PCABS合金应力开裂行为研究

工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 塑料应用 2010年，第38卷，第4期 PC／ABS合金应力开裂行为研究 尹建伟 黄达成 郭小会 马宝山 (威林工程塑料有限公司，顺德 528322) 摘要 制备 了不同配方的阻燃聚碳酸酯(PC)／(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)共聚物(ABS)合金，研究 了ABS用量、 增容剂、增韧剂及阻燃剂对PC／ABS合金耐应力开裂性能的影响。结果表明，ABS用量对耐应力开裂时间的影响等 级为0～45 s，增容剂对耐应力开裂时间的影响等级为25—75 s，增韧剂对耐应力开裂时间的影响等级为4～34 rain， 阻燃剂对耐应力开裂时间的衰减等级为 17—23 rain。 关键词 聚碳酸酯 (丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)共聚物 应力开裂 增韧剂 阻燃剂 增容剂 聚碳酸酯(PC)是一种无定形热塑性工程塑料， 具有冲击强度高、抗蠕变、尺寸稳定性好、耐热、透 明、介电性能优良等优点，但同时也存在加工流动性 差、容易发生应力开裂、对缺口敏感、耐磨性差、成本 高等缺点。(丙烯腈／丁二I烯／苯 乙烯)共聚物 (ABS)具有较好的耐化学药品性和成型加工性，然 而其耐热和耐候性相对较差。两者共混改性所得的 PC／ABS合金在性能上可实现互补，不仅共混合金 的耐热性、冲击强度及拉伸强度优于 ABS，而且其 熔体粘度比Pc低，加工性能好，制件内应力和冲击 强度对制品厚度的敏感性都大大降低。PC／ABS合 金兼具这两种材料的优点 j¨。 目前，美国的 GE公司、德国的拜耳公司和日本 帝人公司在PC／ABS合金领域技术领先，国内金发 等知名企业结合PC、ABS的优点也进行了大量合金 化研究 j。 通过对PC／ABS合金的耐应力开裂行为的系统 研究，从源头上减弱材料的应力开裂倾向，提高制件 的使用寿命，从而制造出优 良的排叉、开关面板、充 电器外壳、笔记本外壳等制品。针对 PC／ABS合金 经过注射成型的制件经常产生应力开裂的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，笔 者从 ABS用量、增容剂、增韧剂及阻燃剂等4个方 面系统地研究了合金应力开裂性能的影响。 1 实验部分 I．I 原材料 PC：1225Y，日本帝人株氏会社； ABS：747S，台湾奇美实业股份有限公司； 增容剂 A：马来酸酐接枝 ABS(ABS—g—MAH)， KT一3，沈阳科通塑胶有限公司； 增容剂 B：MAH接枝线性低密度聚乙烯(LL— DPE—g-MAH)，HR一1，广州市鹿山化工材料有限公 司； 增容剂 C：(乙烯／甲基丙烯酸)共 聚物 (E／ MA)，酯含量为 23％ ～26％，24MA005，广州市合诚 化学有限公司； 增韧剂 A：HR一181，丁二烯类共聚物胶含量 60％一64％，韩国锦湖化学株式会社； 增韧剂 B：(甲基丙烯酸酯／丁二烯／苯乙烯)共 聚物(MBS)，2691A，美国罗门哈斯公司； 增韧剂 C：(乙烯／丙烯酸丁脂／MAH)共聚物， 东莞市安辰塑胶科技有限公司； 阻燃剂 A：三一(三溴苯氧基)一三嗪，FR一245，寿 光光大工贸有限公司； 阻燃剂 B：溴化环氧树脂，2015K，开美化学科技 (南通)有限公司； 阻燃剂 C：BC一58，美国大湖化工公司； 阻燃剂 D：三氧化二锑，锡矿山闪星锑业有限公 司。 1．2 设备、仪器 双螺杆挤出机：TE一35型，南京瑞亚高聚物装 备有限公司； 注塑机：CJ80M3V型，顺德震雄塑料设备有限 公司； 高速搅拌机：10L型，江苏白熊机械有限公司； 冲击试验机：4J型，新三思材料检测有限公司。 1．3 试样制备 原材料的烘干处理：将 PC放在热风干燥料斗 中，升温到 120oC后干燥 4 h； 将 PC、ABS、增容剂、增韧剂、阻燃剂等按配方 比例混合，然后用双螺杆挤出机进行共混造粒。