共混型高耐热ABS合金的研制

第17卷第3期高分子材料科学与工程V o l.17,N o.3　2001年5月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N G M ay2001共混型高耐热ABS合金的研制α　田　明,李齐方,张立群,刘　力,乔利燕,吕　昆 沙中瑛 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029) (吉化合成树脂厂)摘要:以ABS树脂为基体,加入短玻璃纤维提高了材料的耐热性,但冲击强度下降,进一步引入与ABS 相容性很好的苯乙烯2马来酸酐共聚物(S M A),发现ABS与玻璃纤维间产生了强有力的界面粘合,在S M A含量7%时,显著地提高了ABS 玻纤体系的耐热性、冲击强度和拉伸强度。

再进一步引入适量的刚性丙烯酸酯类聚合物,使ABS 玻纤 S M A体系的耐热性又有所提高。

令人惊奇的是,在丙烯酸酯类聚合物含量为30%时,体系的冲击性能也明显增加,这归功于刚性有机填料对体系的冷拉增韧效果。

最终成功研制出一种高耐热、综合性能优良的ABS 改性剂 玻纤共混合金。

关键词:ABS;合金;耐热;改性剂中图分类号:TQ324.8 文献标识码:A 文章编号:100027555(2001)0320157203 AB S是一种综合性能优良的通用工程塑料,但其耐热性不足,限制了AB S在汽车及电子电器方面的应用[1]。

目前,对于耐热AB S的研究进行了很多的工作,研制耐热AB S的方法主要有3种:1)化学改性法,比如可采用Α2甲基苯乙烯取代或部分取代苯乙烯制成(Α2甲基苯乙烯 丙烯腈)共聚物或(Α2甲基苯乙烯 苯乙烯丙烯腈)共聚物,再与顺丁胶乳接枝生产AB S[2]。

这种方法可从根本上提高AB S的耐热性,但是一套AB S生产工艺确定下来,改变配方将涉及一系列复杂的问题,因而此种方法投资、实施的难度较大。

2)物理共混法,采用耐热性高的树脂共混制成塑料合金,共混改性不仅可以提高耐热性,并可赋予这些材料新的性能,但成本高[3,4]。

3)添加无机填料,采用此种方法可以达到改性的效果,并且可以降低成本,但却损失了材料的加工流动性和冲击性能,常用的无机填料有凹土、玻璃纤维等[5]。

后两种方法工艺比较简单、投资少、见效快,容易实现产品系列化。

本文采用玻璃纤维(GF)与树脂改性相结合,关键解决AB S基体与纤维界面的粘合问题,在此基础上加入一种树脂改性剂,提高材料的性能。

1　实验部分1.1　主要原材料AB S:吉化树脂厂产品;S M A:国产;丙烯酸酯类聚合物:台湾奇美产品;玻璃纤维长丝:国产;其它助剂:国产。

1.2　主要设备共混设备:国产XL J35B型双螺杆挤出机(L D=32 1,D=35mm);注射成型设备:螺杆式注射成型机(M20255型),香港奥克兰公司生产。

1.3　主要分析测试仪器I N STRON21121材料试验机;XJ240A型冲击试验机:吴忠材料试验机厂产品;热变形仪:XR Z240型熔融指数仪,国产。

1.4　试样制备将AB S与S M A进行干燥处理,而后拉伸样条、冲击样条,各步工艺条件如下:(1)AB S 在80℃鼓风干燥10h;(2)按配方用双螺杆挤出机进行机械共混,所得共混物在80℃鼓风干α收稿日期:2000203206;修订日期:2000205231　基金项目:吉化公司资助项目　作者简介:田　明,28岁,讲师.燥4h 后,用注射机注射成所需测试样条。

1.5　性能测试1.5.1　拉伸试验:注射成型的样条在经过12h 的松弛后,用I N STRON 21121材料试验机进行应力2应变测试,拉伸速度为10mm m in ,量程为1000N 。

1.5.2　冲击试验:注射成型的样条经过12h 的松弛后,用塑料冲击试验机进行缺口冲击强度的测试。

1.5.3　耐热试验:用热变形仪测试样条的热变形温度或维卡软化点。

2　结果与讨论2.1　玻璃纤维(GF )与ABS 共混玻璃纤维(GF )与AB S 共混物的性能如T ab .1所示。

由T ab .1的数据可知,加入玻纤能起到增强作用,表现为拉伸强度、拉伸模量提高,伸长率下降,而冲击强度下降很多,维卡软化点略有增加。

增加玻纤的含量,性能未出现预想那样显著的变化。

由F ig .1可以看出,玻纤较为均匀地分散在AB S 基体树脂中,而且分布方向不单一,但是,玻纤表面光滑,无树脂,说明玻纤未被树脂包覆、缠绕,界面粘合力较小,玻纤并未与基体树脂很好地结合。

