聚烯烴彈性體增韌改性聚碳酸酯的研究

第34卷第1期塑料工業(yè)2006年1月CHINA PLASTICS INDUSTRY聚烯烴彈性體增韌改性聚碳酸酯的研究劉曉洪，席利紅(武漢科技學(xué)院紡織與材料學(xué)院，湖北武漢430073)摘要:用四種聚烯烴彈性體對聚碳酸酯(PC)進(jìn)行了增韌改性。探討了不同種類(lèi)和用量的增韌劑對聚合物共混物力學(xué)性能的影響。結果表明，EVA 的加入使共混物韌性改善最明顯，當其用量為15%時(shí)，材料的缺口沖擊強度提高至38.7 kJ/m',為純PC的25倍，但材料的拉伸強度急劇下降。P0E-g MAH對PC的增韌效果儀次于EVA，但共混物的拉伸強度降低程度比EVA小，且共混物的斷裂伸長(cháng)率提高很多。其它兩種共混體系PC/EAA、PC/LDPE-gMAH 的性能介于EVA和POE-g-MAH之間。綜合考慮材料的各種機械性能，添加20%的POE-g-MAH的PC共混物的性能較佳。關(guān)鍵詞:聚烯烴彈性體;聚碳酸酯;共混;增韌劑;力學(xué)性能中圖分類(lèi)號: TQ323.4*1文獻標識碼: A文章編號: 1005 - 5770(2006)01 - 009- 03Study on Toughening Modification of Polycarbonate by POELIU Xiao-hong，XI Li-hong(College of Textiles and Materials, Wuhan Institute of Sei. and Tech, Wuhan 430073，China)Abstract: Polycarbonate (PC) was modified with four varieties of polyolefin elastomer. The effects of the varn-ety and content of toughening agents on the mechanical properties of PC were discussed.The results showed the im-pact strength of the blend increased markedly with the addition of EVA. When the content of EVA was 15%，theimpact strength of the modified PC was up to 38.7 kJ/m2, being 25 times of that of pure PC，while the tensilestrength decreased rapidly . The toughening efeet of POE-g- MAH on PC was second to EVA, but the decrease of thetensile strength of the blend was lower than that of the blend by EVA，the elongation at break of the blend by POE-g-MAH increased obviously . The mechanical properties of PC/EAA and PC/LLDPE-g-MAH were between those ofPC/EVA and PC/P0E-g-MAH. As a whole, the mechanical properties of PC/POE-g MAH，in which the contentof P0E-g-MAH was 20%，were better.Keywords: Polyolefin Elastomer; PC; Blend ; Toughening Agent; Mechanical Properties聚碳酸酯(PC) 作為一種熱塑性工程塑料，具1實(shí)驗部分有優(yōu)良的綜合性能，其產(chǎn)量?jì)H次于尼龍，廣泛應用于1.1 主要原料筆記本電腦、手機、光學(xué)媒體、汽車(chē)、安全玻璃、燈PC:熔體質(zhì)量流動(dòng)速率( MFR) 53.16 g/10 min,具等領(lǐng)域。