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合成技术及应用SYNTHETICTECHNOLOGYANDAPPLICATION第16卷第4期
Vol116 No14
研究论文
ABS/PC共混合金制备及性能研究
李 明,徐秀雯
(苏州大学材料工程学院,江苏苏州215021)
摘 要:制备了丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(ABS)接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA)。在
ABS/PC共混中接枝共聚物作为相容剂使用。考察MMA接枝度与MMA用量、引发剂用量及
热处理的关系。测定了共混合金的流动性能、玻璃化转变温度、抗冲性能和热变形温度,并与
ABS、PC及无相容剂的ABS/PC进行比较。关键词:ABS;聚碳酸酯;聚合物共混
中图分类号:TQ320.1 文献标识码:A 文章编号:10062334X(2001)0420004203
丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(ABS)具有良好的抗冲强度、拉伸强度和加工流动性,但热变形温度
较低。聚碳酸酯(PC)具有较好的耐热性、尺寸稳定性和良好机械性能,但加工流动性差、低温脆性和抗冲的缺口敏感性[1,2]。为了提高ABS和PC的综合性能,我们将ABS和PC共混,制成共混合金。两种完全相容的聚合物可以通过简单的机械共混形成均相的共混物。绝大多数聚合物相互不相容。通过简单共混得到的共混物由于界面作用力小,内聚能大于分散能,产生相分离,造成共混物中分散相颗粒较大,其机械性能视分散相颗粒大小、界面粘结力差异很大。共混时加入相容剂可以提高界面粘结力,减少共混物中分散相粒子尺寸,从而提高材料性能。相容剂有两种:一种是物理型,其分子有两种结构,分别与两种聚合物相容,以增强界面粘结力;另一种是反应型,通过相容剂分子中基团与共混高聚物基团反应,形成化学键结合,以提高界面粘结力。
本文采用反应型相容剂,用带有活性基团的乙烯基单体与ABS形成接枝共聚物,使相容剂上基团在共混时与PC酯基反应,形成化学键。活性基团可以是羧基、酸酐和酯。我们发现,羧基和酸酐在高温挤出温度下变色,使相容剂带有黄褐色,影响共混合金的色泽。故选择酯基单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为接枝单体,与ABS反应制成反应性相容剂。
1 实 验
Ξ
111 原料及仪器
ABS:奇美公司757型;PC:日本出光IR2200型;MMA:化学纯;其余均为分析纯。
熔体流动速率仪:UPXRZ2400C型,吉林大学科教仪器厂。
单螺杆挤出机:CHINJYUEMachineryCo.Lim。DSC27型差动热量仪:美国PE公司。
富立叶变换红外光谱仪:a2AlphaCentauri,美国Mattson公司。112 相容剂制备
将ABS树脂、MMA、引发剂过氧化二异丙苯(DCPO)等按一定比例在高速混合机混合5min,单螺杆挤出机中反应挤出,冷却造粒,得到共混合金树脂。
113 共混合金制备
将ABS、PC、相容剂高速混合、干燥,在单螺杆机造粒。114 样品制备
将共混合金树脂干燥,在SZ2100/80型塑料注射成型机制出拉伸、冲击、热变形温度试样。
Ξ收稿日期:2001207213
作者简介:李明(19452),浙江宁波人,副教授,从事聚合物改性研究工作,发表论文近20篇。
第4期李明,等:ABS/PC共混合金制备及性能研究5
115 性能测试2915%,说明有相当数量的MMA或形成均聚物或未
抗冲性能在IZODUJ24型冲击试验机按GB1843280测试。拉伸强度在XLL2250拉伸试验机按GB/T1040292法测试,拉伸速率20mm/min。热变形
反应。
21112 引发剂用量对接枝度影响
引发剂用量对接枝度的影响见图4,图5。
温度在RW22型热变形试验仪按GB1634279测试,最大弯曲正应力1815kg/cm。
2 结果与讨论
211 接枝度表征
接枝度用红外光谱(IR)表征,将接枝物溶于氯仿,加乙醇使接枝物与未接枝ABS析出,均聚物PM2MA和反应单体溶于乙醇中[3]重复沉析二次后将沉析物干燥,供IR测试。IR光谱中1733cm-1为羰基特征吸收峰,2237cm为ABS中腈基的特征吸收峰。配制系统的ABS/PMMA氯仿溶液,在KBr盐板上涂膜,制得IR检测样品,以PMMA百分含量为横坐标,2237cm-1谱带峰高与2237cm-1谱带峰高之比R为纵坐标,得工作曲线(见图1)。若样品有1733cm-1吸收峰,则表示MMA已接到ABS上。根据其比值R大小可以从工作曲线得到接枝度(MMA/ABS,wt%)。
-1
图3 MMA用量对接枝效率(%)的影响
图4 引发剂用量对接枝度的影响
图1 R与接枝物中MMA含量工作曲线
21111 MMA用量对接枝度的影响
图5 引发剂用量对接枝效率的影响
不同MMA用量的接枝度见图2、图3。
由图4、图5可以看出,当MMA/ABS为4%
(wt%),引发剂用量增加,接枝度及接枝效率均上升,但引发剂用量过多,体系中残留物也多,对制品性能有不良影响。21113 热处理对接枝度的影响
将样品经螺杆挤出造粒后,放在烘箱中100℃下热处理1h,以考察对接枝率的影响(见图6)。由图6可以看出,经热处理后接枝度均有提高,这是体系固相接枝反应的结果。但提高的相对值随MMA用量增加而下。MMA用量小,热处理效果明显。212 ABS/PC共混物合金机械性能
将ABS、PC、1#相容剂(接枝度217%)按表1配
图2 MMA/ABS用量对接枝度的影响
图2、图3可以看出随MMA用量增加,接枝度
提高,但MMA用量超过6%以后,接枝度变化不大,接枝效率在4%时最高,达4015%,到8%急减到