挤 出机机筒温度分别为 220、220、200、200℃，机头温 度为240％，主机螺杆转速为40 r／min，喂料螺杆转 收稿日期：2010．叭30 尹建伟，等：PC／ABS合金应力开裂行为研究 55 速为 16 r／rain。然后将合金颗粒放在热风干燥料斗 中，升温到 120~C后干燥 2～4 h；然后在注塑机上制 成 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 试样，用来测试悬臂梁缺口冲击强度；并在注 塑机上制成带有螺丝柱的小家电配件，用来做耐应 力开裂测试。 1．4 性能测试 悬臂梁缺 口冲击强度按 GB／T 1843—1996测 试 ； 应力开裂测试：在室温下用冰乙酸浸泡未经退 火处理的带螺丝柱的注塑制件，并打螺丝。注塑制 件为小家电配件，其中螺丝柱孔深 8 mm，螺丝柱孔 内径 1．8 mm，螺丝柱孔外径 5 mm，螺钉直径 2 mm； 注塑样件从开始放入溶剂到出现裂纹的时间，记为 应力开裂时间。 2 结果与讨论 2．1 PC／ABS合金产生应力开裂的成因及测试方 法 PC／ABS合金在注射成型时，分子链被迫取向， 由于 PC分子链上含有大量苯环，具有很高的刚性， 所以解取向比较困难；而在成型后，被取向的链有恢 复自然状态的缓慢趋势，整个分子链已经被冻结和 大分子链之问的相互作用，从而造成制件内存在残 留应力。内应力是在分子来不及松弛而被冻结起来 的弹性形变引起的，残余应力的存在，导致制件可能 出现应力开裂。 笔者通过采用溶剂法检验注塑制件的应力开裂 性能，其原理是通过溶剂浸泡，将冻结的内应力释放 出来使试样产生裂痕，用发生应力开裂时间的长短 来考察其耐应力开裂性能。 2．2 ABS用量对合金耐应力开裂性能的影响 研究 PC／ABS合金耐应力开裂行为，理清 PC、 ABS两种聚合物各 自的耐应力开裂性能及 PC与 ABS不同配比的耐应力开裂性能是基础工作，为此 通过调整 PC／ABS合金中 ABS的用量来研究 PC与 ABS配比对应力开裂性能的影响，测试结果见表 1。 表 1 ABS用量对 PC／ABS合金耐应力开裂性能的影响 ABS质量分数／％ 项 目 0 l 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1o0 耐应力开裂 20 l 37 55 65 58 56 53 49 47 46 44 时间／s ‘ 组成PC／ABS合金的为PC、SAN及接枝橡胶粒 子聚丁二烯(PB)3部分，当 PC过量时，呈典型的 “海一岛”结构，如图1所示。 PC／ABS合金的增韧机理符合“剪切屈 服一银 图 1 PC／ABS合金结构形态不意图 纹化”理论。其中橡胶粒子PB充作应力集中点，诱 发大量银纹和剪切带，吸收大量能量，从而显著提高 PC／ABS合金冲击强度；同时橡胶粒子PB能控制银 纹的发展并能及时终止而不致形成裂纹，从而达到 提高 PC／ABS合金耐应力开裂性能的目的。 当ABS含量较少时，PC／ABS合金中橡胶粒子 PB含量很低，受冲击时产生的银纹少，所产生的银 纹得不到橡胶粒子 PB的及时终止，银纹很快成为 裂缝，此时PC／ABS合金容易应力开裂，耐应力开裂 性能差。随着 ABS含量的增加，银纹和剪切带吸收 的能量不断增加，银纹可及时被其它橡胶粒子终止， 并产生新的剪切带。银纹和剪切带存在着相互诱 发、歧化和终止的协同效应，并出现临界值。当达到 临界值时，临界应力集中区的应力松弛作用增强了 银纹的稳定性并终止了破坏性的裂缝，此时，材料耐 应力开裂性能最好。当 ABS质量分数超过 50％时， 随着橡胶粒子含量增加，银纹相应有所增加，此时相 当ABS中加人 PC，不利于剪切带的产生，银纹和剪 切带的协同效应削弱，耐应力开裂性能也降低。由 表 1可知，PC／ABS合金在冰乙酸溶剂中开裂时间 随着 ABS用量的增加先增大后减小，当 PC／ABS合 金中ABS质量分数为30％时，PC／ABS合金的耐应 力开裂性能最好 。 