與尼龍和熱塑性聚酯相比，PC 的韌性市售;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA): MFR 147.6盡管很好2}，但在某些情況下，尤其是截面厚度較大.g/10 min, VA的質(zhì)量分數為28%，市售;乙烯-丙和溫度較低時(shí)，它對缺口仍舊很敏感[3]，因而有必要烯酸共聚物(EAA): MFR 6.17 g/10 min,市售;線(xiàn)加以改性，以達到某些應用所要求的韌性。彈性體共型低密度聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物(LLDPE-g-混增韌是最有效的提高工程塑料韌性的方法”，其中MAH): MC218， MFR 0.13 g/l0 min，寧波新材料股采用聚烯烴增韌劑對PC進(jìn)行增韌可提高其低溫韌份有限公司;聚烯烴接枝馬來(lái)酸酐共聚物( POE-g-性，同時(shí)又能降低對水的敏感度。MAH):N410，MFR1.48g/10min，寧波新材料股份考慮到PC和聚烯烴增韌劑之間的相容性等因有限公司。素，本實(shí)驗選用了4種不同的增韌劑，研究了增韌劑1.2 主要儀器與設備的種類(lèi)和用量對PC力學(xué)性能的影響。中國煤化工，上海精宏實(shí)驗設備.YHCNMHG作者簡(jiǎn)介:劉曉洪，男，1968 年生，副教授，研究方向為高分子材料的改性、復合及其功能化，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文近30篇。wistxhl @ sohu. com●10塑料工業(yè)2006年有限公司;高速混合機: SHR型，張家港市聯(lián)達機械為缺口沖擊強度的提高。廠(chǎng);雙螺桿擠出機: SHJ-20型，南京杰恩特機電有限共混物中P0E-g-MAH的質(zhì)量分數達到20%時(shí)，公司;注塑機:HCF100-W3型，寧波明和機械制造對PC的增韌效果也較好。原因是馬來(lái)酸酐接枝POE有限公司;擺錘沖擊試驗機: CBL-22J 型，長(cháng)春第二極大地提高了兩者的相容能力，所以共混物表現出優(yōu)試驗機有限責任公司;電子萬(wàn)能試驗機: WD-10D良的抗沖出性能。型，長(cháng)春第二試驗機有限責任公司;熔體流動(dòng)速率.共混物PC/EAA和PC/LLDPE-g-MAH的缺口沖擊儀:XNR-400A型，長(cháng)春第二試驗機有限貴任公司。強度都是在增韌劑的質(zhì)量分數為15% 時(shí)達到最大值，1.3試樣 制備沖擊韌性提高了9倍之多;用量超過(guò)15%后，沖擊將干燥PC和增韌劑按- -定比例在高速混合機中強度又開(kāi)始下降。進(jìn)一步分析可發(fā)現EAA對PC的增混合均勻后，用雙螺桿擠出機熔融共混并造粒，粒料韌要敏感一些;而LDPE-g-MAH較緩和?？偟膩?lái)講在60 C下真空干燥12 h,干燥后的物料用注塑機注EAA對PC的增韌效果要好于LLDPE-g-MAH。塑成標準試樣，其工藝流程如下:4種共混物中，沖擊強度最大的是PC/EVA.其PC+增韌劑→混合一濟出造?！Ａ细杀问荘C/P0E-g-MAH，說(shuō)明EVA的增韌效果較其它3注射成型-試樣:種好。2.2增韌劑種類(lèi)及用量對PC拉伸強度的影響1.4性能測試拉伸強度及斷裂伸長(cháng)率:按CB/T 1040- -1992測表2是不同用量的EVA、EAA、LLDPE-g-MAH 和定，測試速度為50 mm/min;缺口沖擊強度:按CB/P0E-g-MAIH對PC拉伸強度的影響。由表2可看出，4T 1043--1993測定，帶缺口標準小樣條尺寸為50 mm種增韌劑的加人都會(huì )使PC的拉伸強度降低;但由于4種增韌劑的種類(lèi)和結構不同，所以下降幅度不同，x10mmx4mm。下降幅度最大的是EVA,其次是P0E-g-MAH和EAA,2結果與討論下降幅度最小的是LLDPE-g- MAH。2.1增韌劑種類(lèi)及用量對PC沖擊強度的影響表2增韌劑種類(lèi)及用量對PC拉伸強度的影響表1是不同用量的EVA、EAA、LDPE-g-MAH和Tab 2 Efect of varieties and content of loughening agentPO0E-g-MAH對PC缺口沖擊強度的影響。