玻纤增强ABS高光泽材料的性能研究

玻纤增强ABS高光泽材料的性能研究*

粟多文1，徐伟2，高京1

(1.贵州凯科特材料有限公司，贵州贵阳550014；2.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007)

摘要：以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为主要原料，分别以PBT、PC、PMMA及相关相容剂为辅助原料，通过熔融共混的方法制备了几种高光玻纤增强ABS材料，研究了他们的力学性能、界面粘结的影响。结果表明：随玻纤质量分数的增加, 高光玻纤增强ABS材料的拉伸强度随之增加, 冲击强度，光泽度随之下降,但玻纤质量分数的变化对零件的光泽度的影响不是太大；界面相容剂的接枝率对玻纤增强ABS高光材料的力学性能有较大影响，一般来讲，接枝率高些，则力学性能好些。

关键词:高光玻纤增强ABS材料

中图分类号：TB 333文献标识码：A

基金项目：贵阳市技术创新项目(201408)。

作者简介：粟多文(1984-)，男，大学本科，主要从事聚合物改性研究。

收稿日期：2015-07-06

Research on the properties of high optical glass fiber reinforced ABS materials

SU Duowen，XU Wei，GAO Jing

Abstract:With acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) and glass fiber (GF) as the main raw material, and PBT, PC, PMMA and compatibilizer as auxiliary materials, several types of high optical fiber reinforced ABS composite were prepared through melt blending, then the influence of their mechanical properties and interfacial bond were explored. The results show that: with the increase of the mass fraction of the glass fiber, the tensile strength of high optical glass fiber reinforced ABS material increases, while its impact strength and glossiness decrease. However, the change of the gloss fiber glass’ mass fraction doesn’t have significant influence on the glossiness of the components. Moreover, the interfacial compatibilizer’s grafting ratio has great impact on the mechanical properties of the high light glass fiber reinforced ABS materials, generally, the higher is the grafting ratio, the better are the mechanical properties.

Keywords:high glaze；glass fiber reinforcement；ABS material

ABS树脂是五大合成树脂之一，它除具有良好的力学性能、热性能、耐化学药品性及电气性外，还具有易加工、产品尺寸稳定性好、表面光泽性佳、易与很多塑料材料形成合金等特点，目前广泛地应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。利用ABS材料易和其他塑料材料形成合金的特点[1-2]，人们就用它与其他材料进行共混，得到了种类繁多的各种合金，大大拓宽了ABS的应用渠道。

本文用PBT、PC、PMMA及相关相容剂为辅助原料，把它们分别处理后加入到以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为主要原料的体系中，与ABS形成塑料合金，制备了几种玻纤增强ABS高光材料，并研究了它们的相关性能和相容剂对体系的界面粘接影响[3-7]，为玻纤ABS的高光改性提供一定的数据参考。

1实验部分

1.1原料

ABS：121H 宁波LG甬兴化工有限公司

SMA：020 上海石化

长玻纤：无碱粗纱ER4305PM-2400重庆国际复合材料有限公司

PBT：122 中国石化仪征化纤

PC：122 奇美

PMMA：CM211 奇美

相容剂A：自制

使用前，ABS、SAM、PMMA、长玻纤、相容剂A在80℃条件下烘烤4h，PC在120℃条件下烘烤4h。

1.2主要仪器及设备

同向双螺杆混炼挤出造粒机: TSE-40A，南京瑞亚高聚物制备有限公司；

注塑机: CJ80M Z-NC II, 震德塑料机械有限公司;

液晶式摆锤冲击试验机：ZBC1400-B，MTS工业系统(中国)有限公司

微机控制电子万能试验机:CMT4204， MTS工业系统(中国)有限公司

扫描电子显微镜: KYKY-2800B, 北京中科科仪技术发展有限责任公司

表面光泽度测试仪：500MC，德国Erichsen公司

1.3样品制备及表征

将干燥后的ABS、SMA/相容剂A分别于PC、PBT、PMMA按一定质量配比(表1)在高速混合机中混合均匀, 然后在同向双螺杆挤出机上挤出造粒, 主机螺杆转速为200 r /min, 温度分别为205、210、215、220、225、230、235, 长玻纤从玻纤口加入。共混物粒料经干燥后, 在注塑机上制成符合ISO测试标准的样条；测试光泽度使用的是高光模具，对其进行蒸汽加热，蒸汽温度为130℃。

表1

配　方

将制得的哑铃形样条在微机控制电子万能试验机上进行拉伸与弯曲性能测试, 实验温度为23℃。冲击强度测试按ISO 180标准在摆锤冲击试验机上测试, 每组测试样条5根。拉伸样品经真空镀金后, 采用扫描电镜观察复合材料的拉伸断裂形貌。

2结果与讨论

2.1玻纤增强ABS高光材料的力学性能和光泽度

图1　玻纤含量对玻纤增强ABS 高光材料力学性能和光泽度的影响

采用SMA体系和相容剂A体系制备的玻纤ABS复合材料的力学性能如图1所示。从图中可以看出, SMA体系的拉伸强度随玻纤含量的增加而逐渐提高，冲击强度则呈下降趋势，相容剂A体系也有同样的趋势，而光泽度方面，虽然光泽度也随玻纤含量的增加而减低，但总体来说变化不大。与未处理的ABS复合材料相比, 相容剂和其他辅助原料的加入, 明显改善了ABS的力学性能和光泽度。

2.2玻纤增强ABS高光材料的微观形貌

硅烷偶联剂作为玻纤表面改性剂已被广泛研究[1- 2]，反应如图2(a)所示。SMA作为玻纤增强ABS复合材料的增容剂已广泛研究，它一方面与ABS中的SAN 相有良好的相容性[9]，同时SMA中的马来酸酐功能团与玻璃纤维上的亲水基团发生反应,如图2(b)所示。

图2　反应机理

图3为玻纤增强ABS高光材料拉伸断裂断面的SEM照片，从照片上可以看出，图3(a)断面上玻璃纤维与基体开裂现象与图3(b)相比较为严重, 界面分离明显, 存在大量的玻璃纤维拨脱, 基体与拨出玻璃纤维界面都比较光洁, 基本没有粘附树脂, 说明材料的界面结合性较差。而使用了相容剂A的材料虽样品断面仍出现大量玻璃纤维拨脱, 但基体与拨出玻璃纤维界面与图3(a)相比则比较粗糙，有粘附树脂出现。通过测试SMA020与相容剂A的马来酸酐接枝率，发现SMA的为4.21%，相容剂A的为7.38%，正是基于此接枝率的不同，再结合两者的扫描电镜照片，能解释加有相容剂A的材料的力学性能优于SMA020的性能。

图3　玻纤增强ABS高光材料的扫描电镜照片

3结论

随玻纤质量分数的增加, 玻纤增强ABS高光材料的拉伸强度随之增加, 冲击强度，光泽度随之下降,但玻纤质量分数的变化对零件的光泽度的影响不是太大。

界面相容剂的接枝率对玻纤增强ABS高光材料的力学性能有较大影响，一般来讲，接枝率高些，则力学性能好些。

参考文献

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