高密度聚乙烯接枝马来酸苷对聚碳酸酯增韧

邓爵安，郝源增

(广州市聚赛龙工程塑料有限公司， 广州市热塑性功能高分子复合材料重点实验室，广东　广州　510945)



高密度聚乙烯接枝马来酸苷对聚碳酸酯增韧

邓爵安，郝源增

(广州市聚赛龙工程塑料有限公司， 广州市热塑性功能高分子复合材料重点实验室，广东广州510945)

为了进一步提升透明聚碳酸酯(PC)材料的应用性能，本文系统的研究了高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)增韧体系对透明聚碳酸酯材料的加工性能、物理力学性能以及光学性能的影响。试验结果表明，高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)可以在材料对材料透明性影响不大的情况下，有效提高透明聚碳酸酯材料的韧性，当其含量低于0.3%时材料具有较好的透明性和抗冲击韧性。

聚碳酸酯；增韧；透明材料

聚碳酸酯(PC)是五大工程塑料中用量仅次于尼龙的工程塑料品种，其具有高强度、高韧性、耐高温、高透明性等特点[1]。自从拜耳公司在1958年实现聚碳酸酯材料的工业化生产之后，该材料被广泛应用于电子电器、汽车制造、家用电器等行业。目前，聚碳酸酯材料的生产企业包括：拜耳、沙伯基础、三菱化学、LG化学等，其中国内的中石化三菱、浙江大风的聚碳酸酯生产线也在近两年实现了稳定产业化生产[2-3]。

聚碳酸酯的分子结构中含有大量的具有大位阻的双酚A结构，使得成型过程中分子链容易随熔体流向产生一定的取向，产生应力集中，使材料韧性降低。因此，通常需要对聚碳酸酯材料进行增韧改性，以提高材料的使用性能。常用的聚碳酸酯材料增韧剂包括：具有核-壳结构的聚丙烯酸酯(ACR)类增韧剂、有机硅类增韧剂等[4-5]。这些增韧体系可以显著的改善材料的冲击性能，但是对聚碳酸酯材料的透明性影响较大，因此。对透明材料的增韧体系进行研究具有重要的意义。

1　实验部分

1.1实验原料

聚碳酸酯(PC，牌号：PC2405)，德国拜耳新材料；高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)，阿科玛化学有限公司(马来酸苷含量0.6%～1%)。

1.2主要仪器和设备

STS-35平行双螺杆挤出机，科倍隆科亚(南京)机械有限公司；CJ80M3V注塑机，震德集团公司；WGT-S透光率雾度测试仪，上海精科；CMT6104万能试验机，深圳新三思材料检测有限公司；GT-7045-MD冲击试验机，高铁检测仪器有限公司。

1.3试样的制备

熔融挤出法制备透明阻燃聚碳酸酯材料：根据实验设计配方将聚碳酸酯树脂、阻燃剂、增韧剂及少量的加工助剂准确称量后，充分摇匀预混合后后通过同向平行双螺杆挤出机进行挤出，水冷、造粒。材料的物理力学性能、阻燃性能以及光学性能测试，按照ISO或者GB/T标准执行。

2　结果与讨论

2.1对材料加工性能的影响

图1　HDPE-g-MAH含量对材料流动性的影响

热塑性材料的熔体流动速率是影响材料注塑成型性能的关键因素，熔体流动速率越高，越适合制备制件结构复杂、光学性能要求高的制件。首先对比了高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)对聚碳酸酯材料的加工性能的影响，结果如图1所示。随着高密度聚乙烯接枝马来酸苷HDPE-g-MAH含量的提高材料的熔体流动速率降低，当高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)在复合材料中的含量达到0.6wt%时，材料熔体流动速率为10.5 g/10 min。这可能是由于，马来酸苷的高反应性使的聚碳酸酯链发生了扩链反应，使得材料的熔体流动性降低。

2.2对材料物理力学性能的影响

对比了复合材料中不同的高密度聚乙烯接枝马来酸苷含量对材料的物理力学性能的影响，结果如表1所示。研究结果表明，当聚碳酸酯材料中不添加任何增韧剂时材料的冲击强度低于理论值(60 kJ/cm2)，这是由于：一方面聚碳酸酯基材经过双螺杆挤出机的高温剪切之后发生了部分降解，使材料冲击性能降低；另外一方面，聚碳酸酯的刚性分子链在成型过程中的定向排列造成了材料中的应力残留，使材料对缺口敏感。当加入部分高密度聚乙烯接枝马来酸苷(0.1%～0.3%)后，材料的冲击性能得到显著提高。由于马来酸苷与聚碳酸酯之间的酯化反应，使高密度聚乙烯可以在聚碳酸酯基材中形成交联弹性“海岛”结构，这一结构能够有效的吸收材料的宏观冲击能量。高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)含量进一步提高(0.6%)，材料的冲击性能反而降低，这是可能由于马来酸苷与聚碳酸酯链之间的酯交换反应使材料分子量降低、冲击性能下降。为了进一步验证这一假设，采用马来酸苷接枝率较低的增韧剂(0.3%)进行了对比试验，结果表明，在同样的增韧剂添加量情况下，马来酸苷接枝率降低材料的冲击性能更高。

表1　HDPE-g-MAH对材料物理力学性能的影响

2.3对材料透光率的影响

对高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)增韧体系

对材料的光学性能的影响进行了研究，结果表明，材料的透光率随着增韧剂添加量的增加而降低，雾度随着增韧剂添加量的增加而升高。这是由于，聚碳酸酯与增韧剂的折光指数不同，聚碳酸酯连续相中的增韧剂微球会引起光线的折射和散射，引起材料的透光率降低、雾度提高。这也进一步说明了增韧剂在聚碳酸酯基材中海岛结构的性能。

图2　HDPE-g-MAH含量对材料透光率的影响

3　结　论

综合以上实验结果可以得出以下结论：

(1) 高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)会降低材料的熔体流动速率；

(2) 适当含量的高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)可以显著提升材料的抗冲击性能；

(3) 较低含量的高密度聚乙烯接枝马来酸苷(HDPE-g-MAH)对聚碳酸酯基材的透光率影响小，可以应用于对材料的韧性和光学性能要求较高的环境。

[1]高俊刚, 李源勋. 高分子材料[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000: 243.

[2]孙彦洁.国内外聚碳酸酯的生产状况比较分析[J]. 当代化工, 2008, 37(1):96-99.

[3]孙欲晓, 关俊超, 周占发. 聚碳酸酯生产及市场分析[J]. 塑料工业, 2010(8):1-3.

[4]李希俊,李凤红, 崔冬梅. MBS树脂增韧PC的研究[J]. 塑料工业, 2007(12):25-27.

[5]申景强,刘振华,诸泉,等.核壳型MBS增韧PC研究[J]. 工程塑料应用, 2012,40(2):16-18.

Transparent Polycarbonate Toughed by HDPE-g-MAH

DENGJue-an,HAOYuan-zeng

(Guangzhou Super Dragon Engineering Plastics Co., Ltd.,Key Laboratory of functional polymer material of Guangzhou, Guangdong Guangzhou 510945, China)

In ordering to enhance the application properties of the polycarbonate, the toughening effects of HDPE-g-MAH on polycarbonate composite were studied, by the comparison of MRF, mechanical properties and optical properties. A good balance between application properties and mechanical properties could be obtained by 0.3% load of HDPE-g-MAH.

polycarbonate; toughening; transparent material

O62

A

1001-9677(2016)03-0093-02