低分子量聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的研究
時(shí)間:2005-09-27
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分子 聚碳酸酯 聚丙烯 合金 材料 研究 來(lái)源：2004年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文集
溫變英 于建 馬澤仁
（清華大學(xué)化工系高分子研究所，北京，100084）
近年來(lái)，隨著世界電子工業(yè)和其它制造業(yè)對(duì)薄壁、長(zhǎng)流程制品需求的增長(zhǎng)，低分子量聚碳酸酯（PC）走俏市場(chǎng)。然而，隨著分子量的降低，PC材料在流動(dòng)性顯著提高的同時(shí)，其寶貴的耐沖擊韌性卻大幅下降。例如，通用級(jí)PC的缺口沖擊強(qiáng)度值一般在600J/m以上，而低分子量PC的缺口沖擊強(qiáng)度值只有幾個(gè)J/m，故如何保證材料在保持足夠流動(dòng)性的前提下，大幅度地提高其沖擊韌性，就成為擺在我們面前的一項(xiàng)重要課題。此外，再生利用以PC光盤等為代表的低分子量制品和一般分子量PC制品廢料（其分子量已有較大幅度的下降），對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境也都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，采用各種技術(shù)對(duì)低分子量PC進(jìn)行合理的改性以提高其物理機(jī)械性能，尤其是改善其沖擊韌性，就顯得十分重要與迫切，其中合金化方法因經(jīng)濟(jì)實(shí)用而被廣泛采用。在為數(shù)不少的PC合金中，PC/PP合金因其價(jià)格成本低廉、適用面廣泛，在將來(lái)的應(yīng)用上將具有一定的優(yōu)勢(shì)，一直為人們所關(guān)注。然而從合金化技術(shù)角度而言，由于PC與PP的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相差較大，其合金的制備存在著較大的難度，國(guó)內(nèi)外對(duì)這一體系的研究，特別是針對(duì)低分子量PC基體展開(kāi)的研究還十分有限[1,2]。本課題以低分子量PC為基體，選擇PC/PP這一具有典型代表意義的共混體系為研究對(duì)象，采用熔融共混法制備了PC/PP合金，并對(duì)該不相容體系的界面作用與增容原理、損傷機(jī)制與增韌機(jī)理，形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能等進(jìn)行了研究。典型合金材料的機(jī)械性能和形態(tài)結(jié)構(gòu)分別如表1和圖1所示。
本研究用主要原材料PC，牌號(hào)H－4000，由日本三菱工程塑料公司提供；PP，牌號(hào)340，盤錦天然氣化工廠制造。增容劑自制，協(xié)同增韌劑為市售。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，幾種合金材料的加工流動(dòng)性能良好，在保持一定拉伸強(qiáng)度的情況下，材料的缺口沖擊強(qiáng)度得到了不同程度的提高?？傮w來(lái)看，雙組分接枝增容劑的增容效果優(yōu)于單組分接枝物，加有協(xié)同增韌劑體系的力學(xué)性能最佳。我們認(rèn)為，本研究所制備的增容劑在體系中的作用有二：其一是對(duì)分散相形成界面包覆，其二是通過(guò)其所含的功能性基團(tuán)與PC的端羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以加強(qiáng)界面作用力。由于雙組分接枝增容劑的接枝率及接枝效率高于單組分接枝增容劑[3]，致使其界面作用效果提高，從圖1的SEM照片也可以看出，2號(hào)樣的分散相粒子不僅粗大，而且分布不勻，表明其界面張力較大；而3號(hào)樣的分散相粒子明顯細(xì)化，且分布均勻，說(shuō)明其界面張力已明顯降低。小而均勻的粒子形態(tài)不僅有利于應(yīng)力的分布和分散，同時(shí)其表面積的增加導(dǎo)致其界面脫粘也需要消耗較多的能量，故在同等條件下，材料的耐沖擊性能顯著提高。協(xié)同增韌劑在本體系中的主要作用是進(jìn)一步降低界面能，促進(jìn)多相體系的界面相容。如圖1中4號(hào)樣的SEM照片所示，由于協(xié)同增韌劑的加入，體系的界面能進(jìn)一步降低，分散相粒子的形狀已由球形轉(zhuǎn)變?yōu)闄E球及類纖維形，這種結(jié)構(gòu)使得粒子在受力時(shí)除了界面脫粘外受到了更多的牽伸，也就消耗了更多的能量。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，適量協(xié)同增韌劑的加入可使材料的沖擊和拉伸性能得以同步提高。在多數(shù)試樣的拉伸測(cè)試中，我們都觀察到了明顯的屈服現(xiàn)象，故推測(cè)材料的損傷機(jī)制應(yīng)為分散相應(yīng)力分散，界面脫粘，粒子牽伸以及基體應(yīng)力屈服等多種因素的綜合作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 日本出光石油化學(xué)公司，聚碳酸酯應(yīng)用技術(shù)發(fā)展報(bào)告，2003
[2] 陽(yáng)范文，趙耀明，聚碳酸酯合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，中國(guó)塑料，2001，15（3）：27
[3] 陳年歡，謝續(xù)明，李松，多組分單體熔融接枝聚丙烯及其性能研究，功能高分子學(xué)報(bào)，1998，11（1）：111
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