超韧PBT_PC共混物的研制
新型增容剂增容PC_PBT的研制及应用_李雄武
新型增容剂增容PC/PBT的研制及应用李雄武 邓如生 陈如意 吕国平(株洲时代新材料科技股份有限公司,株洲 421007)摘要 研究了丙烯酸酯与羧基双官能化的乙烯类弹性体(RC)对聚碳酸酯(PC)/聚对苯二甲酸丁二酯(PBT) (质量比为80 20)共混体系相容性和力学性能的影响,比较了RC与其它增容剂的增容效果。
结果表明,R C的加入改善了PC/PBT两相间的相容性;当RC的用量为5份时,PC/PBT的缺口冲击强度达到76.3kJ/m2,为纯PC/PBT的8.3倍;用RC增容PC/PBT制备的汽车门把手质量良好,已得到客户认可,该材料还可用于其它要求冲击强度高和耐腐蚀的汽车内外饰件。
关键词 增容剂 增韧 聚碳酸酯 聚对苯二甲酸丁二酯聚碳酸酯(PC)因具有良好的力学性能、电绝缘性能、尺寸稳定性及耐热性等优点而被广泛应用于电子电器、光学、医疗器械及汽车工业等诸多领域。
但是由于PC存在着熔体粘度高、加工流动性差、易应力开裂及不耐溶剂等缺点,从而限制了其进一步的实际应用。
聚对苯二甲酸丁二酯(PB T)是一种结晶速度较快的热塑性工程塑料,熔体流动性好,耐溶剂性优异,将PC和PBT共混改性,可以实现优势互补,从而使PC/PBT成为工业应用价值较高的共混物。
PC为非结晶聚合物,而PBT为结晶聚合物, PC/PB T属典型的非结晶与结晶聚合物共混体系,其界面粘合不良,冲击强度低。
为了得到高性能的PC/PB T共混物,很多学者对PC/PBT的增容剂进行了大量研究,如采用(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/ VAC)[1]、 核-壳 结构的丙烯酸酯类(ACR)[2]和聚乙烯接枝马来酸酐[3]等作为共混体系的增容剂(或抗冲改性剂),其中丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能化的乙烯类弹性体[4-5](如AX8900)在PC/PB T中的使用效果相对较好。
笔者采用丙烯酸酯与羧基双官能化的乙烯类弹性体(RC)作为增容剂,研究了其对PC/PBT性能的影响。
PBTPC共混体系的增韧的开题报告
PBTPC共混体系的增韧的开题报告摘要：PBTPC是指聚丁二烯-苯乙烯-三元共聚物/聚碳酸酯混合物，是一种广泛应用于工业领域的高性能复合材料。
然而，由于其硬度和脆性较高，其应用范围受到了一定限制。
因此，增韧PBTPC成为了目前的研究热点。
本报告将探讨PBTPC共混体系的增韧方法及其机理。
一、研究背景PBTPC是由聚丁二烯-苯乙烯-三元共聚物和聚碳酸酯混合而成的高性能复合材料。
它的优异性能如高强度、高刚性、高耐温、高耐腐蚀等，使其得到了广泛应用。
但是由于其硬度和脆性较高，受力时容易发生裂纹，成为了限制其应用的一个重要因素。
因此，研究PBTPC的增韧方法成为了当前的研究热点。
增韧PBTPC 是指在材料中添加适量的增韧剂，使其在保持原有性能的情况下，具有更好的韧性和抗冲击性，以扩大其应用范围。
二、研究进展目前，研究PBTPC共混体系的增韧方法主要有以下几种。
1. 引入弹性体相通过将聚丁二烯为主的弹性体相与硬脆的聚碳酸酯相进行共混，得到一种混相结构，从而增加材料的韧性，提高其抗冲击性。
研究表明，引入聚丁二烯为主的弹性体相可以显著改善PBTPC的韧性，同时维持其高强度和高刚性。
2. 引入高分子改性剂将一些高分子改性剂加入PBTPC材料中，可以增加材料的韧性和弯曲性。
研究表明，在PBTPC中添加一些环氧树脂、醋酸乙烯酯共聚物等高分子改性剂可以有效地提高其的抗冲击性。
3. 引入无机纳米材料纳米材料具有独特的表面特性和尺寸效应，可以显著地影响材料的力学性能。
将适量的无机纳米材料加入PBTPC共混体系中，可以改善其的韧性。
研究表明，添加合适量的纳米硅酸钠可以显著提高PBTPC的韧性和抗冲击性。
三、研究意义和展望如今，增韧PBTPC成为了当前材料科学研究领域的一个热点问题。
通过对PBTPC共混体系的增韧机理的研究，可以深入了解材料的力学特性，进一步改进材料的设计和性能。
未来，我们可以考虑通过研究新型增韧剂的开发和应用，进一步提高PBTPC的力学性能。
高性能PCPBT合金材料的制备
第48卷第7期2020年4月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.48No.7Apr.2020高性能PC /PBT 合金材料的制备廖永江,何晓东,蔡灯亮,翁 伟(中广核高新核材科技(苏州)有限公司,江苏 太仓 215400)摘 要:实验中选择7/3的PC /PBT 配比,无水磷酸二氢钠做为酯交换抑制剂,MBS 和功能树脂作为抗冲改性剂,双酚A双(二苯基磷酸酯)作为阻燃剂,PC-PBT 共聚物作为相容剂的玻璃纤维增强PC /PBT 材料㊂结果显示材料悬臂梁缺口冲击强度达到125J /m,拉伸强度达到135MPa,弯曲强度达到210MPa㊂耐高温性能优异,本实验样品热变形温度(HDT)可以达到126℃,能够满足需求㊂阻燃性能达到UL94V-0阻燃等级㊂关键词:PC;PBT;酯交换抑制剂;相容剂;玻璃纤维;抗冲改性剂 中图分类号:TB332 文献标志码:B文章编号:1001-9677(2020)07-0055-04第一作者:廖永江(1985-),男,工程师,主要从事复合高分子材料㊁功能高分子材料的开发㊂Preparation of PC /PBT Alloy with High PerformanceLIAO Yong -jiang ,HE Xiao -dong ,CAI Deng -liang ,WENG