聚烯烃弹性体增韧改性聚碳酸酯的研究

第34卷第1期塑料工业2006年1月CHINA PLASTICS INDUSTRY聚烯烃弹性体增韧改性聚碳酸酯的研究刘晓洪，席利红(武汉科技学院纺织与材料学院，湖北武汉430073)摘要:用四种聚烯烃弹性体对聚碳酸酯(PC)进行了增韧改性。探讨了不同种类和用量的增韧剂对聚合物共混物力学性能的影响。结果表明，EVA 的加入使共混物韧性改善最明显，当其用量为15%时，材料的缺口冲击强度提高至38.7 kJ/m',为纯PC的25倍，但材料的拉伸强度急剧下降。P0E-g MAH对PC的增韧效果仪次于EVA，但共混物的拉伸强度降低程度比EVA小，且共混物的断裂伸长率提高很多。其它两种共混体系PC/EAA、PC/LDPE-gMAH 的性能介于EVA和POE-g-MAH之间。综合考虑材料的各种机械性能，添加20%的POE-g-MAH的PC共混物的性能较佳。关键词:聚烯烃弹性体;聚碳酸酯;共混;增韧剂;力学性能中图分类号: TQ323.4*1文献标识码: A文章编号: 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) 作为一种热塑性工程塑料，具1实验部分有优良的综合性能，其产量仅次于尼龙，广泛应用于1.1 主要原料笔记本电脑、手机、光学媒体、汽车、安全玻璃、灯PC:熔体质量流动速率( MFR) 53.16 g/10 min,具等领域。与尼龙和热塑性聚酯相比，PC 的韧性市售;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA): MFR 147.6尽管很好2}，但在某些情况下，尤其是截面厚度较大.g/10 min, VA的质量分数为28%，市售;乙烯-丙和温度较低时，它对缺口仍旧很敏感[3]，因而有必要烯酸共聚物(EAA): MFR 6.17 g/10 min,市售;线加以改性，以达到某些应用所要求的韧性。弹性体共型低密度聚乙烯接枝马来酸酐共聚物(LLDPE-g-混增韧是最有效的提高工程塑料韧性的方法”，其中MAH): MC218， MFR 0.13 g/l0 min，宁波新材料股采用聚烯烃增韧剂对PC进行增韧可提高其低温韧份有限公司;聚烯烃接枝马来酸酐共聚物( POE-g-性，同时又能降低对水的敏感度。MAH):N410，MFR1.48g/10min，宁波新材料股份考虑到PC和聚烯烃增韧剂之间的相容性等因有限公司。素，本实验选用了4种不同的增韧剂，研究了增韧剂1.2 主要仪器与设备的种类和用量对PC力学性能的影响。中国煤化工，上海精宏实验设备.YHCNMHG作者简介:刘晓洪，男，1968 年生，副教授，研究方向为高分子材料的改性、复合及其功能化，已发表学术论文近30篇。wistxhl @ sohu. com●10塑料工业2006年有限公司;高速混合机: SHR型，张家港市联达机械为缺口冲击强度的提高。厂;双螺杆挤出机: SHJ-20型，南京杰恩特机电有限共混物中P0E-g-MAH的质量分数达到20%时，公司;注塑机:HCF100-W3型，宁波明和机械制造对PC的增韧效果也较好。原因是马来酸酐接枝POE有限公司;摆锤冲击试验机: CBL-22J 型，长春第二极大地提高了两者的相容能力，所以共混物表现出优试验机有限责任公司;电子万能试验机: WD-10D良的抗冲出性能。型，长春第二试验机有限责任公司;熔体流动速率.共混物PC/EAA和PC/LLDPE-g-MAH的缺口冲击仪:XNR-400A型，长春第二试验机有限贵任公司。强度都是在增韧剂的质量分数为15% 时达到最大值，1.3试样 制备冲击韧性提高了9倍之多;用量超过15%后，冲击将干燥PC和增韧剂按- -定比例在高速混合机中强度又开始下降。进一步分析可发现EAA对PC的增混合均匀后，用双螺杆挤出机熔融共混并造粒，粒料韧要敏感一些;而LDPE-g-MAH较缓和。总的来讲在60 C下真空干燥12 h,干燥后的物料用注塑机注EAA对PC的增韧效果要好于LLDPE-g-MAH。