回收聚乙烯醇缩丁醛（PVB）／ABS共混体系的制备及力学性能＊

汪 慧，李小兰，廖正福，肖武华，何晓红，李 冲，李杰鸿，张坚伟

（1．广东工业大学材料与能源学院，广东 广州 510006；2．北京理工大学珠海学院化工与材料学院，广东 珠海 519085）

回收聚乙烯醇缩丁醛（PVB）／ABS共混体系的制备及力学性能＊

汪 慧1，李小兰1，廖正福1，肖武华1，何晓红2，李 冲2，李杰鸿1，张坚伟1

（1．广东工业大学材料与能源学院，广东 广州 510006；2．北京理工大学珠海学院化工与材料学院，广东 珠海 519085）

采用转矩流变仪，通过共混方法制备了回收PVB／ABS合金、增容PVB／ABS合金和纳米CaCO3填充改性PVB／ABS合金，研究了PVB对ABS、增容PVB／ABS合金和纳米CaCO3对增容PVB／ABS合金力学性能的影响．结果表明，加入ABS－g－MAH和SAN－g－EPDM可改善PVB／ABS相容性和力学性能，ABS－g－MAH增容共混物力学性能优于SAN－g－EPDM 增容体系，ABS－g－MAH 加入量为5%～7%，纳米CaCO3添加量为5%时，PVB／ABS共混体系具有最优的综合力学性能．

PVB／ABS；共混；性能

ABS具有塑料相和橡胶相两相组成的结构特殊性，这决定了其在性能上具有优越性，如良好的刚性、韧性，耐油耐腐蚀及良好的加工流动性等，广泛用于汽车、家电等各行各业中，但其也存在耐热性差、不阻燃及成本较通用塑料高的缺点．ABS结构中的苯基、氰基等为ABS的改性提供了良好的条件［1］，已出现大量的ABS共混改性品种，如PVC／ABS，PC／ABS，PBT／ABS和PMMA／ABS等，它们在性能上各有所长［2］，逐渐代替了某些塑料品种，而出现在人们的生活中．

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）广泛用于汽车等安全夹层玻璃中，在生产过程中会产生大量的边角料，而且随着交通业的发展，出现汽车等的报废及拆装回收问题，这些问题无论对资源、环境，还是对经济层面都日益严峻．若能对这些“废料”加以利用，不仅可以降低产品的成本，改进产品的某些性能，还能响应号召，起到节能、环保的作用．基于此，本文用转矩流变仪，通过共混方法制备了PVB／ABS共混体系，并探讨了增容剂种类、用量对PVB／ABS体系力学性能的影 响，以 及 纳 米 CaCO3对 PVB／ABS／ABS－g－MAH体系的增强增韧效应．

1 主要原料及设备

原料：ABS（牌号台化15A1），台湾化工产品；回收料PVB，珠海新创提供；ABS－g－MAH（KT－3）和SAN－g－EPDM，沈阳科通塑料科技有限公司产品；纳米CaCO3，肇庆金益产超细碳酸钙．

设备：CMT 5504型微机控制电子万能试验机，深圳市新三思材料检测有限公司制造；平板硫化仪（热压，QLB－D（400×400）），上海第一橡胶机械厂制造；平板硫化仪（冷压，ST92－70），广州皮革机械厂制造；XJJ－50型冲击试验机，承德市大加仪器有限公司制造；SK－160B型开放式塑炼机，上海橡胶机械厂；HY－W型万能制样机，河北省承德试验机厂．

2 结果与讨论

2．1 PVB用量对PVB／ABS体系力学性能的影响

图1～图3分别为PVB用量对PVB／ABS体系拉伸、弯曲和冲击强度影响的曲线．从图1至图3可以看出，添加少量PVB时，体系拉伸、弯曲和冲击强度等综合力学性能下降明显．随着PVB含量的增加，拉伸和弯曲强度总体呈下降趋势，而体系冲击强度则随着PVB含量的增加先降低后有所回升．

一方面，由于PVB黏度高不易分散，造成ABS与PVB的相容性差，ABS树脂基体与PVB颗粒间存在较多界面缺陷，导致应力集中，引起强度下降．另一方面，由于PVB本身的强度和刚性较弱，当m（ABS）∶m（PVB）低于16∶4时，体系冲击强度逐渐回升，可以认为是PVB在体系中起了增韧粒子的作用．