Wei(CGN-DELTA(Suzhou)New Materials R &D Co.,Ltd.,Jiangsu Taicang 215400,China)Abstract :7/3ratio of PC /PBT,anhydrous sodium dihydrogen phosphate as transesterification inhibitor,MBS and functional resin as impact modifier,bisphenol -A bis (diphenylphosphate)as flame retardant,PC -PBT copolymer as compatibilizer were selected as glass fiber reinforced PC /PBT materials.The results showed that the notched impact strength and tensile strength of material were 125J /m and 135MPa,respectively,high bending strength reached 210MPa,the heat deflection temperature (HDT)was 126℃,which can meet the demand.The flame retardant property achieved UL94V-0flame retardant grade.Key words :PC;PBT;transesterification inhibitor;compatibilizer;glass fiber;impact modifier聚碳酸酯/聚对苯二甲酸二丁酯(PC /PBT)合金材料广泛应用在保险杠,车门把手㊁防撞钢梁[1]等汽车部件以及电气电子和运动器材等领域㊂PC /PBT 是PC 与PBT 的共混材料,通常共混造料后,以粒料形状供应㊂PC 的优点是室温刚而韧,但高温的情况下,热变形严重,缺点是应力开裂,粘度大,耐化学性差㊂PBT 的优点是它的刚性不受温度的影响,变形小,具有极佳的耐化学性,缺点是热变形温度(HDT)低,只有60℃左右[2]㊂共混后的材料PC /PBT 合金保留了两者的优点,具有结晶材料PBT 的耐化学性及易于成型等特点,又兼备了非结晶材料PC 的韧性和尺寸稳定性,PC /PBT 具有PC 和PBT 二者的综合特性[3]㊂它的机械性能介于两者之间,抗高温变形对于大型外壳类材料具有重要的意义㊂PC /PBT 在低温-30℃时会变脆,为了使材料在低温下也具有较好的韧性,就要加入大量的增韧剂,此时材料的弯曲强度和HDT 都会下降明显㊂针对以上缺点,开发综合性能高的PC /PBT 合金主要技术路线是选用合适的树脂基材㊁酯交换抑制剂㊁相容剂和抗冲改性剂体系,加入玻璃纤维㊁抗氧剂㊁阻燃剂等其他加工助剂㊂1 实 验1.1 主要原料双酚A 型聚碳酸酯(PC ):L -1250Y,熔体流动速率(MFR)为12g /10min(300℃,1.2kg),Teijin;聚对笨二甲酸二丁酯(PBT):L2100,MFR 为20g /10min(235℃,21.6kg),仪征化纤;亚磷酸酯三本酯(TPPi)㊁无水磷酸二氢钠(AMSP)㊁焦磷酸二氢二钠(DSDP)和酸式焦磷酸钠(SAPP),中国医药集团上海化学试剂公司;受阻酚抗氧剂1010和亚磷酸酯抗氧剂168,IRGANOX,BASF;短切玻璃纤维(长度3mm,直径9~13μm,其表面经过硅烷偶联剂处理,303A),重庆国际复合㊂1.2 主要设备及仪器STS35MC 11同向双螺杆挤出机,科倍隆(南京)机械有限公司;SHR-10高速混合机,张家港白熊科美机械公司;UN90SM 注塑机,广东伊之密精密注压科技有限公司;TTDJ-50悬臂梁冲击试验机,苏州卓旭精密工业有限公司;TTDJ-400HB 维卡热变形测定机,苏州卓旭精密工业有限公司;CMT6104微机控制电子万能试验机,美特斯工业系统(中国)有限公司;RL -11B1熔融指数仪,上海思尔达科学仪器有限公司;RH-6033A UL94水平&垂直燃烧实验箱,深圳市思特科技有限公司㊂1.3 样品制备将一定量的PC 放在120℃烘箱中干燥4~6h,将一定量PBT 和玻璃纤维放置80℃进行干燥4~6h㊂将PC,PBT 等粒料和抗氧剂等粉料加入高速混合机混合均匀㊂双螺杆挤出造粒,各区加热温度分别为210℃㊁220℃㊁230℃㊁240℃㊁56 广 州 化 工2020年4月250℃㊁270℃㊁270℃㊁270℃㊁265℃㊁260℃㊂从主喂料斗加入预混合均匀的粒料和粉料,从侧喂料斗加入纤维㊂调控主㊁侧喂料速率以实现控制纤维在复合材料中的含量(挤出速率为400rpm,喂料速度280rpm)㊂将造出的粒料在110℃烘箱烘4~6h,随后进行注塑,制备所需要的样条(注塑温度240~260℃,注塑压力70~80MPa,模温为70℃)㊂1.4 性能测试拉伸性能㊁常温(23℃)低温(-30℃)悬臂梁冲击性能和弯曲性能的测定分别按ASTM D638㊁ASTM D256和ASTM D790执行,其中HDT按照ASTM D648,负荷为1.82MPa㊂燃烧性能按照UL94标准执行,厚度为1.5mm㊂MFR按ASTM D1238测试,温度250℃,负荷为5kg㊂2 结构与讨论2.1 