2．3 增容剂对合金耐应力开裂性能的影响 虽然 PC与 ABS的溶解度参数比较接近，分别 为39 9～41．0(J／era )“ 和40．2～41．9(J／cm ) ， 有一定的相容性，但 ABS中橡胶分散相 PB与Pc是 基本不相容的，要获得耐应力开裂性能优良的 PC／ ABS合金，仍需要借助增容剂的作用 J。为此选择 了3种不同类型的增容剂进行对比，结果见表2。 表 2 增容剂对 PC／ABS合金耐应力开裂性能的影响 配方组成 项 目 PC／ABS PC／ABS／ PC／ABs／ PC／ABs／ 增容剂 A 增容剂 B 增容剂 C (70／30) (70／30／2) (70／30／2) (70／30／2) 耐应力开 65 120 140 90 裂时问／s 从表 2可以看出，没有加入增容剂的 PC／ABS 56 工程塑料应用 2010年，第38卷，第4期 合金的耐应力开裂性能很差；加入增容剂后，PC／ ABS合金的耐应力开裂性能得到不同程度的提高， LLDPE-g—MAH的加入最大程度地提高了合金的应 力开裂性能，可能是 LLDPE树脂较 ABS、E／MA两 种树脂的耐溶剂性更好。 增容剂的加入能够很好地改善合金的耐应力开 裂性能。因为增容剂的加入增强了两相界面的相互 作用，使两相的粘结力加强。相界面变得模糊，界面 层加厚。从而有效地阻止了溶剂的浸入，使耐应力 开裂性能得以改善 J。 2．4 增韧剂对合金耐应力开裂性能的影响 不同类型的增韧剂对 PC／ABS合金的增韧机理 不同，作用和效果也不相同，为此选择了3种不同类 型的增韧剂进行对比，结果见表 3。 表3 增韧剂对 PC．／ABS合金耐应力开裂性能的影响 配方组成 项 目 PC／ABS PC／ABs／ PC／ABs／ PC／ABs／ 增韧剂 A 增韧剂 B 增韧剂 C (70／30) (70／30／3) (70／30／3) (70／30／3) 耐应力开 65 s 12 min 5 min 35 rain 裂时间 缺口冲击强 65 ．O 48．6 82．1 67．2 度／kJ· in 一 从表3可以看出，增韧剂的加入能够大幅度提 高PC／ABS合金的耐应力开裂性能。当体系未加增 韧剂时，PC／ABS合金的耐应力开裂性能很差；随着 理论和“脆 一韧”转变的冷拉机理，橡胶粒子 PB充 作应力集中点，诱发大量银纹和剪切带，吸收大量能 量，同时橡胶粒子 PB能控制银纹的发展并能及时 终止而不致形成裂纹，从而明显提高PC／ABS合金 耐应力开裂性能；可是合金的缺口冲击强度并不理 想，可能是丁二烯类共聚物与PC／ABS合金相容性 不佳；MBS的加入较大程度地提高了合金的缺口冲 击强度，但对 PC／ABS合金共混体系的耐应力开裂 性能改善并不理想，这是因为 MBS是“核 一壳”型 抗冲击改性剂，抗冲击的原理建立在刚性增韧的机 理之上，它可以提供较好的低温冲击性能。由于它 的“核一壳”结构，这一类增韧剂在提高冲击性能的 同时，对模量下降甚微，因此不能通过大的塑性形变 大幅度地提高合金体系的耐应力开裂性能。(乙 J烯／丙烯酸丁~'／MAH)接枝共聚物的加入，一方面 使合金体系的应力形变能力增加，另一方面，通过 MAH接枝改性使合金体系的相容性提高，而且乙烯 单体的耐溶剂性较好，从而使得合金体系的耐应力 开裂性能最佳。(乙烯／丙烯酸丁脂／MAH)接枝共 聚物综合了增韧剂、增容剂和弹性体等的一系列优 点，故其合金的耐应力开裂性能最好。 2．5 阻燃剂对合金耐应力开裂性能的影响 通常阻燃剂的加入量均比较大，会降低 PC／ ABS合金的冲击性能，选用 4种常见的阻燃剂，进行 增韧剂 HR一181的加入，根据“剪切屈服一银纹化” 考察，结果见表4。 