塑成标准试样，其工艺流程如下:4种共混物中，冲击强度最大的是PC/EVA.其PC+增韧剂→混合一济出造粒→粒料干爆→次是PC/P0E-g-MAH，说明EVA的增韧效果较其它3注射成型-试样:种好。2.2增韧剂种类及用量对PC拉伸强度的影响1.4性能测试拉伸强度及断裂伸长率:按CB/T 1040- -1992测表2是不同用量的EVA、EAA、LLDPE-g-MAH 和定，测试速度为50 mm/min;缺口冲击强度:按CB/P0E-g-MAIH对PC拉伸强度的影响。由表2可看出，4T 1043--1993测定，带缺口标准小样条尺寸为50 mm种增韧剂的加人都会使PC的拉伸强度降低;但由于4种增韧剂的种类和结构不同，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结果与讨论下降幅度最小的是LLDPE-g- MAH。2.1增韧剂种类及用量对PC冲击强度的影响表2增韧剂种类及用量对PC拉伸强度的影响表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对PC缺口冲击强度的影响。由表1可看on tensilc strengh of PC出，4种增韧剂对PC的增韧效果非常明显，说明PC增塑剂种类不同增塑剂用量的PC的控伸强度/MPa和增韧剂的配比适当时，可获得冲击性能良好的共混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增韧剂种类及用量对PC冲击强度的影响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共混物拉伸强度下降幅度最小0不同增塑剂用量的PC的冲击强度/ kJ.m-2的原因是:LDPE本身就有较高的强度;此外，5%10%15%20%25%1.23.6 34.5 38.7 32.2 28.6LDPE-g-MAH与PC有相对较好的界面相容性，在拉EA1.511.2伸时分散相不易与连续相剥离，所以拉伸强度高。加.4.POE-g-MAH15.4 18.4 27.6 24.5人15%的LLDPE-g-MAH， 共混体系的拉伸强度下降最少。共混物的缺口冲击强度随EVA用量的增加是先2.3增韧剂种类及用量对PC断裂伸长率的影响增后降，在EVA的质量分数为15%时，达到最大，表3是不同用量的EVA、EAA、LLDPE-g-MAH 和是纯PC的25倍。共混物冲击强度迅速提高的原因主POEg-MAH对PC断裂伸长率的影响。由表3可看要是EVA以溶剂化作用(增塑作用)机理对PC进行出，EVA的加入对PC的断裂伸长率影响不大;其它改性，当共混体系受到冲击时，弹性体粒子会引起周3种中国煤化工裂伸长率得到了-定围应力集中，诱发大量的银纹和剪切带，且剪切带所程度MHCNMHG;是POE-g-MAH， 其次占的比例较高，大量的银纹和剪切带的产生和发展需是LLDrE-g-MAH，取口定LAA。要消耗大量能量，通过共混物内外的形变较好地吸收随着这3种增韧剂用量的增加，PC的断裂伸长冲击能，从而防止了材料的脆性断裂，宏观上则表现率也增加;当P0E-g-MAH的用量为25%时，共混体第34卷第1期刘晓洪等:聚烯烃弹性体增韧改性聚碳酸酯的研究11系的断裂伸长率是纯PC的十儿倍。率都有影响，使PC的拉伸强度下降最明显的是表3增韧剂种类及用量对PC断裂伸长率的影响EVA，使PC的断裂伸长率提高最明显的是P0E-g-Tab 3 Efe of varieties and corulent of toughening agentMAH。on elongation al break of PC3)综合考虑共混物的几种力学性能，选用20%增塑剂种类不同增塑剂用址的PC的断裂伸长率/%的POE-g-MAH增韧剂，PC共混物的综合机械性能较5%10%15%20% 25 %EVA251381511718好。