PC/PBT配比对材料性能的影响PC具有突出的冲击性能㊁透明性和尺寸稳定性,优良力学性能㊁电绝缘性等优异性能[4],已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料㊂PC的分子量及其分布是影响PC热稳定性的主要因素,分子量越大,分布指数越小,低分子含量越低,则PC热稳定性越好[5]㊂PBT具有强度高㊁耐疲劳性㊁尺寸稳定㊁蠕变也小,耐热老化性,耐溶剂性等性能,是制造电子㊁电器零件的理想材料㊂根据注塑件的大小选择不同流动性的基础树脂,本实验选择MFR为12g/10min(300℃,1.2kg)的PC树脂和MFR为20g/10min(235℃,21.6kg)的PBT树脂㊂配方中控制PC/PBT配比,加入0.3phr抗氧剂1010㊁0.2phr抗氧剂168和0.5phr润滑剂,制成样条测试MFR,拉伸强度,缺口冲击强度和HDT,所得数据如表1所示㊂从表1中可以看出,随着PBT含量的增加,材料的MFR呈逐渐升高趋势,流动性能越来越好,拉伸强度㊁弯曲强度总体表现先下降后上升趋势但变化不大,缺口冲击强度和HDT呈下降趋势㊂对于常温冲击,PBT含量小于40phr时材料的冲击强度变化不大,但PBT含量超过40phr后冲击强度下降明显㊂混合体系更多地体现PC的特性,材料的力学性能就越好,这与李文强[6]研究工作相吻合㊂从而确定PC/PBT比例范围为6/4~8/2,以7/3进行进一步配方研究㊂表1 PC/PBT配比对材料性能影响Table1 Effect of PC/PBT ratio on material propertiesPC/PBT MFR/(g/10min)拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa缺口冲击度(23℃)/(J/m)HDT(1.82MPa)/℃9/1956904001308/21554882001207/32450831401006/429438290855/538458050824/648428148753/756488249682/8685283.545661/98055854065 2.2 酯交换抑制剂的选择对材料性能的影响PC/PBT含有大量的反应性酯基基团,在通过熔融共混法制备共混物的过程中,不同酯基之间容易发生酯交换反应,导致共混物从物理共混状态向嵌段共聚物转变,最终生成单相无规共聚物,每一次热历史都会导致产品性能劣化,酯交换反应严重影响材料性能㊂聚合物中残留的钛催化剂同样催化酯交换反应,在实验中,通常选用亚磷酸盐和磷酸等来与残留钛发生络合反应来抑制酯交换反应㊂本实验室中选用亚磷酸酯三本酯(TPPi)㊁无水磷酸二氢钠(AMSP)㊁焦磷酸二氢二钠(DSDP)和酸式焦磷酸钠(SAPP)作为抑制剂对PC/PBT共混物进行研究㊂表2 不同酯交换抑制剂对材料性能的影响Table2 Effect of different transesterification inhibitorson material properties酯交换抑制剂MFR/(g/10min)拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa缺口冲击强度(23℃)/(J/m)HDT(1.82MPa)/℃无245083140100 TPPi26528415598 AMSP165688190110 SAPP215587185109 DSDP185485170108配方中PC/PBT/酯交换抑制剂/抗氧剂/润滑剂=70/30/ 0.2/0.5/0.5phr,样品的性能测试结果如表2所示㊂分析表2中数据,除了TPPi,配方中加入酯交换抑制剂,拉伸强度㊁弯曲强度变化不大,但HDT和缺口冲击强度明显升高,其中加入AMSP常温缺口冲击强度和HDT最高,分别为190J/m和110℃,MFR值下降明显㊂主要是酯交换发生使得聚合物结构重排[7],使得分子不稳定,热稳定性能下降,同时破坏PBT结晶,也使得体系中PC相的玻璃化转变温度下降[8],所以酯交换抑制剂加入表现低的MFR值以及导致拉伸强度㊁弯曲强度㊁HDT和缺口冲击强度不同程度升高㊂酯交换抑制剂TPPi使得HDT降低,可能是其增塑作用[9],增大高聚物分子链的距离,降低分子链间相互作用使得分子链更容易活动,这一点也从MFR值的升高得到证明㊂综合性能AMSP表现最佳,以下选用AMSP继续进一步研究㊂2.3 抗冲改性剂的选择对材料性能的影响PC属于半韧性材料,PBT由于半结晶属于脆性材料,两者都对缺口敏感,若提高合金材料的韧性,抗冲改性剂选择至关重要,单一抗冲改性剂往往达不到全性能要求㊂本实验也旨在于探究出的PC/PBT合金材料既要有极好的常温及低温悬臂梁缺口冲击强度,又要不失纯PC/PBT材料的刚性及耐热性,典型的测试指标是弯曲强度和HDT㊂传统的抗冲改性是在配方中加入玻璃化转变温度较低的弹性体材料,如EVA㊁EPDM㊁POE或其马来酸酐接枝物,然而该类材料的加入会大大降低材料的刚性及耐热性㊂为了寻找到一种既能改善悬臂梁缺口冲击强度,又不会大幅降低拉伸强度㊁弯曲强度和HDT的抗冲改性剂体系,我们在上面结果上继续添加12phr抗冲改性剂,选用了苯乙烯共聚物ABS(A)㊁甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯MBS(B)㊁丙烯酸类ACR(C)和功能树脂(D),以及MBS和功能树脂复配(6phr B+6phr D)㊁ACR和功能树脂复配(6phr C+ 6phr D)进行比较㊂在图1a中,加了抗冲改性剂,HDT整体下降,这由于抗冲改性剂耐热性较差,从而使共混体系HDT下降[10],其中添加功能树脂以及MBS和功能树脂复配表现弯曲强度显著升高,HDT轻微下降,在6种抗冲剂体系显示高的弯曲强度和HDT㊂从图1b中看出,材料中添加不同抗冲改性剂,拉伸强度变化不大,但常温和低温缺口冲击强度变化很大,其第48卷第7期廖永江,等:高性能PC /PBT 合金材料的制备57 中两种复配抗冲改性剂表现高的冲击韧性,故选用复配的功能树脂和MBS 