表4 阻燃剂对 PC／ABS合金耐应力开裂性能的影响 配方组成 项 目 PC／ABS／增韧剂 C PC／ABS／增韧剂 C／阻 PC／ABS／增韧剂 C／阻 PC／ABS／增韧剂 c／阻 PC／ABS／增韧剂 C／阻燃剂A／ (70／30／3) 燃剂 A(70／30／3／15) 燃剂 B(70／30／3／17) 燃剂 C(70／30／3／16) 阻燃剂 D(70／30／3／11／3) 耐应力开裂 35 14 16 18 12 时间／min 阻燃等级 V—O V一0 V一0 V一0 V一0 从表4可以看出，阻燃剂的加入能够大幅度降 低合金的耐应力开裂性能。未加入阻燃剂时，PC／ ABS合金增韧体系的耐应力开裂性能很好 ；三嗪与 PC／ABS合金的相容性比较差，降低了体系对溶剂 的抵抗力，溶剂更加容易从螺丝沿制件形成的切口 进入材料内部，进一步腐蚀材料，降低制件的整体韧 性，耐应力开裂性能大幅度下降；溴化环氧树脂系高 分子阻燃剂，数均相对分子质量在 15 000左右，同 时环氧基团活性大、极性强、与 PC／ABS合金有较好 的相容性，对 PC／ABS合金增韧体系的抗应力开裂 性能的降低幅度小；BC一58为苯氧基四溴双酚 A 碳酸酯齐聚物，与 PC树脂有着极好的相容性，数均 相对分子质量大于 3000，BC一58较溴化环氧树脂、 三．(三溴苯氧基)一三嗪对PC／ABS合金增韧体系的 抗应力开裂性能的降低幅度更低；加入了三氧化二 锑固体粉末，为PC／ABS合金提供了应力点，耐应力 开裂性能下降幅度最大。 3 结论 ABS用量、增容剂、增韧剂及阻燃剂对 PC／ABS 合金的耐应力开裂性能均有影响。ABS用量对耐应 力开裂性能的影响等级为0—45 s，增容剂对耐应力 开裂性能的影响等级为25—75 s，增韧剂对耐应力 尹建伟，等：PC／ABS合金应力开裂行为研究 57 开裂性能的影响等级为4—34 min。阻燃剂对耐应 2001，29(8)：37_39· 力开裂性能的衰减等级为17 23 min。 [ 袁新强，付蕾·Pc／AB 合金耐应力开裂性能[J]．塑料工业， 2008，36：113一 115． 参 考 文 献 [4] 吴宏安，徐锡丽．PC／ABS手机充电器专用料的开发[J]．工程 [1] 刘建芳，闻获江．PC／ABS合金研究进展[J]．苏州大学学报：工 塑料应用，2004，32(4)：4—6． 科版，2002(2)：1—6． [5] 兰浩，周琨生，方年生．相容剂对 PC／ABS合金性能的影响 [2] 曹文鑫．PC／ABS合金的开发和应用现状[J]．化工新型材料， [J]．中国塑料，2004，18：53—55． STRESS．CRACKING BEHAⅥ oR oF PC／ABS ALLoY Yin Jianwei，Huang Dacheng，Guo Xiaohui，Ma Baoshan (Waylam Engineering Plastic Co．Ltd．，Shunde 528322，China) ABSTRACT The flame．retardant PC／ABS alloys with different formulations were prepared．The effects of different ABS con— tent，compatibilizer，toughening agents and fire retardant on the stress·cracking property of the PC／ABS alloy was investigated．，I'}le re— suits showed that，ABS content effected the cracking time 0—45 S，eompatibilizers effected the cracking time 25—75 S，toughening a· gent reduced the cracking time 4—34 min．flame retardant reduced the cracking time 17—23 min． KEYW oRDS PC，ABS，stress-cracking，toughening agent，flame retardant，compatibilizer 高效单双向塑料拉伸土工格栅生产线订单不断 青岛顺德塑料机械有限公司研制成功我国首套高效单 双向塑料拉伸土工格栅生产线之后，产品订单一直不断。