PC/ASA合金的研發

黃李勝，李　景，麥偉宗，賴世亮

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州 510665)

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PC/ASA合金的研發

黃李勝，李景，麥偉宗，賴世亮

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州 510665)

摘要：利用雙螺桿擠出機制備PC/ASA合金，探討了不同PC與ASA配比對性能的影響。結果表明：在PC/ASA體系中，PC與ASA的配比為70 ∶30，添加4%的相容劑SMA以及0.8%的抗氧劑、潤滑劑，能獲得最優的性能：懸臂梁缺口沖擊強度達66.7kJ/m2，拉伸強度達56.1MPa，彎曲強度達82.3MPa，熱變形溫度達105.6℃；同時比同等條件下制備出來的PC/ABS合金擁有更好的耐光性。

關鍵詞：PC/ASA合金，性能及制備，研究

聚碳酸酯簡稱PC，其具有機械性能、沖擊韌性、耐熱性、穩定性及透明無毒優異特征，是一種熱塑性工程塑料。聚碳酸酯自1960年進入市場并得到迅速的發展，其應用的領域包括儀表、電子、機械、電器、電子、汽車及航空等重要領域，不僅涉及到工業領域，還涉及到生活領域，應用的范圍十分廣泛。聚碳酸酯消耗量與聚酰胺旗鼓相當。聚碳酸酯雖然優點較明顯，但當前影響其發展的重要因素有：加工難、熔體粘度大、產品應力開裂及價格昂貴等。社會各領域對聚碳酸酯研究也逐漸深入，主要是為了解決聚碳酸酯的缺點，擴大其應用領域。當前市場上主要是將其與ABS共混改性，也是當前常見的改性措施，這種改性措施很大程度上提高了聚碳酸酯的流動性，不僅使其制品的敏感性有所減少，還改善了聚碳酸酯的加工性能，降低成本，促進了PC的應用范圍，其聚合物合金是當前世界產量最高的合金。而ASA是由苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸橡膠共聚而成的三元聚合物。ASA維持了ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的光澤好、加工性能良好和高沖擊強度等優點，同時ASA的熔體粘度比較低，容易加工成型，耐候性比ABS優異，價格也比較低。現在市場上，聚碳酸酯與ASA的共混改性，正在逐步地取代現有的PC/ABS合金市場[1]。

1實驗部分

1.1原材料采集及設備

實驗前主要采集的原料有PC、ASA、ABS、相容劑、抗氧劑及潤滑劑，設備有雙螺桿擠出機、高速混合機、注塑機、電子萬能試驗機、維卡軟化點試驗機、懸臂梁沖擊試驗機、熔體流動速度測定儀及氙燈老化試驗箱。

1.2制備方法研究

實驗前首先將收集的原材料PC及ASA放置在90℃～120℃下容器內進行干燥，時間控制在4h[2]，其次將干燥完成的兩種材料與相容劑、抗氧劑、潤滑劑等調整比例均勻混合，混合后將這些混合物放置在加料器中，通過從雙螺桿擠出機中定量擠出(溫度控制在200℃～250℃的范圍內，螺桿轉速控制在280r/min～320r/min)。經過混合程序、擠出、冷卻及切粒這幾項流程后便可得到高性能的PC/ASA合金的成品。PC/ASA合金的成品的流程如圖1所示。

圖1　PC/ASA合金的成品的流程

1.3性能測試

將PC/ASA合金成品的粒子放置在90℃容器內進行干燥，至4h后通過注塑機進行制樣，將注塑機的溫度及壓力分別控制在230℃～260℃及70MPa～90MPa條件下進行[3]，測試的主要內容有以下幾項：力學性能懸臂梁沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度、熱變形溫度、熔融指數及耐候老化性能。這幾項測試的標準依次為GB/T 1843、GB/T 1040、GB/T 9341、GB/T 1634、GB/T 3682、GB/T 16422.2。其中耐候老化性能的測試是在氙弧暴露的環境下進實驗，將成品放入到氙燈老化試驗箱內[4]，實驗條件如表1所示。

表1　實驗循環及實驗條件

實驗完成后，利用評價樣品灰卡的顏色變化程度測定耐光性等級。確定灰卡級別的標準是在光源D65的條件下，具體等級可分為5級、4級、3級、2級、1級，最好的等級是5級，最差的為1級，等級高度代表試樣耐光老化性能越高。

2結果與討論

2.1相容劑對PC/ASA合金力學性能的影響

此次實驗相容劑為SMA，主要的測試判斷方式是改變SMA的加入量而制備出等量不同的PC/ASA合金，PC ∶ASA ∶SMA ∶其他助劑控制在70 ∶30 ∶4 ∶0.8，通過測試后制作出各類合金及物理性能及力學示意圖，如圖2、圖3所示。