复配(B+D)进行下一步研究㊂图1 不同抗冲改性剂对材料弯曲强度和HDT(a)以及冲击强度和拉伸强度(b)的影响Fig.1 Effect of different impact modifiers on bending strength andHDT (a)and impact strength and tensile strength (b)2.4 玻璃纤维㊁阻燃剂添加及相容剂选择对材料性能的影响图2 不同相容剂对材料HDT㊁拉伸强度和弯曲强度(a)以及常温(23℃)㊁低温(-30℃)冲击强度(b)的影响Fig.2 Effect of different compatibilizers on HDT,tensile strengthand bending strength (a)and impact strength (b)at room temperature (23℃)and low temperature (-30℃)PC /PBT 合金材料的性能优劣与基体相容性有很大相关性,PC 与PBT 相容性不是很好,简单共混会发生相分离,评价这种相容性可以从相互作用参数解释,其值越小,表明相容性越好[6]㊂PC 和PBT 临界相互作用参数为0.025,不同配比的PC /PBT 相互作用参数都大于临界值,故PC 和PBT 部分相容,选择合适相容剂尤为重要㊂我们进一步添加3phr 相容剂,选择EMA-G -MAH(A)㊁POE -G -MAH(B)㊁EVA -G -MAH (C)㊁EBA-G-MAH(D)和PC /PBT 酯交换产物PC-PBT 共聚物(E)进行了性能比较㊂为了继续提高材料的拉伸强度㊁弯曲强度和HDT [11-12]以及阻燃性能,在实验中添加质量分数30%的玻璃纤维和10phr 双酚A 双(二苯基磷酸酯)(BDP)[13]㊂经测试,添加阻燃剂BDP,材料从UL94V-2达到V-0等级㊂从图2a 看出,拉伸强度㊁弯曲强度和HDT 都明显升高,这是由于玻璃纤维的添加增强了材料,也提高了材料的高温尺寸稳定性㊂其中添加PC -PBT 共聚物表现最大的HDT (126℃)㊁拉伸强度(137MPa)和弯曲强度(210MPa)㊂同时玻璃纤维的加入导致冲击强度下降(图2b),其中添加PC-PBT 共聚物表现最大常温和低温冲击强度,分别为129和100J /m㊂从试验可以确定,运用少量PC-PBT 共聚物作为相容剂,能高效的改善PC /PBT 的相容性㊂3 结 论(1)文章探究了PC /PBT 配比㊁不同酯交换抑制剂(TPPi㊁AMSP㊁DSDP㊁SAPP)㊁不同抗冲改性剂(ABS㊁MBS㊁ACR㊁功能树脂)和阻燃剂的添加㊁玻璃纤维的添加和不同相容剂(EMA-G -MAH㊁POE -G -MAH㊁EVA -G -MAH㊁EBA -G -MAH㊁PC-PBT 共聚物)对材料性能影响㊂其中PC /PBT =7/3,选用AMSP 酯交换抑制剂㊁MBS 和功能树脂的复配㊁PC-PBT 共聚物相容剂,材料综合性能最佳㊂(2)添加双酚A 双(二苯基磷酸酯)(BDP)阻燃剂,材料阻燃性能达到UL94V-0阻燃等级,符合阻燃要求㊂(3)添加玻璃纤维后,材料在悬臂梁缺口冲击强度达到125J /m 时,拉伸强度也达到135MPa,弯曲强度达到210MPa㊂材料表现优异的耐高温性能,本实验样品热变形温度(HDT)能达到126℃,能够满足汽车等领域需求㊂参考文献[1] 刘洲.PC /PBT 塑料后防撞梁的应用研究//中国汽车工程学会(China Society of Automotive Engineers).2018中国汽车工程学会年会论文集[C].中国汽车工程学会(China Society of Automotive Engineers):中国汽车工程学会,2018:3.[2] 赵利平,陈裕和,陈德根.汽车后视镜注射模设计[J].模具制造,2013,13(6):46-50.[3] 何伟壮.有机硅阻燃PBT 及其合金的制备与性能研究[D].杭州:杭州师范大学,2017.[4] 陈科,周文君,吕群,等.PC /聚硅氧烷体系的力学性能和阻燃性能[J].塑料,2010,39(6):92-96.[5] 杜振霞,饶国瑛,南爱玲.聚碳酸酯分子量及其分布㊁热稳定性研究[J].高分子材料科学与工程,2001(2):53-56.[6] 李文强.汽车用PC /PBT 合金材料性能的研究[D].上海:东华大学,2014.[7] 白绘宇,张勇,张隐西,等.酯交换反应稳定剂对PBT /PC 共混物性能和结构的影响[J].中国塑料,2004(3):23-26.[8] 艾军伟,董相茂,田征宇,等.无卤阻燃高韧性PC /PBT 合金的制备[J].塑料工业,2017,45(04):129-133.(下转第82页)82 广 州 化 工2020年4月水含量50%时所需时间,min -1;t 为吸附时间,min㊂对上式进行处理,可得到其对数表达式为:ln c Tc 0-c T=K YN t -τK YN (4)利用模型中计算的τ值,就可以计算动态饱和吸附容量q e -YN :q e -YN =c 0vτm(5)式中,v 为进料流量,mL /min;m 为分子筛的质量,g㊂采用Yoon-Nelson 模型对3A 分子筛的吸附穿透曲线进行拟合,拟合结果如表3和图5所示㊂表3 3A 分子筛吸附穿透曲线的Yoon-Nelson 模型拟合参数Table 3 The fitting parameters of adsorption breakthrough curves of 3A molecular sieve by Yoon-Nelson model实验条件K YN /(1/h)τ/h t 0.5/h q e -YN /(mg /g)相关系数R 2c 0=3000mg /kg v =5mL /min 0.0721656.4655132.660.9713c 0=10000mg /kg v =2mL /min0.1151952.3553165.140.9701图5 3A 分子筛吸附穿透曲线的Yoon-Nelson 模型拟合效果Fig.5 The fitting results of adsorption breakthrough curvesof 3A molecular sieve by Yoon-Nelson model 从表3和图5可以看出,Yoon-Nelson 模型的拟合效果较好,相关系数(R 2)均在0.97以上,并且模型预测得到的出料水含量为进料水含量50%时所需的时间τ与实验值t 0.5较接近,说明模拟计算的结果比较准确㊂3 结 论(1)测定了N,N-二甲基乙酰胺中微量水在3A㊁4A 和5A 分子筛上的吸附平衡数据,其中3A 分子筛的平衡吸附容量最大,可作为脱水吸附剂;测定了不同温度下3A 分子筛的吸附等温曲线,并采用Langmuir 方程进行了拟合,拟合效果较好,相关系数(R 2)均在0.98以上;在20~35℃温度区间内,升高温度能适当提高饱和吸附容量,对吸附有利,但是继续升高温度至45℃,则饱和吸附容量会略有下降㊂综合考虑,适宜的吸附操作温度为25℃或常温㊂(2)利用固定床吸附装置测定了3A 分子筛在不同流量和初始水含量下的吸附穿透曲线,3A 分子筛可以将N,N-二甲基乙酰胺中的微量水分脱除至200mg /kg 以下,流量越小㊁起始水含量越低,穿透时间就越长;使用Yoon-Nelson 模型对吸附穿透曲线进行了拟合,拟合效果较好,相关系数(R 2)均在0.97以上,并且模型预测结果与实验结果一致,说明模拟计算的结果比较准确㊂(3)分子筛吸附脱水法可以与现有精馏法进行组合,先采用精馏法初步脱水至3000~10000mg /kg,再采用分子筛吸附脱除微量水分至200mg /kg 以下,可以降低总的脱水工艺的能耗㊂本文的研究结果可作为N,N-二甲基乙酰胺吸附脱水工艺的设计依据㊂参考文献[1] 黄石峰,郑育英,付成波.3A 分子筛对乙酸乙酯溶液中微量水分吸附及再生的研究[J].广东化工,2013,40(1):19-20.[2] 卢瑶瑶,栾英豪,杨景辉.4A 分子筛吸附甲基丙烯酸甲酯中水份的研究[J].塑料工业,2011,39(7):76-78.[3] 韩卓珍,张光友.分子筛脱除偏二甲肼微量水静态吸附研究[J].化学推进剂与高分子材料,2014,12(6):93-97.[4] 范荣玉,吴方棣.分子筛吸附脱除乙醇中微量水的研究[J].武夷学院学报,2013,32(2):60-64.[5] 韩卓珍,张光友,范春华,等.偏二甲肼水溶液在3A 分子筛上的吸附平衡与动力学研究[J].火炸药学报,2015,38(2):93-98.[6] 姜洋,张永强,王志伟,等.分子筛吸附甲基丙烯酸甲酯中微量水分的研究[J].无机盐工业,2006,38(12):29-31.[7] 徐春玲,方世东,钱焕江.乙醇脱水3A 分子筛吸附剂吸附性能的研究[J].广州化工,2018,46(11):41-43.[8] 刘健,居沈贵.4A 分子筛吸附净化乙二醇二甲醚中微量水研究[J].化学工程,2006,34(9):9-12.(上接第57页)[9] 李文强,王依民,王斌.PC /PBT 酯交换抑制对材料性能影响的研究[J].塑料制造,2014(3):74-80.[10]钱志国,尹继磊,李正梅,等.耐化学高抗冲PC /PBT 合金的制备[J].工程塑料应用,2016,44(1):63-66.[11]朱亚峰.玻璃纤维增强PC /PBT 共混体系力学性能的研究[J].工程塑料应用,2009,37(9):25-28.[12]陈晶斌,潘勇军,黄岐善.玻纤增强PC /PBT 合金的结晶行为[J].工程塑料应用,2017,45(9):38-41,46.[13]周延辉,高觉渊.芳基磷酸酯对PC /PBT 合金阻燃性能和酯交换反应的影响[J].化工新型材料,2012,40(2):123-126.。
pc+pbt 原理
pc+pbt 原理
PC（聚碳酸酯）是一种热塑性塑料，它通过聚合反应将碳酸酯单体连接成长链聚合物。
其中，碳酸酯单体是由二酸和二醇经酯交换反应得到的。
PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）是一种聚酯类热塑性塑料，它通过聚合反应将对苯二甲酸和丁二醇单体连接成长链聚合物。
其中，对苯二甲酸和丁二醇在酯交换反应中形成酯键，连接成长链聚合物。
PC和PBT的原理类似，都是通过酯交换反应将单体连接成长链聚合物。
它们的区别在于单体的组成不同，PC使用的是碳酸酯单体，而PBT使用的是对苯二甲酸和丁二醇单体。
在聚合过程中，首先将单体加热至高温，使其变为熔融状态。
随后，通过引入聚合催化剂和调节剂，促进酯交换反应的进行。
在酯交换反应中，碳酸酯单体或对苯二甲酸和丁二醇单体中的羟基与羧基结合，形成酯键，连接成长链聚合物。
最后，将聚合物冷却并固化，得到硬化成型的PC或PBT制品。
PC和PBT都具有较高的热稳定性、机械强度和电绝缘性能，因此在工程塑料领域得到广泛应用。
不同的单体组成和特性决定了它们在不同领域的应用。
PBT_PC共混体系相容性与力学性能的研究
PB T/PC共混体系相容性与力学性能的研究3李 宏1,2,罗 筑3,于 杰3,郑 强1,3(1.浙江大学高分子科学与工程学系,浙江杭州310027;2.贵州师范大学材料与建筑学院,贵州贵阳550014;3.聚合物材料复合与改性国家技术工程研究中心,贵州贵阳550025)摘 要: 利用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PB T)与聚碳酸酯(PC)之间的酯交换反应,自制了PB T与PC的共聚产物作为PB T/PC共混体系的相容剂,讨论了相容剂对该共混体系综合性能的影响。