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合成技术及应用第16卷
比,有的性能比任一组分都优,如抗拉强度;大多数指标在两组分之间,如冲击强度、热变形温度。共混合金改善了ABS的热形变温度,也改善了PC的抗冲性能,与无相容剂的ABS/PC共混物相比,所有性能都得到明显提高。相容剂加入量增加,性能略有改善,但变化不大。因此,相容剂用量3%就可以明显改善共混合金的机械性能。
图6 热处理对接枝度的影响
方混合后干燥,在单螺杆机共混挤出造粒,共混温
度:1区200℃、2区220℃、3区240℃、4区232℃、出口230℃。
表1 共混合金配比
样品
B1B2B3B4B5B6
ABS1000676170
PC/10030303030
1#相容剂//369/
图7 ABS、PC、接枝共聚物增容的ABS/PCDSC图
表3 共混合金的拉伸性能
样品
B1B2
g/10minB52312
B3B4B5B6
拉伸强度
/MPa42163616154711471443195
冲击强度(kg2cm/cm)缺口
22154199136144519831
热形变温度
/℃96151401510115102151029615
无缺口不断裂
1017726123291303017022105
21211 熔融指数MI
不同样品的熔融指数见表2。
表2 共混合金的熔融指数MI
样品
MI
B11419
B2517
B31817
B42115
注:MI测试条件为温度220℃,负荷10kg。
由表2可以看出,PC流动性最差,ABS较好。
加入相容剂后,共混合金的流动性能大幅度提高,随着相容剂用量增加,MI增大。相容剂的加入能改善共混物的流动性。21212 玻璃化温度Tg
将ABS(B1)、PC(B2)和共混合金B3用DSC法测定Tg,测得的结果见图7。
在共混体系中,Tg与组分的相容性有关。完全相容的体系,共混物只有一个Tg,数值介于两组分之间。完全不相容的体系,由于内部存在两相,有两个Tg。试样B3测定结果表明,体系存在二个Tg。共混后ABS的Tg有所上升,PC的Tg有所下降。这种变化越大,相容剂效果越好[4]。21213 力学性能
共混合金的力学性能见表3所示。由表3可以看出,加有相容剂的ABS/PC共混合金与ABS、PC相
3 结 论
a.ABS熔融接枝MMA可制得接枝共聚物。MMA的接枝度随MMA用量增加而上升,MMA用量
高于6%以后,接枝度变化不大,接枝效率下降。引
发剂DCPO用量增加MMA,接枝度上升,熔融接枝后热处理,接枝度有所上升。
b.ABS/PC共混,用ABS接枝MMA作相容剂,共混合金的流动性能提高。共混物中两相的Tg均向平均值移动。共混合金ABS、PC的抗拉性能,与PC相比,抗冲性能明显提高;与ABS相比,热形变温度上升。
c.采用相容剂的ABS/PC共混合金与不用相容剂的ABS/PC相比,抗冲、抗拉,热变形明显改善,相容剂量过高,对共混合金性能影响不明显。
(下转第26页)
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合成技术及应用第16卷
艺难度较大,所以该共混胶的发展倾向是通过接枝或共混的方法先适当降低聚酰亚胺的熔融温度。重点之二是共混胶的韧性改良,虽然用橡胶(如丁腈橡胶)可以提高韧性,但橡胶的含量不能高,否则耐高温性能下降很快,所以相对来讲,该共混胶仍是脆性胶,耐冲击性能较差,有必要从提高组分本身的韧性出发,当然能够发现新的耐高温的橡胶来增韧也是可行的。
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Investigation&DevelopmentofPolyimideinHeat2resistantEpoxyAdhesiveSystem
QinChuan2xiang
(MaterialInstituteofSuzhouUniversity,Suzhou215021)
Abstract:Thispaperintroducedthesurveyofheat2resistantEpoxyadhesiveandPolyimideadhesive.Alsothein2vestigate&developmentPI/Epoxyblendingsystemhasbeenintroduced.
Keywords:adhesive;polyimide;epoxyresin;heat2resistantproperty
(上接第6页)
参考文献:
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StudyonPreparationandPropertiesofABS/PCBlend
LIMing,XUXiu2wen
(CollegeofMaterialEng.,SuzhouUniversity,Suzhou215021,China)
Abstract:ABS2g2MMAhasbeenpreparedandusedasacompatibilizerforABS/PCBlend.Theeffectofthecon2tentofMMA,intiatorandpostheatingonthegraftdegreeofMMAwasinvestigated.Theflowingproperty,glasstransitiontemperatureTg,impactstrengthandhotdeformationtemperatureofblendwastestedandcomparedwithABS,PCandABS/PCwithoutcompatibilizer.
Keywords:ABS;polycarbonate;polymerblend
