，制品可在眾多數(shù)環(huán)境下使用而表現(xiàn)為出色的電絕緣性。

5.化學(xué)穩(wěn)定性

水、無(wú)機(jī)鹽、堿類、酸類對(duì)ABS材料的性能不受影響，但對(duì)于酮類、醛類及氯代烴影響比較大，對(duì)于冰乙酸、植物油等侵蝕還會(huì)產(chǎn)生表面開裂。ABS在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解，故耐候性差。有同行試驗(yàn)總結(jié)，制品長(zhǎng)期置于于戶外6個(gè)月，制作的沖擊強(qiáng)度絕對(duì)下降一半以上。

(二)PC的主要性能及優(yōu)點(diǎn)

1.一般性能

PC工程塑料是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂。制品可著制作透光件，并且透光性相當(dāng)強(qiáng)，一般可透光率達(dá)到90%左右。表面的光潔度也能滿足一般制件。PC塑膠的相對(duì)密度為1.20左右，容易吸水，吸水率約0.15%左右，使用前必須進(jìn)行干燥處理。

2.力學(xué)性能

PC有很優(yōu)良力學(xué)性能，根據(jù)其力學(xué)特點(diǎn)，PC有防彈膠之美稱。查相關(guān)手冊(cè)，PC拉升強(qiáng)度達(dá)到70MPa、彎曲強(qiáng)度達(dá)100MPa、壓縮強(qiáng)度達(dá)90MPa、拉伸率達(dá)60%以上、簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度60kJ/m2、布氏硬度為150HBS。優(yōu)秀的力學(xué)性能是PC被廣泛應(yīng)用的理由之一。但是PC的力學(xué)性能也有致命的缺點(diǎn)。PC的耐疲勞強(qiáng)度較低，耐磨性很差，摩擦因數(shù)較大。制品容易產(chǎn)生裂紋，制品內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生主要原于強(qiáng)迫取向的大分子間相互作用而造成的。如果將PC的彎曲制件進(jìn)行撓曲并放置一段時(shí)間，當(dāng)超過(guò)其極限應(yīng)力時(shí)也會(huì)產(chǎn)生微觀撕裂紋，最終導(dǎo)致產(chǎn)品失效。如有化學(xué)等因素存在時(shí)，撕裂紋產(chǎn)生的時(shí)間將大大縮短，極限應(yīng)力也會(huì)降低。

3.熱學(xué)性能

PC的耐熱性較好，熱變形溫度大約為130℃，加入玻璃纖維后，熱變形溫度可達(dá)140℃。長(zhǎng)期使用溫度可選擇在120℃左右。PC又具有相當(dāng)好的耐寒性，冷脆溫度達(dá)-100℃。低于-100℃時(shí)，滿載工作下蠕變率很低。PC沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)，在220℃以上會(huì)呈現(xiàn)出熔融狀態(tài)。由于其分子鏈剛性大，所以它的熔體粘度較高，給制件填滿整個(gè)型腔填加一定的難度

4.電學(xué)性能

PC介電性能良好，經(jīng)查表可得，20℃時(shí)，PC的電阻率4×1016Ω.cm.

5.化學(xué)穩(wěn)定性

PC對(duì)有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸、鹽、油、脂肪烴及醇類有良好的耐候性，但對(duì)于氯烴、稀堿、溴水、濃酸、胺類、酮及酯無(wú)耐候性，甚至還可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶劑中。

三、ABS與PC的塑料合金

(一)ABS合金

ABS抗沖擊性能良好，很大程度上不具有缺口敏感性，流動(dòng)性優(yōu)良，價(jià)格較便宜。但其耐熱性和耐候性差，力學(xué)性能不夠理想。ABS可以通過(guò)乳液接枝法、乳液摻混法、乳液本體聚合法和連續(xù)本體聚合法等多種聚合方法獲得ABS合金。

1.ABS+PC合金

ABS和PC的合金可以克服兩種原料自身的缺點(diǎn)，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，將兩者共混后，既可以提高ABS的耐熱性、沖擊和拉伸強(qiáng)度，又可以降低聚碳酸酯熔體粘度，改善加工性能，降低了PC缺口敏感性，改善了PC應(yīng)力開裂狀況，降低了生產(chǎn)成本。特別是由于ABS+PC合金提供了更好的總體成本和優(yōu)良的低溫缺口沖擊強(qiáng)度。使得ABS+PC合金得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。