结果表明,相容剂的加入改善了PB T与PC两相间的相容性,共混体系的强度和韧性得到协调。
PB T/PC共混体系中组分PC不仅影响了组分PB T的结晶行为,其分子链还影响PB T分子链的有序排列,阻碍PB T的结晶,降低了PB T的成型收缩率。
另一方面,PB T的存在也使得PC的耐溶剂性提高,且PB T的含量越高,体系耐溶剂性越强,同时使PC的流动性得以改善。
关键词: 聚对苯二甲酸丁二醇酯;聚碳酸酯;酯交换反应;相容性中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:100129731(2009)01201622041 引 言在双酚A型聚碳酸酯(PC)中,碳酸酯基团赋予其高的韧性和耐用性,双酚A基团赋予其高的耐热性。
然而,由于含有大量的苯环,其分子链刚性较大、空间位阻大,致使其熔融温度较高,加工困难,难于制得大型薄壁产品,且制品残余应力大,易于发生应力开裂。
此外,PC还存在耐水解稳定性不够高、对缺口敏感、耐划痕性较差、长期受紫外线照射会发黄等缺陷。
与其他无定形树脂相似,PC易受某些溶剂的侵蚀。
虽然它可以耐果酸、脂肪烃,醇的水溶液和强电池酸,但可溶解在含氯的有机溶剂中,与丙酮、甲乙酮等酮类溶剂接触时会发生应力开裂现象。
这些均使PC在实际应用中受到限制[1]。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PB T)是一种结晶速率很快的热塑性工程材料,易于实现高速成型,具有优异的耐溶剂性;但其制品成型收缩率较大,存在着缺口冲击强度低、高温下刚性不足等缺点。
超韧PBT／PC共混物的研制
摘要
研 究 了３种增韧刑 Ｓ ＷＲ一 Ｂ Ａ ８ ０ ６ 、 Ｘ ９０和 Ｅ Ｌ一 ６ １ Ｘ ２９ Ａ对 Ｐ Ｔ Ｐ ８ ／０ 共混物力 学性 能和 耐热性 的影 Ｂ ／ Ｃ（０ ２ ）
响， 并用扫描 电子显微镜 对 Ｐ Ｔ Ｐ Ｂ ／ Ｃ共 混物的微 观形 态结构进 行 了分析 。结果表 明 ， 随着增韧 剂 用量 的增加 ，Ｂ ／ ＰＴ
注 塑 机 ： Ｇ 一１０ 型 ， 锡 格 兰 机 械 有 限公 Ｎ ２Ａ 无
司：
热 变形 维 卡 测 定 仪 ： ＷＢ一 ０ Ｃ型 ， Ｘ ３０ 承德 试 验 机 有 限公 司；
维普资讯
陆波 。 ： 等 超韧 ＰＴ Ｐ Ｂ ／Ｃ共混物 的研制
：０的质量 比将 其 与干燥 好 的增 韧剂 和助剂 等混 ２
合， 用双螺杆挤出机熔融共混 、 挤出造粒 ， 再在 ８ ℃ ０ 下鼓 风 干燥 １ ２ｈ后用 注 塑机 注塑 成标 准试 样 。
１４ 性 能 测 试 ．
拉伸 性 能按 Ｇ ／ ００—１９ Ｂ Ｔ１４ ９２测试 ； 悬 臂 梁 缺 口冲击 强 度 按 Ｇ ／ ８３—１９ Ｂ Ｔ １４ ９ ６测
本 ＪＯ Ｅ Ｌ公 司 。
１ ３ 试样 制备 ．
丙烯酸丁酯／ 甲基 丙烯 酸缩水甘 油酯 ） 聚物 （ ／ 共 Ｅ Ｂ ＫＧ Ａ ／ ＭＡ）。、 密 度 聚 乙烯 （ Ｄ Ｅ） 、 苯 乙烯 。 低 ｊ Ｌ Ｐ ］聚
将 ＰＴ Ｐ Ｂ 、Ｃ在 ８ ℃下鼓风干燥 １ ， ０ ２ｈ 然后按 ８ ０
时 ，Ｂ ／ Ｃ共 混 物 的缺 口冲击 强 度 均 达 到 ６０Ｊｍ Ｐ ＴＰ ０ ／ 以上 ， 为未加 入 增 韧 剂 时 的 １ 约 ０倍 ， 到 了超 韧 的 达
收稿 日 ； ０ －２ ２ 期 ２ ６ ０ －０ ０
新型PBT／PC合金低温增韧剂的研制
酸 甲酯 、丙烯 酸 丁酯 、乳化 剂 、引发剂 和其 他聚合 助 剂依 次 加入 常压 搅拌 釜 中 ，升 温到 ６ Ｃ进行 一 次 接 ５ｑ 枝 聚合 ，反应 ３５ｈ后 再加 入苯 乙烯 、甲基丙 烯 酸 甲 ．
酯 、丙 烯酸 丁酯 、乳化 剂 、引发 剂进行 二次 接枝 ，反
司 ；电子 天 平 ：Ｆ ２ １Ｎ 型 ，上 海 精 科 仪 器 公 司 ； Ａ ０４
性 能 ，通 常再加 入少 量 的第三 组分 ，增 强其 界面 的相
容性。第三组分多为 Ｍ Ｓ等核 一 Ｂ 壳结构共聚物 ，但
是 Ｐ Ｔ Ｐ ／ Ｓ复合 材料 韧 性 差 ，难 以达 到 一 些 特 Ｂ ／ Ｃ ＭＢ 殊 应 用 的 性 能 要 求 ，本 文 研 制 了 性 能 优 异 的 新 型 Ｐ ＴＰ Ｂ ／ Ｃ塑 料 合 金 低 温 增 韧 剂 ，明 显 提 高 了 Ｐ Ｔ Ｐ Ｂ／ Ｃ 塑 料合 金 的性能 ，拓 展其 应用 领域 。
Ｌ Ｕ Ｆ — ｏ ｇ Ｌ ｎ ｍｉ Ｉ ｕ ｄ ｎ ， ＩＹａ — ｎ，ＸＵＥ Ｊｎ ’ ｉ ＹＵ Ｙｕ ｎ ｚ ａ ｇ ｉｇｗｅ ， ａ ｈ ｎ
（ ｈｎ ｏ ｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈｏｏｙ ｉｏ２ ５４ ，Ｃ ｉａ Ｓ ａｄｎ ｎｖ ｓｙ ｆ ｃｎｌｇ ，Ｚｂ ５ ０ ９ ｈｎ ） ｅ ｉ Ｔ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｐ Ｔ； Ｐ ｙ ｒｓ Ｂ Ｃ； Ｌ ｗ Ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｉ ｇ Ｃ ｒ —ｈ ｌ Ｐ ｌｍｅ ｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ Ｔ ｕ ｈ ｎ ｎ ； ｏ ｅ ｓ ｅｌ ｏ ｙ ｒ
