工程塑料PBT增韧改性的研究进展
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工程塑料PBT增韧改性的研究进展
摘要聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一种结晶型线形饱和聚酯树脂。
PBT 在工业中的一些应用实例显示出其在某些方面无可替代的优越性，现它已成为继聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）和改性聚苯醚（MPPO）之后的第五大通用工程塑料，并在许多领域获得了广泛应用。
PBT在应用过程中也存在某些物理力学性能方面的不足，如不能长期经受热水作用；柔韧性不足，冲击韧性对缺口比较敏感。
用热塑性树脂对PBT进行共混改性已经成为使PBT高性能化和功能化的主要途径之一，下面将对近年来国内外该领域的研究进行介绍。
关键词工程塑料；PBT增韧改性；研究进展
引言
通常将高分子的共混改性技术称为ABC技术，即合金（Alloy）、共混（Blend）和复合化（Composite）技术。
高分子共混改性是利用溶度参数相近和反应共混的原理在反应器或螺杆挤出机中将两种或两种以上的聚合物材料及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均相，微观上分相的新材料的工艺方法。
聚丙烯共混改性的方法有：相容体系的直接共混，添加相溶剂共混以及反应性共混等。
影响聚丙烯共混改性的因素有：共混体系的结构形态、相容性、组成和共混工艺等。
1 工程塑料PBT增韧改性
1.1 PA共混改性PBT
PA的溶解度参数为53.2J1/2/cm3/2、56.9J1/2/cm3/2，与PBT的相容性较差，共混时应加增容剂（苯乙烯、顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯多元共聚物）。
研究表明，选用适当的相容剂如PBT-g-MA，EV A-g-MAH，固体环氧树脂TGDDM 和E-44（双酚A型环氧）能使PBT/PA6熔融反应共混后形成部分相容体系，共混物的力学性能得到提高[1]。
Jacob John将PBT在双螺杆挤出机中经马来酸酐自由基聚合得到PBT接枝物，用于PBT和PA66的相容剂[2]。
PBT和PA66共混物中加入2.5%的接枝PBT，机械强度就有很大的提高。
含有相容剂的共混物比未含有相容剂的共混物以及它们各自的损失和储能模量都要高。
共混物机械性能的提高可以归因于马来酸酐和聚酰胺66的相互作用。
通过熔融法制备了PBT/PA6共混体系。
共混体系中加入一种低成本的液体环氧树脂E-54作为PBT/PA6复合体系的相容剂，力学性能明显提高。
通过SEM 进一步证实，环氧树脂的加入可以降低分散相粒子的大小，改善界面形态，从而提高共混物的相容性。
磷酸二氢钠（NaH2PO4）、亚磷酸三苯酯（TPPi）和焦磷酸二氢二钠（DSDP）都可以作为PBT/PC复合体系的酯交换抑制剂。
NaH2PO4的加入可以提高共混
体系的简支梁缺口冲击强度、断裂伸长率及热稳定性，当NaH2PO4质量分数为0.75%时，共混体系可以获得较好的综合性能；TPPi和DSDP的加入都可以提高共混体系的维卡温度，但TPPi会降低体系的冲击性能，DSDP不会降低体系冲击性能。
PBT和PC在共混过程中，相对分子质量对复合材料的力学性能有着很大的影响[3-4]。
杨革生等选用不同相对分子质量的聚对苯二甲酸丁二醇酯及聚碳酸酯，通过双螺杆挤出机制备了一系列玻纤增强PBT/PC的共混物，通过对其力学性能研究，结果发现，共混物组分的相对分子质量对共混物的相容性及性能影响非常显著。
相对分子质量存在一个匹配问题。
1.2 ABS共混改性PBT
ABS是一类复杂的聚合物共混体系，所用原料的种类和配比，工艺条件以及生产方式的多样化，导致ABS实际组成的变化多样，其性能相差很大。
一般来说，ABS的物理、力学性能越好，其合金的力学性能也较好。
PBT是结晶性的，ABS是非结晶性的，两者共混时需加入少量MBS、环氧树脂或乙烯接枝的甲基丙烯酸甲酯共聚物。
与ABS共混后，可明显提高PBT的冲击强度、拉伸强度、减小尺寸收缩率，改善加工性能[5]。
Paul等用甲基丙烯酸甲酯（MMA）-甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）-丙烯酸乙酯（EA）三聚物（MGE）作为PBT/ABS体系的增容剂，其中GMA提供反应增容的环氧官能团，少量的EA防止开链。
加入MGE使PBT/ABS共混物的室温冲击强度提高了100-200J/m，脆韧转变温度降低了20～40℃。
研究表明，适量GMA（在增容剂中的含量小于5%）可显著改善共混物的相分散，使共混物的脆韧转变温度显著降低，但却伴随着室温冲击强度下降10%～15%。
这可能是ABS中的残余酸催化了环氧官能团的交联反应，通过调整共混加工顺序可以消除这一影响。
首先将PBT與MGE共混，使PBT与增容剂中环氧官能团的接枝反应先发生，从而使环氧优先用于生成对共混体系起增容作用的接枝共聚物，并抑制其交联反应的发生。
然后再加入ABS挤出加工。
2 共混体系结构形态的影响
目前，提高共混物相容性的方法很多。
通过添加增容剂改善相容性的方法已得到广泛的应用. 选择增容剂最好使其中的两个链段与共混物的两个组分分别相同，接枝、嵌段共聚物就具有这种性质，相同的链段所形成的物理亲和力使接枝、嵌段共聚物分布在相的界面，其共价键将两相连接起来，降低了表面张力，增进了相间的黏接力，进而提高了力学性能，溶解度参数是判断两种高聚物混合效果的重要条件。
3 结束语
PBT的共混改性的主要目的如下：改善韧性、提高缺口冲击强度；改善制品翘曲变形及耐应力开裂性；提高耐电弧性和抗电弧径迹性；改善强度；改善复杂
制品脱模性；提高耐磨耗性和耐摩擦性；改善耐水解性；改善加工性；改善阻燃性；降低成本。
与热塑性树脂共混已成为使PBT高性能化和功能化的主要途径之一。
因此，对该领域进行研究具有重要的理论价值和实际意义。
参考文献
[1] 聂景辉，戚嵘嵘，高培冬等.PBT和PA6共混体系的力学性能和相形态研究[J].高分子材料科学与工程，2016，32（5）.
[2] 黄锐.塑料工程手册[M].机械工业出版社，2016.
[3] 杨革生，梁培亮，杨桂生.玻璃纤维增强PBT/PC共混体系的研究[J].工程塑料应用，2004，32（7）：52-52.
[4] 徐晓强，陆波.PC/PBT合金增韧改性的研究.塑料工业[J]. 2005，33（4）：15-17.
[5] 陈晓浪，于杰，罗筑等.ABS/PBT共混合金体系的研制[J].四川大学学报（工程科学版），2005，37（4）：69-72.。
