ABS共混体系的相容性研究进展
来源:爱玩科技网
第34卷第4期 2016年12月 胶体与聚合物 Chinese Joumai of Colloid&Polymer Vo1.34 No.4 Dec.2016 ABS 共混体系的相容性研究进展 张道海 ,何敏 ,黄 瑞 ,秦舒浩 ,于杰 (1.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵阳 550014;2.贵阳学院化学与材料工程学院,贵阳550005) 摘要:综述了丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)与聚酰胺(PA6),聚氯乙烯(PVC),聚碳酸酯(Pc)等共混 后,混合体系的结构与性能方面的发展,相容性理论的研究,相容剂的选用,以及对共?昆物的性能影响。 关键词:丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物;共混;相容性;性能 中图分类号:TQ414.1 文献标识码:A 文章编号:1009-1815(2016)04—182—04 丙烯腈一丁二烯一苯乙烯(ABS)树脂是早在上 个世纪就开始发展起来的,综合机械性能比较 身可以和ABS中的苯乙烯丙烯腈(sAN)有良好 的相容性,其二,SMA中的马来酸酐功能团和 PA6能在熔融状态下发生反应,形成SMA/PA6 好,硬度大,而且韧性好,易于成型和机械加工, 比较耐化学腐蚀,而且电性能也较好。但其热变 形温度较低,尤其是耐有机溶剂性能等。但是,目 前社会对ABS塑料提出了更高的要求,无论是在 物理、化学等性能上都需要越来越好。而共混改 性是将聚合物性能提高的主要途径之一,本文对 的接枝共聚物(SMA—g—PA6),而SMA.g.PA6对 ABS和PA6都有良好的相容性。郭建兵等【 f究 发现:加入SMA后,ABS/PA6/SMA共混物发生 相反转时,组分向ABS移动。SMA的加入,熔 融过程中,形成了接枝聚合物,让PA6相粘度增 加。与未加SMA相容剂比较,SMA对ABS/PA6 共混物进行增容改性后,共混体系的机械性能得 ABS共}昆体系研究发展进行综述。 1 ABS/PA共混体系 聚酰胺(PA6)耐磨、而且耐溶剂、也耐油、具 到提高。何敏等【5J研究发现:橡胶相的粒径随着 SMA的加入逐渐降低,但加入量越多,降低得越 缓慢。 有熔体黏度低而且使用温度范围宽等优点,但有 吸水性强、低温和干态冲击韧性差等缺点。而将 PA6和ABS进行共混,可改善聚酰胺韧性和刚 2 ABS/PC共混体系 聚碳酸酯(PC)是一种性能优异的工程塑料, 性,又能保持PA6的耐热和耐油等性能。 丁军等[1J研究表明:ABS胶中聚丁二烯含量 的增加的越多,ABS/PA合金的抗冲击性能显著 提高得越多。强极性的酰胺基团和聚烯烃的相容 性差,可采用接枝物作为增容剂改善共混物的相 容性。何伟等[2】利用马来酸酐接枝的聚乙烯(rE. g—MAH)对PA6/低密聚乙烯(PE—LD)共混体系进 行增容增韧改性。发现接枝过的PE对 PE.LD/PA6具有良好的增容作用。随着PE—g. 其冲击强度、抗蠕变性能都很强、而且尺寸比较 稳定,耐热、透明、吸水率低、无毒、介电性能优良 等,但缺点是PC的熔体黏度大,不易加工成型、 易应力开裂、对缺口敏感、易老化和耐磨性差。具 有良好的成型流动性能和较高的热变形温度及 稳定性的重要工程合金是以ABS和PC为原料 的共混物。理论上来说,PC和ABS是可以相容 MAIl含量的增加,复合材料冲击强度增加。PA 与ABS可用苯乙烯一甲基丙烯酸缩水甘油醇共 收稿日期:2014—12 25 聚物(SMA)、ABS与MAH的接枝物、线形环氧树 脂等作相容剂。于杰等[3】发现:PA6/ABS/SMA共 混物中,随着SMA含量的增加,共混物的韧性持 续上升,随SMA加入量的增加,ABS分散相尺寸 基金项目:黔科合重大专项字:(2o15)6005号;黔科合 KY字[20151359;黔科合人才[201614039号;白科合 同[2015118号;黔科合成果(2016)4526 作者简介:张道海(1981一),男,在读博士,副研究员, 主要从事高性能复合材料的研究与应用 E—mail:zhangdaohai6235@163.tom 逐渐减小,分布趋于均匀;SMA可作为ABS与 PA6共混物的增容剂的原因有二,其一,SMA本 通讯作者:于杰(1962.)男,博士,教授,主要从事聚合 物结构与性能的研究。