圖2　相容劑含量對缺口沖擊強度的影響

圖3　相容劑含量對拉伸強度的影響

在高分子混合物中添加相容劑有助于其性能的提高，從圖2及圖3中可看出，高分子性能隨著相容劑的增加而增大，相容劑增加到4份時懸臂梁缺口沖擊出現最大值，然后出現滑落；而拉伸強度在相容劑的量為3份時出現最大值，隨后出現滑落。

SMA是一種無規結構共聚物，與ASA結構相似且相容性良好，是由馬來酸酐與苯乙烯進行共聚反應而成。SMA含有酸酐基團，其受剪切力及高溫作用后會與聚碳酸酯發生酯交換[5]，因此，加入SMA很大程度上可降低兩相的界面張力，分散了PC/ASA合金中的粒子，使其共混物的力學性能有所提高。從圖2中可看出，SMA用量在4份以上時，其沖擊強度反而下降，其原因是過量的基團受到剪切力及高溫作用后會發生PC熱降解，引起PC/ASA合金分子鏈斷裂，從而導致相容劑未起到增容作用。

2.2不同PC/ASA配比對PC/ASA合金綜合性能的影響

相容劑仍為SMA，保持其與助劑比例不變(4 ∶0.8)，主要是改變PC與ASA的配比，從而得到不同的PC/ASA合金，表2為PC/ASA合金物理性能。

表2　不同PC/ASA配比對PC/ASA合金綜合性能的影響

從表2中可看出，PC/ASA合金的彎曲強度、拉伸及熱形形溫度隨著PC用量的增大而增大，在PC ∶ASA用量比例在70 ∶30時沖擊強度出現最大值，同時PC/ASA合金在這種比例下的綜合性能是最好的。

2.3相同PC組分下PC/ASA合金與PC/ABS合金的性能對比

與上述實驗相同，保持PC、SMA、助劑比之間使用量70 ∶4 ∶0.8，分別混合加入30份ABS或ASA，制備出PC/ASA合金及PC/ABS合金，制樣條件相同并且放置在室溫下24h后測試耐老化性能及力學性能，結果如表3所示。

從表3中可看出，保持混合物的比例，兩者力學性能并無明顯差異，而耐候老化性能方面PC/ASA合金要超過PC/ABS合金。

表3　相同PC組分下PC/ASA合金與PC/ABS合金的性能對比

3結論

在PC/ASA合金中添加相容劑SMA能提高其力學性能，且SMA用量為4%時最佳。PC/ASA用量比例在70 ∶30時綜性能力為最優，在這種技術下制成的PC/ASA合金與PC/ABS力學性能無明顯差異，但PC/ASA的耐候老化性能優異于PC/ABS，PC/ASA可在高耐熱或高耐候條件下使用。

參考文獻

[1] 閻國濤.碳纖維廢絲增強PC/ABS合金復合材料的制備與性能研究[D].北京化工大學，2013.

[2] 蔡夢霞. PC/本體法ABS共混合金的制備及其性能研究[D].華東理工大學，2012.

[3] 陳婷. PBT/ASA共混體系性能及其戶外制品應用研究[D].福建師范大學，2013.

[4] 羅明，陳振嘉，宋湘怡，等.阻燃高光澤PC/PMMA合金的制備與性能研究[J].塑料工業，2010(10)：21-24，38.

[5] 于春娜，宋陽，鄭瑩瑩，等. SAN/CPE/PC合金的制備與性能研究[J].塑料工業，2013(06)：39-42.

Research on PC/ASA Alloy Performance and Preparation Process

HUANG Li-sheng，LI Jing，MAI Wei-zong，LAI Shi-liang

(Guangzhou Research Institute Co.，Ltd.of Synthetic Materials，Guangzhou 510665，Guangdong，China)

Abstract：Using a twin-screw extruder equipment，PC/ASA alloy was prepared，the effects of different ratio of PC and ASA on performance were investigated. The results showed that：in PC/ASA system，PC and ASA ratio is 70 ∶30，adding compatibility agent SMA 4% and 0.8% of antioxidant and lubricant，can achieve optimal performance：Izod notched impact strength of 66.7kJ/m2，the tensile strength of 56.1MPa，the bending strength of 82.3MPa，heat distortion temperature of 105.6℃；while PC/ABS was prepared under the same conditions，PC/ASA alloy has better lightfastness than PC/ABS.

Key words：PC/ASA alloy，performance and preparation，research

中圖分類號：TQ 325