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高韧性PC/ABS配方设计原则之四 相态

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高韧性PC/ABS配方设计原则之四 相态

发布日期:2016-01-13 11:31 来源:http://cijey.com 点击:

高韧性PC/ABS配方设计原则之四 相态


    对于PC/ABS来说,相态是一个非常重要而又常常被忽视的问题。我们经常遇到一种情况,就是用样条测试时,冲击强度明明很高,但在注塑制件后,在卡扣、拐角或熔接线等位置却容易发生断裂。这除了因各种原因造成的降解外,还有一个重要的原因便是相态不佳。


  一般来说,相态包括相畴的尺寸、形状和分散等方面。在本系列第二篇关于胶含量那一章提到,使用胶含量为10%的PC/ABS(70/30)的6.35mm弯曲样条的近浇口端和远浇口端分别测试冲击强度,其结果有很大差异。


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图1.PC/ABS近浇口和远浇口端冲击强度差异


    通过TEM照片,可以看出两部分的相态有明显区别。其中,SAN相(白色区域)包裹着橡胶相(黑色区域),分散于PC相(灰色区域)中。远浇口端(右图)与近浇口端(左图)相比,相畴尺寸大,形状被拉伸呈不规则的长条形,橡胶分散不均匀。这就导致其在受到外力作用时吸收能量少,表现为冲击强度下降。

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图2。PC/ABS注塑样条近浇口端(左)和远浇口端(右)TEM图



  这就可以解释前面提及的冲击样条冲击强度高而注塑制件韧性差的现象了。冲击样条结构简单,故其相态无较大缺陷;而一般制件结构较复杂,在出现流道较长、制件较厚、拐角、料流汇合等情况时,其相态就会出现缺陷,导致容易断裂。那么如何解决这一问题呢?


  添加反应型相容剂是一个较好的选择。接上例,在PC/ABS中加入1份SAN-胺类相容剂(如图3),不管近浇口还是远浇口端相态都出现较大改善,如图4。

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图3.SAN-胺相容剂与PC反应形成SAN-g-PC


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图4.PC/ABS/SAN-胺(70/30/1)注塑样条近浇口端(左)和远浇口端(右)TEM图



  这是因为,SAN-胺相容剂一方面与ABS相容性好,另一方面其官能团可与PC反应,通过原位反应形成共聚物SAN-g-PC,降低了两相的界面张力,阻止了橡胶相团聚的倾向,增加两相界面间的粘结力,并使SAN相的尺寸减小,因而相态更为稳定。


  目前,市场上已有类似相容剂在售,如佳易容®SAG系列(SAN-GMA),其结构与上述相容剂类似,只是将胺基官能团替换为更适合于PC的环氧官能团GMA,反应后同样生成SAN-g-PC共聚物(如图5)。


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图5.SAG改善PC/ABS相容性



  深圳幸田新材料的专利“一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法”中即提到添加此种相容剂佳易容®SAG,“通过反应型相容剂和基材反应使粘度增加,使PC/ABS 的双连续相的组成向PC 高的方向移动,使得双连续相的结构在很大的组成范围内形成,提高了韧性”,便是从改善相态的角度改善韧性。


  总之,相态稳定对于保持或者提升PC/ABS的韧性至关重要,特别在一些较长、较厚、较复杂的制件中,较易出现因相态失稳导致的韧性下降。而对于改善相态,除了选择合适的PC和ABS基材,添加反应型相容剂也是重要的手段。


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