E—mail:yujiegz@126.tom 第4期 张道海:ABS 混体系 于日容性研究避艮 183 的,但事实上它们不能相容得稳定、有接缝强度 增容剂下对ABS/PET共混物流变性能的研究中 低等缺陷,为了有效改善界面的相容性,提高合 发现:增容剂SMA的加入明显地降低了共混物 金材料的机械性能,最有效的办法是在共混体系 的非牛顿指数(n),并且PET的黏流活化能(△E) 中加入相容剂【 。 较大幅度的升高,但过量的SMA会使△E下降, 葛腾杰等[7/发现增容剂可以与弹性体的综合 增韧作用产生了协同效应,效果比单独的增韧作 用效果要好得多。当ABS中橡胶含量较低时,随 着ABS的含量的增加,PC/ABS共混物的弹性模 随着SMA的增加,共混物的黏度先增加后减小, SMA用量达到5%时,达到最大值。随着SMA用 量的增加,共混物问的相容性越好,共混物的黏 度越大,流动越困难。超过一定量后,共混物的相 量和屈服应力也都跟着增加。袁新强等 8J研究得 出:随着ABS加入含量的增加,PC/ABS合金的 拉伸强度和弯曲强度均降低,而断裂伸长率却增 大,耐CC14溶剂开裂时间和冲击强度先增大后 降低。韩莹等 研究发现:材料受到外力作用对橡 胶相将成为承受点并诱发银纹和剪切带的原因 是由于ABS含量的增加,橡胶相含量增多,当橡 胶相的含量和粒径达到一定值时能及时终止银 纹,共混物的冲击强度得以提高。 3 ABS/PET共混体系 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)具有较好的机械 性能和电性能等优点,但也具有许多缺点,比如 低温冲击强度较差。而ABS不仅有良好的韧性, 而且其热变形温度较低,耐有机溶剂性能好。将 ABS与PET共混,合成的塑料合金制作成本小, 而且还能拥有ABS与PET的优点,达到改性的 目。PET树脂是一种结晶性塑料,它的高拉伸强 度,耐化学溶剂和耐热性,正好弥补了ABS树脂 的缺点,但两者之间需要进行增容口Ol。 胡俊梅等【l】研究发现:PET相分机在加入复 合相容剂后变得均匀,相区尺寸变小,还能改善 一定程度的ABS和PET共混体系的相容性。刘 辉辉等【】2】经过SAG和SMA增容的两种合金与 未增容的合金相比较,加入相容剂的合金的冲击 强度都比未增容合金的冲击强度大了许多,大约 提高了2.3倍。由于SMA中含有马来酸酐 (MAH),可以与PET发生反应起到增容作用,所 以常用作PET的增容剂【l31。SMA作为一种反应 性增容剂,为了系统研究SMA对ABS/PET合金 的增容效果,陈磊 4J研究得出:ABS/PET/SMA 合金的缺口冲击强度和断裂伸长率随着增容剂 SMA含量的增加而增加,SMA作为增容剂也可 以使PET在ABS中分散均匀,且分散尺寸减小; 当PET含量持续的增加,PET晶粒在ABS中分 别形成“岛”相和连续相。张少峰等【 J侄SMA为 容性反而变差,所以随着SMA用量的增加,共混 物的黏流活化能有先增大后减小。 4 ABS/PVC共混体系 在ABS混合体系的研究中,PVC/ABS合金 的研究非常有前景。因为PVC虽然刚性好、而且 强度高、阻燃、耐腐蚀、电气绝缘性好。但是加工 性能很差、缺口冲击强度和热变形温度低,脆性 较大。而这些正是可以和ABS树脂相互取长补 短的,与有较高的冲击强度与表面强度、较高的 热变形温度高、良好的尺寸稳定性的ABS混合, 是很受现代工业重视的合金。 许国杨等【l6J研究发现:缺口冲击强度随着开 炼时间和开炼温度的增加略有下降;缺口冲击强 度却随着平板硫化机压力的增加而缓慢上升。唐 忠锋等 ”】研究发现:ABS中的PB也会影响共混 体系的缺Iml冲击强度,PB含量增加,缺lr-I冲击强 度逐渐提高。而ABS含量也决定了合金的冲击 强度,当ABS含量在8%以内时,体系的冲击强 度缓慢增加,断裂属于脆性断裂。朱伟平等 】研究 结果表明:加入相容剂Yw后,能有效地增加 ABs、PVC的相容性。加入Yw可以改变ABS和 PVC的流变性能,也可以改善ABS与PVC的相 容性。罗超云 9J研究得出:用丙烯酸酯类共聚物 (ACR)的话,合金材料的冲击强度随着ACR含 量的增加而显著提高。用乙撑双硬酯酰胺(EBS) 和硬脂酸正丁酯均能显著提高合金材料的流动 性,但EBS的效果更显著。PVC的氯化产物 (CPVC)氯含量高,但是韧性较差,不易加工,为 了改善加工性,可以在CPVC中引入少量的PVC 降低CPVC的黏度。