PBT/TPU合金性能研究

李均立，宋 波，2

(1.佛山顧地塑膠有限公司，廣東 佛山 528522；2.江門職業技術學院，廣東 江門 529090)

聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 最重要的熱塑性聚酯，五大工程塑料之一。 但PBT也存在諸如韌性較低等缺點，限制了其應用[1]。而熱塑性聚氨酯彈性體以其優異的性能和廣泛的應用， 已成為重要的熱塑性彈性體材料之一。本文利用熔融共混法制備了PBT/熱塑性聚氨酯彈性體合金，獲得了較好的增韌效果，以期為進一步的工業應用提供參考。

1 實驗部分

1.1 主要原料

對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，XY1120，揚州天行健化工有限公司。熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)，聚醚型，東莞市中崗塑膠原料有限公司。

1.2 主要儀器與設備

同向雙螺桿擠出機，SJ-20，南京杰亞擠出裝備有限公司；注塑機，SJ-20，武漢怡揚塑料機械有限公司；差示掃描量熱儀(DSC)，DSC60-plus，日本島津公司；超景深三維顯微鏡RH-2000，日本浩視公司；懸臂梁沖擊試驗機，JJ-20，長春智能儀器設備有限公司；萬能材料試驗機，CMT6001，深圳新三思公司。

1.3 試樣制備

使用前先將PBT在100℃真空干燥2 h。將干燥后的PBT和TPU按質量配比混合好，然后在雙螺桿擠出機中造粒，溫度控制在220～240 ℃，螺桿轉速80～100r/min。粒料經真空干燥后，再在相同溫度范圍內通過注塑機注塑成標準樣條供測試。

1.4 性能測試

拉伸強度按 GB/T1040.3-2008在室溫下進行測試；懸臂梁缺口沖擊強度按GB/T1843-2008在23±2℃下進行測試。

2 結果與討論

2.1 PBT/TPU力學性能

圖1 PBT/TPU沖擊強度隨TPU質量含量變化曲線

圖1為TPU對PBT缺口沖擊強度的影響。從圖中可以看出，隨著含量的增加，PBT/TPU沖擊強度不斷增加，當TPU為10%時，缺口沖擊強度從7.03kJ·m-2增加到14.22 kJ·m-2，增加了1倍多；當TPU為15%時，到達25.33 kJ·m-2，增加了2倍多。說明TPU對PBT有良好的增韌效果。

圖2為TPU對PBT拉伸強度的影響。從圖中可以看出，隨著TPU含量的增加，PBT/TPU提伸強度不斷降低，當TPU為15%時，下降了17%左右。其原因是TPU強度比PBT低很多，在材料拉伸時，不能有效抵抗外力，相當于減小了體系PBT含量，表現為拉伸強度的降低。

圖2 PBT/TPU拉伸強度隨TPU質量含量變化曲線

2.2 沖擊斷面顯微分析

圖3 PBT和PBT/TPU(85/15)的缺口沖擊斷面顯微圖

圖3為PBT和PBT/TPU(85/15)的缺口沖擊斷面的超景深顯微圖。從圖中可以看出，PBT斷面平整，為脆性斷裂；而PBT/TPU的斷面則呈云狀，說明斷裂產生了撕裂，生成了更多的新鮮斷面，表現出部分韌性斷裂的特征，從而提高了沖擊強度值。

2.3 結晶行為分析

圖4 PBT和PBT/TPU(85/15)的DSC測試

圖4為PBT和PBT/TPU(85/15)的DSC測試。從升溫熔融曲線可以看，PBT/TPU的最大熔融峰溫度比PBT低了3.3℃，說明TPU的加入使PBT的熔點略有下降。從降溫結晶曲線可以看，PBT/TPU的最大結晶峰溫度比PBT低了1.0℃，說明TPU對PBT有微弱的成核作用。另外，根據峰面積可以計算出PBT和PBT/TPU的結晶度分別為35.66%和36.25%(其中，PBT 100%結晶時的結晶焓按142 J/g計算[2])，兩者非常接近，說明TPU基本上不影響PBT的結晶度大小。

3 結論

隨著TPU含量的增加，PBT/TPU沖擊強度不斷增加，當TPU為15%時，增加了約1倍；但提伸強度降低，當TPU為15%時，下降了17%左右。超景深顯微圖表明，PBT/TPU斷裂產生了撕裂，表現出部分韌性斷裂特征。DSC分析表明TPU對PBT有微弱的成核作用，對不影響PBT的結晶度大小。