PC/PBT合金材料的制备与改性

陆蕾蕾，沈澄英，宋功品，潘英杰（江阴职业技术学院，江苏江阴214405）



PC/PBT合金材料的制备与改性

陆蕾蕾，沈澄英，宋功品，潘英杰
（江阴职业技术学院，江苏江阴214405）

摘要：分别采用POE- g- GMA、PTW、MBS相容增韧剂，通过熔融共混挤出，对PC/PBT合金材料进行相容增韧改性，研究增韧剂的用量对PC/PBT合金材料力学性能的影响，并通过SEM电镜照片分析了共混物的断面形态。结果表明，随增韧剂用量的增加，材料拉伸强度降低。PTW、MBS对合金的增韧效果较好，尤其PTW用量为10wt％时，其缺口冲击可达到55kJ/m2。

关键词：聚碳酸酯；聚对苯二甲酸丁二酯；合金；增韧

PC（聚碳酸酯）和PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）属工程塑料，均是汽车塑料中的大宗品种，其共混物合金性能优异，更是近年来受市场关注的复合材料之一。

PC属于无定型材料，薄制品韧性好[1]，PBT则属于半结晶材料，由于其含有晶区，提高了其抗化学品腐蚀的能力[2]，两者共混后的性能其实质就是取长补短。PC/ PBT合金具有优良的加工流动性、抗低温冲击性能、良好的耐化学试剂性和耐候性，但由于原料的特性，此合金共混时可能存在酯交换反应、相容性等问题[3]。改性塑料是指在聚合物（树脂）中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，从而赋予其某种性能（机械加工性能）或使其某种性能获得改善，如增韧、增强、增塑、阻燃等。本实验选取POE- g- GMA、PTW、MBS相容增韧剂，对PC/PBT合金材料进行相容增韧改性，并对制备得到的样条性能进行检测分析。

1　实验部分

1.1实验原料

PBT：对苯二甲酸丁二醇酯（特性粘性1.0dL/g，营口康辉石化有限公司）；PC：2805（德国拜尔材料科技公司）；PTW：乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物（美国杜邦有限公司）；MBS：2620（日本吴羽材料公司）；POE- g- GMA：2806（苏州博瑞达高分子材料有限公司）；NaH2PO4：磷酸二氢钠；抗氧剂168（汽巴化学有限公司）；抗氧剂1010（汽巴化学有限公司）；其它加工助剂，市售。

1.2主要设备及仪器

高速混合机（SHR- 5，张家港创新机械有限公司）；同向双螺杆挤出机（SJSH- 30，石家庄星硕机械有限公司）；注塑机（SZ- 800，张家港神舟机械有限公司）；万能拉伸试验机（WDT- 11，河北金建检测设备有限公司）；悬臂梁冲击试验机（XJU- 5.5，河北金建检测设备有限公司）。

1.3试样制备

将PC、PBT在120℃下干燥2h，PC/PBT共混树脂（混合配比为60∶40）与增韧剂POE- g- GMA、PTW、MBS按不同质量比混合后，加入双螺杆挤出机进行熔融混合，混合挤出温度为230℃～240℃，主机转速为300～350r/min，挤出样条在空气中冷却后切粒。将挤出并切粒所得颗粒样品在120℃烘干2h，然后通过注塑机注塑成型，制成标准试验样条，注塑温度250℃～260℃，注塑压力80MPa。所有样条在进行各项测试分析前，先在室温密封环境下放置24h以上。

1.4分析测试

拉伸性能的测试：按ISO527/2标准测试，拉伸速率20mm/min；悬臂梁缺口冲击强度的测试：按ISO180测试；冲击断面微观形态：用上海电子光学技术研究所DXS- 10型扫描电子显微镜观察冲击断口形貌，取冲击试样的断面，喷金制样。

2　结果与讨论

2.1相容增韧剂对PC/PBT合金材料加工特性的影响

PC和PBT共混合金是典型的非晶-结晶体系。文献资料表明，PC与PBT共混物呈现部分相容特性[4-5]，配比在6/4～8/2之间性能优越。实验中选用PC∶PBT为6∶4共混物为树脂基料。相容增韧剂对共混合金的性能和加工性比较重要，选用了POE- g- GMA、PTW、MBS三种相容增韧剂对合金材料进行改性。当增韧剂用量为10％时，观察挤出机的主机电流变化，见表1。拉条外观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的增韧合金体系相容性好，含POE- g- GMA的体系相容性一般。含PTW的增韧合金主机电流较小，可能是由于PTW本身的强度较低造成的，拉条偶尔出现粗细变化，表明PTW对合金材料的流动性影响较大，可能是PTW中含有的环氧基团与树脂分子产生作用的结果。