陈斌等 研究表明:CPVC/ PVC、CPVC/PVC/ABS2均为部分相容;共混物的 冲击强度随着ABS中PB粒径的增加呈现f 先 增加后减小的趋势,但不影响拉伸强度。宋立新 等[2J 结果表明:粒子粒径为225nm的SBR制备 的ABS改性剂增韧PVC/ABS/PVC合金的冲击 184 厶 强度可达到最大值。 系的形态和力学性能[J].中北大学学报(自然科学版). 2010,3l(3):318—321. 5 ABS/PBT共混体系 聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)不管是力学性能 [5】于杰,姜岩世,朱红,等.SMA含量对PA6/ABS共混体 系结构和韧脆转变温度的影响[J】.高分子材料科学与 工程.2009,25(5):82—84. [6】Chiou K C,Chang.F C.Reactive compatibilization 还是耐热或是耐化学品性能,都很优异。而且 PBT在低温下可以快速结晶,成型周期短,易于 加工。PBT有缺口冲击强度低,而且高温下刚性 差等缺点。近年来,对PBT/ABS共混物的增容做 了很多研究,提高了共混物的力学和加工性能阎。 ofpilyamide一6(PA6)/polybutylene terephthalate(PBT) blends by a multifunc-tional epoxy resin[J].Polymer Science,2000,38(1):23—33. [7】葛腾杰,佟华芳,王文燕,等.ABS/PC合金的研究进展 [J】.化工进展.2010,29:210.213. 非弹性体增韧聚合物共混合金需要在前期的预 处理后才可以用作增韧剂,所以,它虽然能在不 损失材料刚性基础上,提高共混合金的冲击强度 和断裂伸长率,但成本太高,而且加工难度大,提 高幅度也比想象中的小。而向体系中加入弹性体 [8】袁新强,付蕾,陈立贵,等.PC/ABS合金耐应力开裂性能 [J】.塑料工业.2008,36:1 13.1 15. 【9】韩莹,赵文杰.PC/ABS共混体系的研究进展[J]_广州 化工.2012,40(5):17—19. [10】Cook W D,ZhangT,Moad G,et a1.Morphology- property relationships in ABS/PET blends.I. 却是现在提高聚合物及其共混合金的韧性中最 好的方法之~[2324]。 compositional effect[J】.J Appl Polym Sci,1996,62 陈晓浪等闭研究得出:加入弹性体NBR后, 不仅断裂伸长率和韧性得到了较大地提高,而且 不影响共混合金的刚性。相比而言,SBS对ABS/ PBT共混合金的综合力学性能改性的效果没有 (1O):1699—1708. [1 1】胡俊梅.一种ABS/PET相容剂及其相容技术研究【J】 .塑料.2O10,39(5):31.33 【12】刘辉辉,杜一凡,谷志杰,等.ABS/PET合金的相容化研 究[J】.塑料工业.2014,42(7):47-49. [13】PAUL S,KALE D D.Blends of acrylonitrile— NBR好,增韧效果不明显。杨金波等【26]研究表明: 在PBT/ABS共混体系中加入增容剂SAG进行 反应性共混可以提高PBT的冲击强度。SAG的 引入使PBT基体中ABS相的尺寸明显变小,分 散更加均匀、稳定。加入少量的SAG就可使共混 体的冲击韧性大幅度提高,但过量的SAG会使 共混物的冲击强度下降。 butadiene—styrene/waste poly(ethylene terephthalate) compatibilized by-styrene maleic anhydride[J].J Appl Polym Sci.2001,80(13):259—2599. 【14】赵国栋,陈磊,张圣博,等.ABS/PET合金的组成配比及 SMA的增容化研究[J】.塑料工业.2009,37(9):17.21. 【15】张少峰,李迎春,郭晓晨,等.PET/ABS/SMA共混物流 变性能的研究[J].塑料工业.201 1,39(1 1):79.82. 6结束语 随着社会科技的进步,ABS共混体系将会越 【16】许国杨,张凯舟,何力,等.制备工艺对PVC/ABS合金 力学性能和维卡软化温度的影响[J】.聚氯乙烯.2009, 37(10):15-17. 