由表1可看on tensilc strengh of PC出，4種增韌劑對PC的增韌效果非常明顯，說(shuō)明PC增塑劑種類(lèi)不同增塑劑用量的PC的控伸強度/MPa和增韌劑的配比適當時(shí)，可獲得沖擊性能良好的共混5%10% 15% 20% 25 %EVA61.2 43.5 41.3 39.8 31.9 30.6物。EAA61.250.8 47.3 42.5 40.6 38 .6表1增韌劑種類(lèi)及用量對PC沖擊強度的影響LLDPE-g-MAH61.245.743.4Tab 1 Effects of varieties and content of toughening agentP0E-g-MAH61.2 48.5 43.8 40.4 39.6 35 .5on impact strength of PCPC/LLDPE-g-MAH共混物拉伸強度下降幅度最小0不同增塑劑用量的PC的沖擊強度/ kJ.m-2的原因是:LDPE本身就有較高的強度;此外，5%10%15%20%25%1.23.6 34.5 38.7 32.2 28.6LDPE-g-MAH與PC有相對較好的界面相容性，在拉EA1.511.2伸時(shí)分散相不易與連續相剝離，所以拉伸強度高。加.4.POE-g-MAH15.4 18.4 27.6 24.5人15%的LLDPE-g-MAH， 共混體系的拉伸強度下降最少。共混物的缺口沖擊強度隨EVA用量的增加是先2.3增韌劑種類(lèi)及用量對PC斷裂伸長(cháng)率的影響增后降，在EVA的質(zhì)量分數為15%時(shí)，達到最大，表3是不同用量的EVA、EAA、LLDPE-g-MAH 和是純PC的25倍。共混物沖擊強度迅速提高的原因主POEg-MAH對PC斷裂伸長(cháng)率的影響。由表3可看要是EVA以溶劑化作用(增塑作用)機理對PC進(jìn)行出，EVA的加入對PC的斷裂伸長(cháng)率影響不大;其它改性，當共混體系受到?jīng)_擊時(shí)，彈性體粒子會(huì )引起周3種中國煤化工裂伸長(cháng)率得到了-定圍應力集中，誘發(fā)大量的銀紋和剪切帶，且剪切帶所程度MHCNMHG;是POE-g-MAH， 其次占的比例較高，大量的銀紋和剪切帶的產(chǎn)生和發(fā)展需是LLDrE-g-MAH，取口定LAA。要消耗大量能量，通過(guò)共混物內外的形變較好地吸收隨著(zhù)這3種增韌劑用量的增加，PC的斷裂伸長(cháng)沖擊能，從而防止了材料的脆性斷裂，宏觀(guān)上則表現率也增加;當P0E-g-MAH的用量為25%時(shí)，共混體第34卷第1期劉曉洪等:聚烯烴彈性體增韌改性聚碳酸酯的研究11系的斷裂伸長(cháng)率是純PC的十兒倍。率都有影響，使PC的拉伸強度下降最明顯的是表3增韌劑種類(lèi)及用量對PC斷裂伸長(cháng)率的影響EVA，使PC的斷裂伸長(cháng)率提高最明顯的是P0E-g-Tab 3 Efe of varieties and corulent of toughening agentMAH。on elongation al break of PC3)綜合考慮共混物的幾種力學(xué)性能，選用20%增塑劑種類(lèi)不同增塑劑用址的PC的斷裂伸長(cháng)率/%的POE-g-MAH增韌劑，PC共混物的綜合機械性能較5%10%15%20% 25 %EVA251381511718好。EAA95325496 624 807參考文獻LDPE-g-MAH35365578 758 11241趙德仁， 張慰盛，高聚物合成工藝學(xué)(第二版).北京:POE-g-MAH66394化學(xué)工業(yè)出版杜，19992汪菊英，陳福林，曹有名.塑料工業(yè)，2005, 33 (2): 43結論1) 4種增韌劑對PC均具有很好的增韌效果，其張克惠，張廣成，焦劍、塑料材料學(xué).西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000中EVA的加人使共混物的缺口沖擊強度顯著(zhù)提高，4李仙會(huì )，陳正南，陳瑞珠.工程塑料應用，2001, 31 (2):其次是P0E-g-MAH增韌劑。