PC/PBT合金材料的制備與改性

陸蕾蕾，沈澄英，宋功品，潘英杰（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇江陰214405）

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PC/PBT合金材料的制備與改性

陸蕾蕾，沈澄英，宋功品，潘英杰
（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇江陰214405）

摘要：分別采用POE- g- GMA、PTW、MBS相容增韌劑，通過熔融共混擠出，對(duì)PC/PBT合金材料進(jìn)行相容增韌改性，研究增韌劑的用量對(duì)PC/PBT合金材料力學(xué)性能的影響，并通過SEM電鏡照片分析了共混物的斷面形態(tài)。結(jié)果表明，隨增韌劑用量的增加，材料拉伸強(qiáng)度降低。PTW、MBS對(duì)合金的增韌效果較好，尤其PTW用量為10wt％時(shí)，其缺口沖擊可達(dá)到55kJ/m2。

關(guān)鍵詞：聚碳酸酯；聚對(duì)苯二甲酸丁二酯；合金；增韌

PC（聚碳酸酯）和PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯）屬工程塑料，均是汽車塑料中的大宗品種，其共混物合金性能優(yōu)異，更是近年來受市場(chǎng)關(guān)注的復(fù)合材料之一。

PC屬于無定型材料，薄制品韌性好[1]，PBT則屬于半結(jié)晶材料，由于其含有晶區(qū)，提高了其抗化學(xué)品腐蝕的能力[2]，兩者共混后的性能其實(shí)質(zhì)就是取長(zhǎng)補(bǔ)短。PC/ PBT合金具有優(yōu)良的加工流動(dòng)性、抗低溫沖擊性能、良好的耐化學(xué)試劑性和耐候性，但由于原料的特性，此合金共混時(shí)可能存在酯交換反應(yīng)、相容性等問題[3]。改性塑料是指在聚合物（樹脂）中加入小分子無機(jī)物或有機(jī)物，通過物理或化學(xué)作用，從而賦予其某種性能（機(jī)械加工性能）或使其某種性能獲得改善，如增韌、增強(qiáng)、增塑、阻燃等。本實(shí)驗(yàn)選取POE- g- GMA、PTW、MBS相容增韌劑，對(duì)PC/PBT合金材料進(jìn)行相容增韌改性，并對(duì)制備得到的樣條性能進(jìn)行檢測(cè)分析。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

PBT：對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（特性粘性1.0dL/g，營口康輝石化有限公司）；PC：2805（德國拜爾材料科技公司）；PTW：乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物（美國杜邦有限公司）；MBS：2620（日本吳羽材料公司）；POE- g- GMA：2806（蘇州博瑞達(dá)高分子材料有限公司）；NaH2PO4：磷酸二氫鈉；抗氧劑168（汽巴化學(xué)有限公司）；抗氧劑1010（汽巴化學(xué)有限公司）；其它加工助劑，市售。

1.2主要設(shè)備及儀器

高速混合機(jī)（SHR- 5，張家港創(chuàng)新機(jī)械有限公司）；同向雙螺桿擠出機(jī)（SJSH- 30，石家莊星碩機(jī)械有限公司）；注塑機(jī)（SZ- 800，張家港神舟機(jī)械有限公司）；萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)（WDT- 11，河北金建檢測(cè)設(shè)備有限公司）；懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)（XJU- 5.5，河北金建檢測(cè)設(shè)備有限公司）。

1.3試樣制備

將PC、PBT在120℃下干燥2h，PC/PBT共混樹脂（混合配比為60∶40）與增韌劑POE- g- GMA、PTW、MBS按不同質(zhì)量比混合后，加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混合，混合擠出溫度為230℃～240℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300～350r/min，擠出樣條在空氣中冷卻后切粒。將擠出并切粒所得顆粒樣品在120℃烘干2h，然后通過注塑機(jī)注塑成型，制成標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)樣條，注塑溫度250℃～260℃，注塑壓力80MPa。所有樣條在進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試分析前，先在室溫密封環(huán)境下放置24h以上。

1.4分析測(cè)試

拉伸性能的測(cè)試：按ISO527/2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，拉伸速率20mm/min；懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度的測(cè)試：按ISO180測(cè)試；沖擊斷面微觀形態(tài)：用上海電子光學(xué)技術(shù)研究所DXS- 10型掃描電子顯微鏡觀察沖擊斷口形貌，取沖擊試樣的斷面，噴金制樣。

2　結(jié)果與討論

2.1相容增韌劑對(duì)PC/PBT合金材料加工特性的影響

PC和PBT共混合金是典型的非晶-結(jié)晶體系。文獻(xiàn)資料表明，PC與PBT共混物呈現(xiàn)部分相容特性[4-5]，配比在6/4～8/2之間性能優(yōu)越。實(shí)驗(yàn)中選用PC∶PBT為6∶4共混物為樹脂基料。相容增韌劑對(duì)共混合金的性能和加工性比較重要，選用了POE- g- GMA、PTW、MBS三種相容增韌劑對(duì)合金材料進(jìn)行改性。當(dāng)增韌劑用量為10％時(shí)，觀察擠出機(jī)的主機(jī)電流變化，見表1。拉條外觀能一定程度上表明材料的相容性，由表1可以看出含PTW和MBS的增韌合金體系相容性好，含POE- g- GMA的體系相容性一般。含PTW的增韌合金主機(jī)電流較小，可能是由于PTW本身的強(qiáng)度較低造成的，拉條偶爾出現(xiàn)粗細(xì)變化，表明PTW對(duì)合金材料的流動(dòng)性影響較大，可能是PTW中含有的環(huán)氧基團(tuán)與樹脂分子產(chǎn)生作用的結(jié)果。