来越多,性能也将越来越好,总会实现一些目前 达不到的性能,而ABS的应用与性能也将越来越 广泛,在未来的时间里,增强ABS共混体系的性 能还是会成为社会的主流,成为科研的重点研究 对象之一。 [17】唐忠锋,张会轩,杨思广,等.PVC/ABS合金的协同效应 及力学性能研究[J].化工技术与开发.2004,33(4):3-4. [18】朱伟平.相容剂对BS/PCV共混物性能影响[J】.上海 塑料.2001,(4):l7.19. 【l9】罗超云,左建东,林雪春.注塑级阻燃增韧ABS/PVC合 金【J】.塑料.2010,39(1):96-98. 参考文献 [1]丁军.高冲击强度ABS/PA合金的制备[J】1石化技术与 应用.2002,20(2):92—93. [2O】陈斌,张占梅,王旭东.PB橡胶粒径对CPVC/PVC /ABS共混体系结构与性能的影响【J1.广州化工. 201 1,39(21):64-66. [2何伟,2]李振中,张文熊.聚酰胺复合材料增强增韧研究进 展【J]_中国塑料.2006,20(3):2-4. [21】郐羽,宋立新,张会轩,等.核壳结构改性剂ABS增韧 PVC的性能[J】.塑料.2009,38(6):73.75. [22]Regina J,Jeziorska.Studies on reactive compatibilisa- [3】于杰,严伟,秦舒浩,等.SMA、OMMT对PA6 ABS共混 物聚集态结构及性能影响的研究【J】.高分子学报. 2009(9):896—900. tion of polyamide 6/poly0autylene terephthalate)blends [4】郭建兵,秦舒浩,罗筑,等.SMA增容ABS/PA6共混体 y lbow moleculaweight bisoxazoline[J].Polmeyr 第4期 张道海:ABS共混体系的相容性研究进展 185 Degradation and Stability,2005,90(2):224—233. [23】Larocca N M,Hage J E,Pressan L A.Toughening of p0ly(butylene terephthalate)by AES terpolymer[J】. Polymer,2004,45:5265—5277. elastomer stififaess[J].Polymer,2001,42:4777.4780. [25】陈晓浪,罗筑,于杰,等.ABS/PBT/弹性体三元共混合 金的研究[J].塑料工业.2005,33(6):16.18. [26】杨金波.增容剂对ABS/PBT共混体的力学性能及形 态结构的影响[J].石油化纤.2006(3):7.9. 【24]Jiang W,An L J,Jiang B Z.Brittle tough transition n ielastomer toughening thermoplastics:effects of the Research Progress on Compatibility of ABS Blends Materials ZHANG Dao—haiI,HEMin ̄,HUANG ,QINShu—hao ,YUJieI , (1National Engineering Research Center for Compounding and Modiifcation ofPolmeyric Materials,Guiyang 550014; 2College ofchemical andmaterial engineering,GuiYang collegeGuiyang 550005) ,Abstract:A summary ofthe acrylonitrile butadiene styrene(ABS)and PA,PVC,PC nd aSO onblending, the development of structure and properties of mixed system in terms of theoryresearch on compatibility, ,compatibility agent selection,and the effect On mechanical properties of blends. Keywords:ABS;Blending;Compatibility;Performance 本文引用格式:张道海,何敏,黄瑞,等.ABS共混体系的相容性研究进展[J].胶体与聚合物,2016,34(4):182.185