EAA95325496 624 807参考文献LDPE-g-MAH35365578 758 11241赵德仁， 张慰盛，高聚物合成工艺学(第二版).北京:POE-g-MAH66394化学工业出版杜，19992汪菊英，陈福林，曹有名.塑料工业，2005, 33 (2): 43结论1) 4种增韧剂对PC均具有很好的增韧效果，其张克惠，张广成，焦剑、塑料材料学.西安:西北工业大学出版社，2000中EVA的加人使共混物的缺口冲击强度显著提高，4李仙会，陈正南，陈瑞珠.工程塑料应用，2001, 31 (2):其次是P0E-g-MAH增韧剂。22)4种增韧剂对共混物的拉伸强度和断裂伸长(本文于2005 - 10- 19收到)GE的Tufel牌有机硅橡胶产品帮助保健产品供应商提高为病人输液或输药的精度当今保健产品供应商关注的重点之一就是减少医疗失误。而这会使管壁受到相当大的弯曲 应力。管道有可能会永久变他们的努力涉及多个方面，包括提高为病人输液或输药的精形， 从而改变流速。而差异应力还可能导致管壁破裂。CE的度。与此同时，供应商们还希望找到办法来控制不断攀升的Tufel II有机硅橡胶具有以下特性，可以解决这些问题:成本。作为GE-高新材料集团下属的有机硅部最新推出了两*出色的弹性记忆性能和回弹性-一意味脊该材料能够个系列的生物相容有机硅橡胶产品，将这些产品用于挤出成承受反复的挠曲变形型管道不仅可帮助提高输液的稳定性和精确性，而且由于降*低滞后性一 意味着当弹性体受力变形然后又回复到低了制造成本并延长了设备寿命，还具备节约成本的潜力。初始形态时，弹性势能的损失极小GE的Tufel1有机硅橡胶是-种可直接使用的单组分铂硫化有*无需二次硫化即可获得非常低的压缩形变一-可延长机硅橡胶，在管道应用(如导管和IV管线)中具有成本和性泵的寿命并可省去二次硫化加工，因此可降低管道制造成本能优势。GE的Tufelm有机硅橡胶是--种双组分铂硫化有机硅GE的Tufel I牌产品还有很多其他优点，首先是不需要橡胶，用于蠕动泵管道时具有出色的回弹性，低压缩形变性二次硫化就可达到很低的压缩形变。这一特性使设计师可以能，并具有提高流量精度所必须具备的低滞后性。将此材料用于各种密封应用中。其次是硫化过程中无需使用带GETufelII有机硅橡胶管道的蠕动泵不仅可使保健产过氧化物，从而不会产生可影响空气质量或进人液体或药物品供应商和病人受益，还可用在制药业生产线中提高产品精中的挥发性有机化合物(VOC)。不仅如此，该材料还具有生度。药晶制造商还使用TufelI有机硅橡胶挤压成型的管道、物相容性和情性，其成分符合FDA 21 CFR 177 .2600关于间接垫圈和密封垫，它们不仅具有单组分系统易加工的优势，同食品接触的规定。此外，它还能承受灭菌时的高温。时还可保留铂硫化有机硅橡胶的生物相容性。GE的TufelI有机硅橡胶优化了加工过程，使生产周期缩短GE-高新材料集团有机硅部的全球保健市场经理EricGE的Tufel1有机硅橡胶采用了获得专利的Addisil催化剂Lufig说:“为病人输送关键药物和营养的蜗动泵必须使用经技术，无需混合或其他质量测试即可直接使用。由于省去了这过反复压缩也不会变形的高性能管道，高弹性Tufel II有机硅些步骤，所以GE的Tufel I可将制造成本降低达一成。此外，橡胶管道不仅能够精确地输液和输药，而且其寿命是其他同该材料在高温挤出炉中的硫化速度非常快，并且在室温下的类材料管道的两倍，因此可以节约成本。”保存期可长达3月。GE的Tufel1I有机硅橡胶可以提高蟮动泵管道的性能中国煤化工fel m合成橡胶产品一样，螨动泵(如定量输液泵、肠道泵和携带式泵)使用旋转在硫iYHC NMH G过氧化物。它的成分符合的辊子压迫弹性管逍来产生加压的液流。它们可提供精确且FDA 21 CFR 177. 2600关于间接食品接触的规定，叮使用蒸汽、可重复的流速，以便精确计量和给药。伽马射线和EtO进行灭菌。为了在人口端产生适当的真空，必须将泵管道完全压缩，典型应用包括:药物管道、流体输送管道、垫圈和密封垫。