2.2相容增韌劑對(duì)合金材料拉伸強(qiáng)度的影響

圖1是含不同相容增韌劑的PC/PBT合金材料的拉伸強(qiáng)度。從圖1可以看出，隨著增韌劑用量的增加，合金材料拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，基本呈比例趨勢(shì)，這是由于增韌劑體系比基體樹脂彈性模量低的緣故。增韌劑中MBS是核殼結(jié)構(gòu)，橡膠成分可以在基材樹脂中被分散得很均勻細(xì)微，而PTW和POE- g- GMA是嵌段和接枝聚合物，分子結(jié)構(gòu)相似，增韌是靠分子中環(huán)氧基團(tuán)與基材樹脂產(chǎn)生作用，分散不夠細(xì)微，因此含MBS的合金材料的拉伸強(qiáng)度要高于含PTW和POE- g- GMA的合金材料。其中POE- g- GMA的合金材料拉伸強(qiáng)度隨含量增加下降較多，可能是相容性不良造成的。

2.3復(fù)合相容增韌劑對(duì)合金材料沖擊韌性的影響

圖2是含不同增韌劑的PC/PBT合金材料的缺口沖擊強(qiáng)度。隨著增韌劑用量增大，合金材料的缺口沖擊強(qiáng)度顯著增加。其中增加幅度是PTW＞MBS＞POE- g- GMA。當(dāng)PTW用量達(dá)10％時(shí)，材料缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)55kJ/m2，材料已接近超韌級(jí)（60kJ/m2）。不同增韌劑的增韌效果與分子結(jié)構(gòu)相關(guān)。PTW是嵌段結(jié)構(gòu)，在合金體系中靠含有環(huán)氧基團(tuán)和不同相樹脂產(chǎn)生反應(yīng)，PTW的柔性分子鏈呈局部聚集，增韌效率高；MBS是核殼結(jié)構(gòu)，橡膠相在合金體系中過于分散細(xì)微均勻，要達(dá)到一定富集程度，增韌效果才能發(fā)揮出來；POE- g- GMA是接枝結(jié)構(gòu)，含環(huán)氧基合金基團(tuán)過少，在合金體系中分散性不好，相容性也一般，因此很難產(chǎn)生明顯的增韌效果。

2.4PC/PBT合金材料的斷面形態(tài)分析

圖3是PC/PBT合金材料的沖擊試樣斷面的掃描電鏡照片。從圖3可以看出，試樣的沖擊斷面粗糙，都不平整，為典型的韌性斷裂，斷面還分布有很多細(xì)孔和顆粒屑，表明增韌劑在PC/PBT基材中都有一定程度的分布。比較后可以看出，（a）（b）圖中斷面孔隙均勻，孔隙較細(xì)密，（c）中孔隙少且分布不勻，說明PTW、MBS在基材中分布都很均勻，增韌效果較好，POE- g- GMA與基材相容不夠，增韌效果較差。

3　結(jié)論

（1）用PTW改性的PC/PBT共混合金材料的沖擊強(qiáng)度較高，當(dāng)PTW用量為10％時(shí)，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)55kJ/m2，用MBS改性的PC/PBT共混合金材料拉伸強(qiáng)度保持較好。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，合金材料的體系中PTW最好不超過8％，否則拉伸強(qiáng)度下降較多。

（2）三種增韌劑對(duì)PC、PBT共混合金材料都有一定的相容增韌作用；其中PTW、MBS均是PC/PBT共混合金材料的良好相容增韌劑，POE- g- GMA為不良相容劑，用量過大時(shí)會(huì)出現(xiàn)起皮現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

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·技術(shù)進(jìn)步·

Preparation and Modification of PC/PBT Alloy Material

LU Lei-lei，SHEN Cheng-ying，SONG Gong-pin，PAN Ying-jie
（Department of Chemical and Textile Engineering, Jiangyin Polytechnic College, Jiangyin 214405，China）

Abstract:PC/PBT alloy was blended respectively with elastomer POE- g- GMA，PTW and MBS by melting extrusion. The effects of content of toughening agents on the alloy mechanical properties. The fracture surface of the blends was analyzed by SEM. The results showed that with the amount of toughening agent increased，the tensile strength of the material decreased. And the alloy toughening effect by MBS，PTW was better，especially when the content of PTW was 10％，the notched impact can reach 55kJ/m2.

Key words:polycarbonate；polybutylene terephalate；alloy；toughening

作者簡(jiǎn)介：陸蕾蕾（1981-），女，碩士，從事藥物分析、有機(jī)合成的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作，15950123401，teddysoy@aliyun.com。

收稿日期：2015- 12- 12

中圖分類號(hào)：TQ465.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）02- 0038- 03

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.011