無鹵阻燃PC/ABS二元合金的研發(fā)

劉 霞，黃 艷，范鳳艷

(四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646000)

PC/ABS合金研制的技術(shù)難點(diǎn)之一在于PC、ABS的相容性改進(jìn)。PC的溶解度參數(shù)為39.8～41.0 (J/cm3)1/2，ABS的溶解度參數(shù)為40.2～41.9 (J/cm3)1/2，理論上二者具有一定的相容性。研究發(fā)現(xiàn)ABS中PB相是導(dǎo)致PC/ABS合金不相容性的主要原因。Masaru Ishikawa發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)ABS橡膠含量較高時(shí)，PC/ABS合金具有較高的拉伸和屈服性能，而橡膠含量較低時(shí)有助于PC/ABS合金沖擊強(qiáng)度的提升，但合金相容性變差[1-4]。此外，MBS作為常用的增韌劑，可明顯提高PC/ABS合金的韌性。趙勃等發(fā)現(xiàn)15份的MBS可以提高PC/ABS合金沖擊強(qiáng)度近4倍，而ABS-g-MAH基本無影響[5-6]。Jiann-Shing Wu等也證明MBS對PC/ABS合金低溫和高溫沖擊性能均有顯著提升。本文主要針對PC和ABS屬于部分相容體系，用磷系阻燃劑、增容劑和增韌劑等助劑并用的復(fù)配技術(shù)，力求開發(fā)兼具熱性能、阻燃性能和力學(xué)性能于一體的高性能PC/ABS合金材料[7-10]。

1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

原料：PC：02-10R，蘇州協(xié)高塑化公司；ABS：蘇州協(xié)高塑化公司；阻燃劑：RXP江蘇雅克；相容增韌劑 (MBS)(SMA)。

設(shè)備：電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，予雙螺桿擠出機(jī)組，注塑機(jī)，擺錘沖擊儀等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

將 PC在125℃下烘干3.5 h，將ABS在80℃下烘干4 h，按不同比例混合后，添加相同量的PTFE粉，于240～250℃條件下在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，并于100℃下烘干8 h后注塑成檢測試樣，將待檢試樣置于25℃、50%濕度環(huán)境中24 h后檢測。

3 測試參數(shù)

熱變形溫度；拉伸性能；缺口沖擊強(qiáng)度；熔融流動指數(shù)；阻燃性能。

4 結(jié)果與討論

4.1 PC 含量對 PC/ABS合金沖擊性能影響

圖1為添加 MBS后不同PC含量與對PC/ABS合金沖擊性能的關(guān)系曲線圖，由圖可知，PC含量的不同對 PC/ABS二元合金的沖擊是具有影響的，當(dāng)PC含量小于50%時(shí)，沖擊強(qiáng)度均低于60 kJ/m2，當(dāng) PC含量為50%時(shí)，沖擊強(qiáng)度大于60 kJ/m2，其中PC含量超過50%時(shí)，此時(shí)沖擊強(qiáng)度逐漸減小。分析造成這種趨勢的原因可能是：隨著PC含量的增高，合金中的連續(xù)增多的PC，為合金提供了較高的沖擊強(qiáng)度，并且ABS中的橡膠相在沖擊應(yīng)力作用下會與PC產(chǎn)生協(xié)同增韌，使得PC/ABS合金的的沖擊在PC含量在40%～50%期間增長迅速。

圖1 PC 含量對 PC/ABS合金沖擊性能影響

4.2 磷系阻燃劑RXP用量對PC/ABS合金阻燃性能的影響

結(jié)果表明：阻燃劑RXP對PC/ ABS二元合金具有良好的阻燃作用，添加量為14%時(shí)，阻燃可達(dá)UL94 V0。分析原因可能是：這是因?yàn)楹蠷XP的PC/ABS二元合金受高溫時(shí)，磷系阻燃劑RXP分解成的磷的含氧酸能促進(jìn)含羥基化合物的吸熱脫水反應(yīng)，并且能在材料表面生成一層石墨狀的焦炭層，隔絕空氣，阻斷燃燒。因此RXP可顯著的提高合金的阻燃性。

表1 磷系阻燃劑RXP用量對PC/ABS合金阻燃性能的影響

4.3 增容劑SMA對PC/ABS合金沖擊性能的影響

由圖2可知SMA 對合金有增容增韌的作用，可有效提高合金的沖擊強(qiáng)度，分析原因可能是采用 SMA的酸酐官能團(tuán)能與 PC的端羥基或者竣基反應(yīng)形成了PC-g-SMA的中間物，其苯乙烯鏈段又與ABS有較好的相容性，從而改善共混組分的相容性，使得PC/ABS二元合金的缺口沖擊強(qiáng)度有所提高。

圖2 SMA對 PC/ABS合金沖擊性能影響

4.4 增韌劑MBS對PC/ABS合金拉伸性能的影響

圖3 MBS對 PC/ABS合金拉伸性能影響

由圖3可知：隨之MBS含量的增加，PC/ABS合金的拉伸性能下降，導(dǎo)致合金的拉伸強(qiáng)度下降的原因可能是 MBS成為了合金中兩相的表面活性劑，可以將MBS看作“第三組分”，其在PC和ABS的兩相界面起連接作用，降低界面張力，而MBS中的橡膠相性能最弱，從而影響了合金的性能，導(dǎo)致合金的拉伸屈服強(qiáng)度下降。

5 結(jié)論

當(dāng)PC含量50%時(shí)，PC/ABS二元合金的沖擊韌性最佳；磷系阻燃劑RXP對PC/ABS有良好的阻燃作用，添加量為14%時(shí)阻燃可達(dá)UL94 V0 (1.5 mm)；增容劑SMA可提高PC/ABS合金的沖擊強(qiáng)度；增韌劑MBS可使PC/ABS合金得拉伸強(qiáng)度降低。