导语 :是当今性能最优异 、应用最广泛的之一 ,如何制作高韧性PC/ABS是一个受到广泛关注的问题 。接下来乐天堂fun88将讨论高韧性PC/ABS配方设计的一些原则 ,主要考量因素有PC分子量 ,ABS及其橡胶含量 ,PC/ABS比例 ,反应型等 。
首先乐天堂fun88讨论PC分子量对其自身及PC/ABS韧性的影响 。
要制作高韧性的PC/ABS ,特别是对低温冲击有要求时 ,应尽量选择分子量较高的PC原料 。
选取四种不同分子量的PC : PC3.6(Mw=3.6万) PC3.2(Mw=3.2万) PC2.4(Mw=2.4万)PC2.0(Mw=2.0万)进行研究 。乐天堂fun88都知道PC对厚度和缺口是较为敏感的 ,那么敏感的程度到底怎样呢 ?
图 1 PC分子量对缺口的影响
由图1 ,PC样条的厚度由3.18mm增加到6.35mm时 ,各分子量PC的缺口冲击强度数值下降为原来的20%-25%左右 。将样条缺口由标准缺口改为尖锐缺口(用薄刀峰在标准缺口底部切入)时 ,冲击强度数值呈现大幅下降 ,3.18mm样条各PC下降到不足原来10%;而6.35mm样条尖锐缺口的冲击数值下降到原来标准缺口的1/5左右 ,均表现出脆性。可见 ,PC对厚度 、尤其是缺口有较强的敏感性 ,PC分子量较高时这种敏感性稍有减弱 。
对于有低温韧性要求的材料来说 ,脆韧是一个重要参数 ,PC分子量对其脆韧转变有重要影响 。由图2 ,在PC 分子量较高时 ,其脆韧转变温度随分子量下降而升高并不明显 ,如PC分子量由 3.6万下降到3.2万时 ,其转变温度由 -42℃只提升了2℃到-40℃ 。
而PC分子量下降到中等分子量以下(≤2.4万)时 ,其脆韧转变温度快速上升 , 由PC2.4的-30℃上升20℃到PC2.0的-10℃ 。可见 ,要想制备低温韧性较好的PC ,保持PC较高的分子量是很有必要的 。回复“PC”查看更多
图 2 PC分子量对PC脆韧转变温度的影响
那么 ,不同分子量的PC对PC/ABS合金的冲击强度和低温韧性有什么样的影响呢 ?将各分子量PC与胶含量为16%的ABS以70/30的比例共混制得合金 ,其 3.18mm缺口如图3 。
图3.PC分子量对不同温度PC/ABS缺口冲击性能的影响
由图可见 ,PC分子量越高 ,其对应PC/ABS的缺口冲击强度越高 ,发生脆韧转变的温度越低 。PC分子量较低的时候 ,其对应PC/ABS冲击强度随温度降低而下降的速度很快 。
如常温(25℃)时 ,PC3.6 、PC3.2 和PC2.4对应的PC/ABS的缺口冲击强度分别为 800J/m 、750J/m和600J/m,而在 -10℃时 ,其对应值分别为 750J/m 、 600J/m和200J/m ,PC2.4/ABS冲击下降明显 。
因此 ,要制作高冲击强度的PC/ABS ,特别是对低温冲击有要求时 ,一方面是尽量选择分子量较高的PC原料 ,另一方面是尽量减少PC/ABS加工过程中的降解 ,防止PC分子量下降 。回复“PC”查看更多
在PC中引入ABS后 ,可降低PC对厚度和缺口的冲击敏感性 。
选择四种不同胶含量的ABS :ABS16(16%Rubber) ,ABS38(38%Rubber) ,ABS45(45%Rubber)和ABS50(50%Rubber)进行评价 。回复“ABS”查看更多
一般地 , ABS冲击强度会随着胶含量的上升而提高 ,但到一定程度(45%)后提升不再明显 ,如图4 ,可以看到ABS对厚度的敏感性比PC弱得多 ,其1/4”冲击可达1/8”冲击的50%以上(PC只有20%-25%) 。
图表4 ABS胶量对ABS冲击强度的影响
将以上不同胶量的ABS与PC3.2 (Mw=3.2w)共混后制成合金 ,其冲击性能随温度变化如图5.
图5.不同胶量ABS对PC/ABS在不同温度下冲击强度的影响
可以看出 ,在常温(25℃)时 ,不同胶量ABS的PC/ABS均表现出高的韧性 ,缺口冲击均在700-750J/m 。随着温度降低 ,胶量较低的PC/ABS缺口冲击快速下降 ,如在-30℃时 ,PC/ABS16的缺口冲击下降到了220J/m ,而PC/ABS38和PC/ABS45仍保持650J/m以上 。需要注意的是 ,ABS50 在与PC共混时 ,会造成PC的严重降解 ,无法制得有意义的合金。
将ABS38与合适的SAN复配制得不同胶含量(0%-38%)的乳液法ABS ,再分别与PC3.2共混制得合金 ,考察其胶含量对PC/ABS脆韧转变温度和冲击强度的影响 ,如图6和图7 。由图6 ,ABS胶含量高于10%时 ,PC/ABS的脆韧转变温度随着胶含量的升高而逐渐降低 ;而ABS胶含量低于10%时 ,脆韧转变温度随胶量减少而迅猛提升 。对于要求低温韧性的PC/ABS来说 ,保持ABS中胶含量在以上是必要的 。
图6.ABS胶含量对PC/ABS脆韧转变温度的影响
图7.ABS胶含量对PC/ABS缺口冲击强度的影响
图7表明ABS的胶含量存在临界值,使PC/ABS在不同条件下发生脆韧转变 ,且胶量达到一定量后 ,其缺口冲击强度不再随胶量增加而明显提升 。对于3.18mm 样条来说 ,ABS胶含量达到5%即可使 PC/ABS表现出韧性 ,而对于6.35mm样条来说 ,胶含量要达到10% 以上才表现出韧性 。
而且 ,6.35mm的样条在胶量为10% 时 ,近和远浇口处的断裂表现也不同 。近浇口端表现出韧性 ,并且断面周围有明显的应力发白现象 ,而远浇口端只表现出准韧性 ,且断面呈 。这种现象主要与ABS在PC中的有关 ,包括橡胶相的大小 、形状 、分散等情况(后续会有讨论) 。
可见 ,在PC中引入ABS后 ,可降低PC 对厚度和缺口的冲击敏感性 。一般地 ,ABS胶量存在一个临界值 ,使对应 PC/ABS在常温时呈现脆韧转变 ,在此之上 , PC/ABS缺口冲击不再随胶量增加而明显提升 ;还存在一个临界值 ,使PC/ABS的脆韧转变温度呈现突变 ,且超过此临界值时 ,脆韧转变温度随着胶含量提升而不断降低 。ABS在PC中的相态也会对PC/ABS的韧性产生重要影响 。