2.2相容增韧剂对合金材料拉伸强度的影响

图1是含不同相容增韧剂的PC/PBT合金材料的拉伸强度。从图1可以看出，随着增韧剂用量的增加，合金材料拉伸强度呈下降趋势，基本呈比例趋势，这是由于增韧剂体系比基体树脂弹性模量低的缘故。增韧剂中MBS是核壳结构，橡胶成分可以在基材树脂中被分散得很均匀细微，而PTW和POE- g- GMA是嵌段和接枝聚合物，分子结构相似，增韧是靠分子中环氧基团与基材树脂产生作用，分散不够细微，因此含MBS的合金材料的拉伸强度要高于含PTW和POE- g- GMA的合金材料。其中POE- g- GMA的合金材料拉伸强度随含量增加下降较多，可能是相容性不良造成的。

2.3复合相容增韧剂对合金材料冲击韧性的影响

图2是含不同增韧剂的PC/PBT合金材料的缺口冲击强度。随着增韧剂用量增大，合金材料的缺口冲击强度显著增加。其中增加幅度是PTW＞MBS＞POE- g- GMA。当PTW用量达10％时，材料缺口冲击强度达55kJ/m2，材料已接近超韧级（60kJ/m2）。不同增韧剂的增韧效果与分子结构相关。PTW是嵌段结构，在合金体系中靠含有环氧基团和不同相树脂产生反应，PTW的柔性分子链呈局部聚集，增韧效率高；MBS是核壳结构，橡胶相在合金体系中过于分散细微均匀，要达到一定富集程度，增韧效果才能发挥出来；POE- g- GMA是接枝结构，含环氧基合金基团过少，在合金体系中分散性不好，相容性也一般，因此很难产生明显的增韧效果。

2.4PC/PBT合金材料的断面形态分析

图3是PC/PBT合金材料的冲击试样断面的扫描电镜照片。从图3可以看出，试样的冲击断面粗糙，都不平整，为典型的韧性断裂，断面还分布有很多细孔和颗粒屑，表明增韧剂在PC/PBT基材中都有一定程度的分布。比较后可以看出，（a）（b）图中断面孔隙均匀，孔隙较细密，（c）中孔隙少且分布不匀，说明PTW、MBS在基材中分布都很均匀，增韧效果较好，POE- g- GMA与基材相容不够，增韧效果较差。

3　结论

（1）用PTW改性的PC/PBT共混合金材料的冲击强度较高，当PTW用量为10％时，缺口冲击强度达55kJ/m2，用MBS改性的PC/PBT共混合金材料拉伸强度保持较好。实际应用时，合金材料的体系中PTW最好不超过8％，否则拉伸强度下降较多。

（2）三种增韧剂对PC、PBT共混合金材料都有一定的相容增韧作用；其中PTW、MBS均是PC/PBT共混合金材料的良好相容增韧剂，POE- g- GMA为不良相容剂，用量过大时会出现起皮现象。

参考文献

[1]李馥梅.聚碳酸酯合金[J].工程塑料应用，2000，28（1）：42- 45.

[2]金祖铨，吴念.聚碳酸酯树脂及应用[M].北京：化学工业出版社，2009:8.

[3]周海骏，王久芬.聚碳酸酯树脂及其合金的研究进展[J].华北工学院学报，2000，21（4）：334- 338.

[4]刘富栋，王海玲，李燕，等.新型增韧剂对PBT/PC合金增韧的研究[J].工程塑料应用，2011，39（8）：18- 20.

[5]姚君，薛东升，顾春辉，等.新型增韧剂增韧PC/PBT合金的研究[J].塑料工业，2008，36（1）：63- 65.

[6]刘春林，陈玲红，周如东，等.PC/PBT共混物的结晶行为研究[J].化工新型材料，2008，36（7）：63- 64，73.□

·技术进步·

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

作者简介：陆蕾蕾（1981-），女，硕士，从事药物分析、有机合成的理论和实验研究工作，15950123401，teddysoy@aliyun.com。

收稿日期：2015- 12- 12

中图分类号：TQ465.3

文献标识码：A

文章编号：1008- 553X（2016）02- 0038- 03

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