行 业专家认为，这一高新技术产品属国内首创，多项技术指标 达到国际领先水平，完全可替代进口设备，具有广阔的发展 前景。 该生产线具有高效节能、质量稳定、操作简单等优点，主 要用于生产多种规格的单双向塑料拉伸土工格栅。这种土 工格栅是由高分子聚合物经挤出，然后纵向拉伸而成，具有 拉伸强度大(大于 150 MPa)，适于各种土壤，其各项性能指 标都优于未经拉伸的土工网，是目前一种最理想的加筋加固 材料，可广泛用于高速公路、市政道路、铁路、飞机跑道等的 路基增强；公路、铁路以及江河海岸边的加筋土挡墙的加筋 工程；江河海坝的堤坝增强；以及果园、菜地、牧畜、工地等围 栏，为土工材料和塑料制品厂家开发新产品，上新项目带来 了机遇。 (周茂林) 英国出台塑料电子发展战略 近日，为了确保英国在高速发展的塑料电子方面的世界 领先地位，英政府出台了《塑料电子：英国走向成功战略》， 同时公布将注入2 800万英镑的资金。塑料电子技术改写了 硅片集成 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 的传统，它将允许集成电路刻在任何表面或大 的空间上。这将突破当前单晶硅芯片的局限，不仅大大降低 生产成本，有利于大规模新生代产品的制造，例如智能系统 中感应器、电池和显示屏的整合等，还比原来的生产模式更 为绿色环保。据预测，在未来的十年里，塑料电子技术将以 惊人的速度占领全球市场。至2020年，其产值将超过 1 200 亿美元。这个行业高速的扩张意味着英国将拥有新的经济 增长点的同时，还会带来2万个就业岗位。 《塑料电子：英国走向成功战略》着重在五个方面阐述 了塑料电子产业走向成功的关键：一是拓展英国本国制造业 和出口市场；二是通过鼓励、协调和创建有吸引力的投资环 境和支持商业流通，以保证英国成为塑料电子产业稳定的生 产基地；三是大力宣传开发新产品运用塑料电子技术的优 势；四是开发新的 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 项目；五是成立塑料电子领导机构来 管理该行业O 最近投入的2 000万英镑拓展基金将用于在 Sedgefield 的刻印电子技术中心的技术开发，不但极大地推动塑料电子 设备的发展 ，还在接下来的四年内创造超过 1 500个就业岗 位。刻印电子技术中心制造塑料电子显示屏和综合智能系 统的生产线将于2011年初于该 中心建成。另外 ，技术战略 委员正按计划投资800万英镑，鼓励企业合作，共同开发新 型制造工艺和创新产品。 《塑料电子：英国走向成功战略》是英国重点发展先进 制造的各项举措之一，而发展先进制造又是英国 2009年 4 月出台的《新产业新职业》战略中四大优先发展领域之一。 (慧聪) 奥迪 A8采用增强聚酰胺(PA)制作备胎架 目前，高增强聚酰胺(PA)材料比不锈钢，铝合金和玻璃 纤维(GF)毡增强热塑性塑料(GMT)更普遍的被奥迪制造商 用来生产新型A8汽车的备胎凹槽。 备胎凹槽使用 Durethan DP BKV 60 H2．OEF型原料制 成，这款 60％ GF增强 PA6来 自于德国专业化学 品公司 LANXESS。荷兰Vestalpine Plastics公司负责为该款奥迪 A8 生产后备箱备胎 凹槽。该部件尺寸为 100 am×85 cm×32 cm，应用注塑成型工艺制成。 对于这次在设计中放弃 GMT的原因，主要是由于使用 该材料将不得不进行繁重的精细结构组件改造设计任务。 德国专业化学品公司 LANXESS表示 ，PA6的应用对于 提高结构整体刚度具有重大贡献。在环境温度下，新型PA6 的拉伸强度能够达到 19 000 MPa，是传统 30％的GF增强 PA6的两倍。它还能够在高温下保持其刚度，因为奥迪 A8 的该部件位置靠近排气系统。 (慧聪)