这样,在冲击过程中外界的载荷不能通过基体与玻纤界面的剪切作用而传递给纤维,同时,由于玻纤的存在造成空穴,因此表现为冲击性能很差。

所以,如何提高界面粘合性十分关键。

Tab .1　The properties of ABS GF blend a lloysCode Glass fiber(%)T ensile strength(M Pa )T ensile modulus(M Pa )B reak elongati on(%)V icat softing temperature (℃)I mpact strength(J m )1049.886920.210719321651.115744.61104032351.814394.5109.650F ig .1　SE M photo of ABS GF blend alloys2.2　ABS GF S M AS M A 是苯乙烯2马来酸酐的共聚物,T g 约154℃,耐热性优良。

它既可以作为耐热改性剂,也可以作为一种相容剂。

AB S GF S M A 共混合金的性能如T ab .2所示。

由T ab .2可知,加入一定量的S M A ,共混合金的性能能够显著地提高,特别是加入7%的S M A ,性能最佳,冲击强度为122J m ,耐热性也相当不错,维卡软化点为112.3℃。

由于S M A 本身是一种脆性树脂,如果加入量太少或太多,都可能引起合金冲击性能下降。

由F ig .2看出,玻纤埋在树脂中的断裂面增多,并且玻纤周围包覆有许多树脂,说明玻纤与基体树脂结合得相当好,而且并未因纤维的解粘合作用而形成空穴。

这是因为,S M A 与AB S 树脂中的GF 热力学相容,而S M A 含有酸酐,与玻纤表面的羟基等官能团有一定的化学作用,在共混时,它可以分散到共混物两相之间的界面区域,形成过渡层,有利于降低两相间的界面张力,提高两相间的粘合力,所以性能有所改善。

2.3　最佳配方AB S GF S M A 共混合金在耐热和冲击性能方面还未达到预定的性能指标,为此,我们加851高分子材料科学与工程2001年　Tab .2　The properties of ABS GF S M A blend a lloysCode S M A (%)T ensile strength(M Pa )T ensile modulus(M Pa )B reak elongati on(%)V icat softing temperature (℃)I mpact strength(J m )3051.814394.5109.6504352.814174.6109.7385591.318886112.8686789.719155.7112.31227108717856.2111113F ig .2　SE M photo of ABS GF S M A blend alloysTab.3　The properties of ABS blend a lloys Code A crylic ester po lym er (%)T ensile strength(M Pa )T ensile modulus(M Pa )B reak elongati on(%)HD T (%)I mpact strength(J m )6089.719155.710012283092.485913.8105.5220Expected≥50≥800≥12≥105≥180入一定量的丙烯酸酯类共聚物,它与AB S 相容性好,其性能如T ab .3所示。

由T ab .3可知,加入适量的刚性丙烯酸酯类聚合物,体系的耐热性和冲击性能都有所提高,这归功于丙烯酸酯类聚合物对体系的刚性冷拉增韧效果[6]。

参考文献[1]　张皓瑜(ZHAN G H ao 2yu ),等.工程塑料应用(Engineering P lastics A pp licati ons ),1996,24(3):29.[2]　郭秀春(GUO X iu 2chun ).现代塑料加工应用(M odernP lastics P rocessing and A pp licati on ),1991,(3):13.[3]　李秀峰(L I X iu 2feng ).工程塑料应用(EngineeringP lastics A pp licati ons ),1998,26(3):29.[4]　郑光鼎(ZH EN G Guang 2ding ).现代塑料加工应用(M odern P lastics P rocessing and A pp licati ons ),1994,6(3):41.[5]　郑振英(ZH EN G Zhen 2ying ),等.工程塑料应用(Engineering P lastics A pp licati ons ),1998,26(8):19.[6]　胡圣飞(HU Sheng 2fei ),等.现代塑料加工应用(M odern P lastics P rocessing and A pp licati on ),1998,10(2):61.THE RESEARCH OF H IGH HEAT -RESISTANT ABS B L END ALLOY ST I AN M ing ,L I Q i 2fang ,ZHAN G L i 2qun ,L I U L i ,Q I AO L i 2yan ,LU Kun (B eij ing U n iversity of Che m ica l T echnology ,57#,B eij ing 100029,Ch ina )SHA Zhong 2ying(J ilin S y n thesis &R esin F actory ,Ch ina )ABSTRACT :T he additi on of sho rt glass fiber in to AB S resin can i m p rove its heat resistance bu t decrease its i m p act strength .It is discovered that strong in terp hase adhesi on betw een AB S and glass fiber can be go tten by the in troducti on of styrene 2m aleic anhydride copo lym er (S M A )w h ich is com p letely com p atib le w ith AB S ,and heat resistance ,i m p act strength and ten sile strength of AB S glass fiber alloy can be i m p roved rem arkab ly w hen the con ten t of S M A is 7%.Sub sequen tly ,the in troducti on of 30%rigid acrylic ester po lym er in to above system can fu rther i m p rove heat resistance of AB S glass fiber S M A .Su rp risingly ,its i m p act strength is also enhanced ,w h ich is attribu ted to the hard 2draw n m echan is m of rigid o rgan ic filler (RO F ).A t last ,a k ind of AB S b lend alloys w ith h igh heat resistance and good m echan ical p rop erties are successfu lly m ade .:;;;951　第3期田　明等:共混型高耐热ABS 合金的研制。