聚对苯 二 甲酸 丁二 醇酯 （ Ｂ ）是 综 合 性 能优 异 ＰＴ 的 热塑 性工 程材 料 ，其 结 晶速率 快 ，具有 优异 的耐 溶 剂性 、耐磨 性 、耐候 性 和 电性 能 ，拉 伸性 能较 好 ，但
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超韧P BT/PC共混物的研制陆 波 徐晓强 亢 萍刘丽伟 (沈阳化工学院材料科学与工程系,沈阳 110142) (沈阳四维高聚物塑胶有限公司,沈阳 110178) 摘要 研究了3种增韧剂S WR-6B、AX8900和EXL-2691A对P BT/PC(80/20)共混物力学性能和耐热性的影响,并用扫描电子显微镜对P BT/PC共混物的微观形态结构进行了分析。
结果表明,随着增韧剂用量的增加,P BT/ PC共混物的缺口冲击强度不断提高,当3种增韧剂各自的用量增加到20份时,P BT/PC共混物的缺口冲击强度均达到600J/m以上,约为未加入增韧剂时的10倍;当增韧剂的用量增加到30份时,P BT/PC共混物的缺口冲击强度达到900J/m以上,同时共混物的拉伸强度和弯曲强度降低,而维卡软化温度仍高于200℃。
关键词 聚对苯二甲酸丁二酯 聚碳酸酯 共混物 增韧 聚对苯二甲酸丁二酯/聚碳酸酯(P BT/PC)共混物具有高的耐热性,良好的冲击性能、加工性和耐化学药品性等,是工业上应用价值较高的共混物。
为了进一步提高P BT/PC共混物的力学性能、改进加工性能等,往往在该共混体系中引入少量的第三组分,从而得到颇具实用价值的材料。
采用(乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物(E/ BAK/G MA)[1]、低密度聚乙烯(LDPE)[2]、聚苯乙烯(PS)接枝橡胶[3]、离聚体[4]、弹性体[5]等对P BT/ PC共混物进行改性的相关研究已有文献报道。
笔者采用3种增韧剂S WR-6B、AX8900和EXL-2691A对P BT/PC共混物进行增韧改性,并制得了超韧P BT/PC共混物。
该超韧共混物可应用于电器元件外壳,在低温或相对湿度较高的场合使用。
1 实验部分1.1 主要原料 P BT:L2100,仪化集团公司工程塑料厂; PC:2805,德国拜耳公司; 增韧剂:S WR-6B,沈阳四维高聚物塑胶有限公司; 增韧剂:AX8900,法国A rke ma公司; 增韧剂:EXL-2691A,美国Rohm and Haas公司。
1.2 主要设备 双螺杆挤出机:TSE-35A/400-32-11型,南京瑞亚高聚物装备公司; 注塑机:NG-120A型,无锡格兰机械有限公司; 热变形维卡测定仪:X WB-300C型,承德试验机有限公司; 电子万能试验机:RG L-30A型,深圳瑞格尔仪器有限公司; 冲击试验机:XJU-22型,承德试验机有限公司; 扫描电子显微镜(SE M):JS M-6360LV型,日本JEOL公司。
1.3 试样制备 将P BT、PC在80℃下鼓风干燥12h,然后按80∶20的质量比将其与干燥好的增韧剂和助剂等混合,用双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒,再在80℃下鼓风干燥12h后用注塑机注塑成标准试样。
1.4 性能测试 拉伸性能按G B/T1040-1992测试; 悬臂梁缺口冲击强度按G B/T1843-1996测试; 弯曲强度按G B/T9341-2000测试; 维卡软化温度按G B/T1633-2000测试; 将冲击试样断面经表面喷金后用SE M观察其形态结构并拍照。
2 结果与讨论2.1 不同增韧剂及用量对共混物力学性能的影响 图1为3种增韧剂及其用量对P BT/PC共混物缺口冲击强度的影响。
从图1可以看出,这3种增韧剂具有相似的增韧规律,即随着增韧剂用量的增加,共混物的缺口冲击强度增大,当增韧剂用量小于15份(质量份,下同)时,其缺口冲击强度增加缓慢,而后出现一脆韧转变,当增韧剂用量增加到20份时,P BT/PC共混物的缺口冲击强度均达到600J/m 以上,约为未加入增韧剂时的10倍,达到了超韧的 收稿日期:20062022208工程塑料应用2006年,第34卷,第5期 水平。
随后共混物的缺口冲击强度继续大幅度增加,当增韧剂的用量增加到30份时,共混物的缺口冲击强度均达到900J /m 以上,约为未加入增韧剂时的15倍。
就3种增韧剂的增韧效果而言,S WR -6B 和EXL -2691A 的增韧效果非常相近,而AX8900的增韧效果更好些。
图1 不同增韧剂对P BT/PC 共混物缺口冲击强度的影响 它们的增韧机理是,随着增韧剂用量的增加,弹性体粒子密度不断增大,达到一定值后粒子彼此靠近并贯穿于P BT/PC 连续相形成的网络结构中。
此时一方面因粒子数量多,接受应力作用的机会多,可以产生大量的微裂纹;而另一方面粒子产生的微裂纹能迅速沿网络传递,短时间内有大量粒子参与应变而耗能,材料的缺口冲击强度大为提高,此时的粒子密度为临界值,这也是增韧剂的用量增加到20份时发生脆韧转变的原因。
图2和图3分别为3种增韧剂及其用量对P BT/PC 共混物拉伸强度和弯曲强度的影响。
图2 不同增韧剂对P BT/PC共混物拉伸强度的影响图3 不同增韧剂对P BT/PC 共混物弯曲强度的影响 从图2和图3可以看出,这3种增韧剂对共混物拉伸强度和弯曲强度的影响差别不大,随着增韧剂用量的增加,P BT/PC 共混物的拉伸强度和弯曲强度均降低,这是由于增韧剂本身的弹性模量要比P BT 和PC 的低的缘故,当增韧剂的用量增加到30份时,P BT/PC 共混物的拉伸强度比未加入增韧剂时约降低35%,弯曲强度约降低50%。