22)4種增韌劑對共混物的拉伸強度和斷裂伸長(cháng)(本文于2005 - 10- 19收到)GE的Tufel牌有機硅橡膠產(chǎn)品幫助保健產(chǎn)品供應商提高為病人輸液或輸藥的精度當今保健產(chǎn)品供應商關(guān)注的重點(diǎn)之一就是減少醫療失誤。而這會(huì )使管壁受到相當大的彎曲 應力。管道有可能會(huì )永久變他們的努力涉及多個(gè)方面，包括提高為病人輸液或輸藥的精形， 從而改變流速。而差異應力還可能導致管壁破裂。CE的度。與此同時(shí)，供應商們還希望找到辦法來(lái)控制不斷攀升的Tufel II有機硅橡膠具有以下特性，可以解決這些問(wèn)題:成本。作為GE-高新材料集團下屬的有機硅部最新推出了兩*出色的彈性記憶性能和回彈性-一意味脊該材料能夠個(gè)系列的生物相容有機硅橡膠產(chǎn)品，將這些產(chǎn)品用于擠出成承受反復的撓曲變形型管道不僅可幫助提高輸液的穩定性和精確性，而且由于降*低滯后性一 意味著(zhù)當彈性體受力變形然后又回復到低了制造成本并延長(cháng)了設備壽命，還具備節約成本的潛力。初始形態(tài)時(shí)，彈性勢能的損失極小GE的Tufel1有機硅橡膠是-種可直接使用的單組分鉑硫化有*無(wú)需二次硫化即可獲得非常低的壓縮形變一-可延長(cháng)機硅橡膠，在管道應用(如導管和IV管線(xiàn))中具有成本和性泵的壽命并可省去二次硫化加工，因此可降低管道制造成本能優(yōu)勢。GE的Tufelm有機硅橡膠是--種雙組分鉑硫化有機硅GE的Tufel I牌產(chǎn)品還有很多其他優(yōu)點(diǎn)，首先是不需要橡膠，用于蠕動(dòng)泵管道時(shí)具有出色的回彈性，低壓縮形變性二次硫化就可達到很低的壓縮形變。這一特性使設計師可以能，并具有提高流量精度所必須具備的低滯后性。將此材料用于各種密封應用中。其次是硫化過(guò)程中無(wú)需使用帶GETufelII有機硅橡膠管道的蠕動(dòng)泵不僅可使保健產(chǎn)過(guò)氧化物，從而不會(huì )產(chǎn)生可影響空氣質(zhì)量或進(jìn)人液體或藥物品供應商和病人受益，還可用在制藥業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)中提高產(chǎn)品精中的揮發(fā)性有機化合物(VOC)。不僅如此，該材料還具有生度。藥晶制造商還使用TufelI有機硅橡膠擠壓成型的管道、物相容性和情性，其成分符合FDA 21 CFR 177 .2600關(guān)于間接墊圈和密封墊，它們不僅具有單組分系統易加工的優(yōu)勢，同食品接觸的規定。此外，它還能承受滅菌時(shí)的高溫。時(shí)還可保留鉑硫化有機硅橡膠的生物相容性。GE的TufelI有機硅橡膠優(yōu)化了加工過(guò)程，使生產(chǎn)周期縮短GE-高新材料集團有機硅部的全球保健市場(chǎng)經(jīng)理EricGE的Tufel1有機硅橡膠采用了獲得專(zhuān)利的Addisil催化劑Lufig說(shuō):“為病人輸送關(guān)鍵藥物和營(yíng)養的蝸動(dòng)泵必須使用經(jīng)技術(shù)，無(wú)需混合或其他質(zhì)量測試即可直接使用。由于省去了這過(guò)反復壓縮也不會(huì )變形的高性能管道，高彈性Tufel II有機硅些步驟，所以GE的Tufel I可將制造成本降低達一成。此外，橡膠管道不僅能夠精確地輸液和輸藥，而且其壽命是其他同該材料在高溫擠出爐中的硫化速度非?？?，并且在室溫下的類(lèi)材料管道的兩倍，因此可以節約成本?！北４嫫诳砷L(cháng)達3月。GE的Tufel1I有機硅橡膠可以提高蟮動(dòng)泵管道的性能中國煤化工fel m合成橡膠產(chǎn)品一樣，螨動(dòng)泵(如定量輸液泵、腸道泵和攜帶式泵)使用旋轉在硫iYHC NMH G過(guò)氧化物。它的成分符合的輥子壓迫彈性管逍來(lái)產(chǎn)生加壓的液流。它們可提供精確且FDA 21 CFR 177. 2600關(guān)于間接食品接觸的規定，叮使用蒸汽、可重復的流速，以便精確計量和給藥。伽馬射線(xiàn)和EtO進(jìn)行滅菌。為了在人口端產(chǎn)生適當的真空，必須將泵管道完全壓縮，典型應用包括:藥物管道、流體輸送管道、墊圈和密封墊。