2.ABS+PET合金

ABS+PET合金以PET為基體材料，ABS為增強(qiáng)材料，添加第三組分作為相容劑，以雙螺桿擠出共混法、注塑成型法，制備出ABS+PET合金材料，ABS+PET合金，能更廣泛滿足市場(chǎng)消費(fèi)的需求。ABS+PET材料原理是部分相容材料，對(duì)于不相容的合金獲得優(yōu)良綜合性能的有效手段，達(dá)到改善界面相容性。根據(jù)部分廠家提供的資料，指出一些均聚物、嵌段共聚物或接枝聚合物都可以有效地用作高聚物相容劑。

(二)PC合金

PC的存在力學(xué)上、化學(xué)穩(wěn)定上的部分不足，也可以通過(guò)對(duì)PC進(jìn)行一些聚合手段而形成合金，以增強(qiáng)PC材料的性能。

1.PC+PS合金

PC+PS合金是兼容、非晶/非晶體系。在PC原料中加入PS，大大降低PC粘度，相當(dāng)程度上改善PC在成型時(shí)流動(dòng)性。在PC中加入少量的PS，PC熔體粘度大幅度下降，PS塑膠在PC中還可以起到剛性有機(jī)添加劑的作用。同時(shí)，PC與PS兩種全為透明材料，兩種材料的折射率基本一致，因此PC+PS合金制件透光性好，在光學(xué)領(lǐng)域大有消費(fèi)前景。PC+PS合金的力學(xué)性能、熱性能、加工性能相對(duì)PC影響較大。如果合金中PS含量的增加，PC+PS合金的流動(dòng)性增加；硬度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都相應(yīng)提高，熱變形溫度卻在下降。如果PS含量達(dá)某一值時(shí)候，PC+PS合金沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)極大值。應(yīng)用中選擇合適的PC和PS配比，可以獲得最高性能的PC/PS合金。

2.PC+PBT合金

PBT的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕及易成型性都非常良好，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動(dòng)性、全面改善了加工性能和耐化學(xué)藥品性。PC+PBT合金的原理是PBT是結(jié)晶聚合物與PC塑料共混時(shí)易發(fā)生相分離，界面粘結(jié)不好。但也會(huì)產(chǎn)生沖擊韌性不足情況，一般加入彈性體可以彌補(bǔ)。

3.PC+PET合金

PET塑膠的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性特別好，PC+PET合金既有PC的剛性和耐熱性，又有PET的耐化學(xué)腐蝕性，PET也能改善PC的加工流動(dòng)性。有資料顯示，當(dāng)PC+PET比例為1：3的時(shí)候，兩者之間形成了界面層，此時(shí)PC+PET兼容性最好。還可以在PC+PET共混體系中，加入彈性體材料，較大程度的提高合金的沖擊韌性和抗沖擊強(qiáng)度。

4.PC+ABS合金

在以上幾節(jié)介紹過(guò)，可以充分利用ABS與PC的結(jié)合應(yīng)用。這里不再重述。

四、ABS與PC的選擇

經(jīng)過(guò)以上的分析，給出一點(diǎn)選擇的參考經(jīng)驗(yàn)，給需要者提供一些小小的幫助。在選材時(shí)，盡量選擇ABS材料，這是從其價(jià)格方面考慮。如果要求表面光滑，色彩鮮艷時(shí)，要選擇ABS塑膠，如果要耐化學(xué)劑時(shí)，也應(yīng)選用ABS塑膠。如果既要色彩又要力學(xué)強(qiáng)度高，可以彩用ABS+pc合金。當(dāng)然，如果要求透光，就只能選用PC材料。如果要求力學(xué)性能相當(dāng)好，硬度高，只能選用PC。如果在應(yīng)用領(lǐng)域，當(dāng)PC的缺點(diǎn)表現(xiàn)出來(lái)時(shí)，可以采用PC合金塑膠。選擇者還可以根據(jù)性能組合去選擇，這里不一一舉例了。

TQ

A