2.2 不同增韧剂及用量对共混物维卡软化温度的影响 图4为3种增韧剂及其用量对P BT/PC 共混物维卡软化温度的影响。
从图4可以看出,P BT/PC 共混物的维卡软化温度随着增韧剂用量的增加而逐渐降低,但降幅不大。
这是因为共混物仍以P BT 为连续相,增韧剂的加入并没有给共混物的耐热性带来太大的影响,其维卡软化温度仍高于200℃。
图4 不同增韧剂对P BT/PC 共混物维卡软化温度的影响2.3 P BT/PC 共混物的形态结构 图5为P BT/PC 共混物及分别加入20份不同增韧剂的PBT/PC 共混物试样冲击断面的SE M 照片。
a —P BT/PC;b —P BT/PC /S WR -6B;c —P BT/PC /AX8900;d —P BT/PC /EXL -2691A图5 几种P BT/PC 共混物冲击断面的SE M 照片 从图5可以看到,未加入增韧剂的P BT/PC 共混物试样断面比较光滑,为脆性断裂;而分别加入20份S WR -6B 、AX8900、EXL -2691A 的P BT/PC 共混物试样断面变得粗糙,可以清楚地看到有的试样断面均匀分布着许多撕裂状的条纹和突起(见图5b ),表现出明显的韧性断裂特征。
加入20份EXL -2691A 的试样断面上的纹理要比加入S WR -6B9陆波,等:超韧P BT/PC 共混物的研制和AX8900的试样细小均匀些,这是因为EXL-2691A为核壳结构,其粒子粒径小、分布较均匀。
3 结论 (1)随着增韧剂用量的增加,P BT/PC共混物的缺口冲击强度不断增大,而拉伸强度和弯曲强度逐渐降低。
(2)当3种增韧剂各自的用量增加到20份时, P BT/PC共混物发生脆韧转变,其缺口冲击强度均达到600J/m以上,约为未加入增韧剂时的10倍,达到了超韧的水平;当增韧剂的用量增加到30份时,共混物的缺口冲击强度均达到900J/m以上,约为未加入增韧剂时的15倍,而共混物的拉伸强度约降低35%,弯曲强度约降低50%。
(3)随着增韧剂用量的逐渐增加,P BT/PC共混物的维卡软化温度有所降低,但维卡软化温度仍高于200℃。
参考文献1 Bai Huiyu,Zhang Yong,Zhang Yinxi,et al.Toughening modifica2 ti on of P BT/PC blends by PT W.Poly mer Testing,2005,24(1):235 2 刘佑习,黄政道,张有勇,等.LDPE对P BT/PC共混体系性能的影响.高分子材料科学与工程,1998,14(1):1193 赵梓年,沈惠玲,张巧恩.相容剂对P BT/PC共混体系性能的改进.现代塑料加工应用,2001,13(3):144 刘佑习,黄政道,张有勇,等.离聚体对P BT/PC共混体系结构与性能的影响.高分子材料科学与工程,1998,14(2):675 林亨耀,王万顺.三元塑料合金P BT/PC/TPE及其在机械工业中的应用.润滑与密封,1995(4):15STU DY O N SUPER2T O UGHNESS O F PBT/PC B L EN D SLu Bo,Xu Xiaoqiang,Kang Ping(Depart m ent of Material Science and Engineering,Shenyang I nstitute of Che m ical Technol ogy,Shenyang 110142,China)L iu L i w ei(Shenyang Si w ei Poly mer Plastics Co.L td.,Shenyang 110178,China) ABSTRACT The effects of t oughening agents S WR-6B,AX8900and EXL-2691A on the mechanical p r operties and heat re2 sistance of PC/P BT blends in composite of80/20,parts by weight,were studied.The mor phol ogies of the blends were observed by means of SE M.The result showed that the notched i m pact strength of the blends enhanced with the increase of t oughening agent con2 tent.The i m pact strength of the blends was above600J/m separately when the content of each t oughening agent was up t o20phr, which was about10ti m es of that of P BT/PC blend(80/20);the i m pact strength of the blends was above900J/m,the tensile strength and bend strength decreased considerablely,and V icat s oftening pointwas still above200℃when t oughening agent contentwas30phr.KE YWO RD S poly(ethlene terephthalate),polycarbonate,blend,t oughening改性塑料行业“十一五”规划要点近些年我国塑料改性技术发展迅速,取得了许多成果。