图1 PVB用量对PVB／ABS体系拉伸强度的影响

图2 PVB用量对PVB／ABS体系弯曲强度的影响

图3 PVB用量对PVB／ABS体系冲击强度的影响

2．2 增容剂对PVB／ABS体系的力学性能影响

图4至图6分别为增容剂SAN－g－EPDM 和ABS－g－MAH对 PVB／ABS体系的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度影响的曲线，其中m（PVB）∶m（ABS）＝1∶3．从图4至图6可以发现：添加了增容剂ABS－g－MAH的体系，随着增容剂加入量的增大曲线先上升后下降，当添加量为5%时，拉伸强度达到最大值30．16 MPa，冲击强度达最大值9．70 kJ／m2，当加入量为7%时，弯曲强度达最大值37．05 MPa；添加增容剂SAN－g－EPDM 的体系，当增容剂加入量少时，拉伸、弯曲和冲击强度变化不大，甚至还有微小的下降，当加入量达到一定时，体系的力学性能开始上升；ABS－g－MAH的增容效果要好于SAN－g－EPDM．体系中ABS为连续相，PVB构成体系的分散相，增容剂中的ABS部分可以与基体ABS达到完全混容，且其中的马来酸酐基团与PVB中缩醛基、未完全水解的乙酰氧基以及未参与缩醛的羟基等有较好的相容性，这样增容剂在两组份间减小了界面张力，增强了界面，起到空间稳定的作用，防止PVB分散相粒子的相互团聚，从而提高了体系的力学强度．但是，当增容剂的用量超过一定分量以后，过量的增容剂除了存在于两相界面处外，还可能有一部分形成第三相，在共混体系中形成“胶束”［3］，不能更好地发挥增容作用，而且过量的增容剂中的基团能与更多的PVB相结合，在高温及剪切作用下引起PVB热降解，从而导致分子链的断裂，使其强度下降．对增容剂SAN－g－EPDM而言，增容剂中的EPDM部分可以与ABS中的橡胶部分混容，而其中的SAN部分相比于PVB，更易与ABS中的塑料相混容，因此，当增容剂加入量较少时，增容剂基本分

图4 增容剂用量对PVB／ABS体系拉伸强度的影响

图5 增容剂用量对PVB／ABS体系弯曲强度的影响

图6 增容剂用量对PVB／ABS体系冲击强度的影响

散在ABS基体中，起不到增容作用，甚至有可能增加体系界面缺陷，所以力学强度不升反降，而当增容剂加入量足够时，会有一部分扩散到ABS和PVB界面间起到增容作用，因此力学强度上升．

2．3 纳米CaCO3填充PVB／ABS体系的研究

图7至图9为纳米CaCO3用量对PVB／ABS／ABS－g－MAH体系拉伸、弯曲和冲击强度的影响，其中m（PVB）∶m（ABS）∶m（ABS－g－MAH）＝5∶15∶1．从图中可以看出，体系的力学强度基本上是随着纳米CaCO3用量的增加，先增大后减小的，存在一个较佳的纳米CaCO3用量．

图7 Nano－CaCO3用量对体系拉伸强度的影响

图8 Nano－CaCO3用量对体系弯曲强度的影响

当加入纳米CaCO3时，无机纳米CaCO3粒子的存在可产生应力集中效应，易引发周围树脂产生微开裂，吸收一定的变形功；同时无机纳米CaCO3粒子的存在使基体树脂裂纹拓展受阻和钝化，最终终止裂纹不致发展为破坏性开裂．当纳米CaCO3的加入量较少时，纳米粒子虽然能引发微裂纹吸收变形功，却不能阻止裂纹的拓展，因此，强度会下降．当继续增加至5%时，才能起到增强增韧的作用．纳米粒子的量继续增加，由于纳米粒子的比表面积大，不能达到纳米级分散，粒子间易发生团聚，形成缺陷，因此强度反而下降［4］．大量研究表明，5%以下纳米碳酸钙的加入对高分子复合材料存在增强增韧作用，但本文不论拉伸强度还是冲击强度都有所降低，原因可能是复合材料中纳米CaCO3团聚比较严重．

3 形貌分析

图10为各种PVB／ABS共混体系的拉伸断面形貌，其中m（PVB）∶m（ABS）＝1∶3．从图10可以发现，在没有添加增容剂时，PVB／ABS之间相互作用很弱，相容性比较差，存在明显的分散相粒子（图10（a））．而随着增容剂 SAN－g－EPDM 以及ABS－g－MAH 的加入，PVB／ABS之间的界面相互作用得到明显加强，已观察不到明显的分散相粒子（图10（b）和图10（c））．同时可以发现，ABS－g－MAH对PVB／ABS体系的增容效果要比SAN－g－EPDM好．因此，表现出的综合力学性能也较好．图10（d）为PVB／ABS－g－MAH／ABS体系经过纳米CaCO3填充以后的拉伸断面形貌，可见体系中粒子分散存在一定的团聚，这与前述力学性能研究结果一致．

图9 Nano－CaCO3用量对体系冲击强度的影响

图10 PVB／ABS共混体系的扫描电镜图

4 结 论

制备了PVB／ABS共混复合材料，探讨了PVB对ABS性能的影响．研究了SAN－g－EPDM 以及ABS－g－MAH 对共混体系的增容作用，发现 ABS－g－MAH具有更好的增容效应，并以ABS－g－MAH为增容剂制备了 PVB／ABS共混体系；当 ABS－g－MAH用量为5%～7%时，增容效果较好；纳米Ca－CO3对PVB／ABS体系具有一定的增强增韧作用，最佳填充量为5%．研究结果可为废旧PVB的回收利用提供一定依据．

［1］王家龙，张雅娟，张新波．ABS共混合金研究进展［J］．安徽化工，2008，34（6）：11－13．

［2］BALAKRISHNAN S，NEELAKANTAN N R，JAISANKAR S N．Effect of functionality levels and compatibility of polycarbonate blends with maleic anhydride grafted ABS［J］．J Appl Polym Sci，1999，74（8）：2102－2110．

［3］王久芬，周海俊，姜丽萍．相容剂对PC／ABS合金性能的影响［J］．工程塑料应用，2001，29（6）：1－3．

［4］胡圣飞，徐声均，李纯清．纳米级（nm）无机粒子对塑料增强增韧研究进展［J］．塑料，1998（4）：13－16．

Preparation and properties of recycled polyvinyl butyral（PVB）and ABS blends

WANG Hui1，LI Xiao－lan1，LIAO Zheng－fu1，XIAO Wu－hua1，HE Xiao－hong2，LI Chong2，LI Jie－hong1，ZHANG Jian－wei1
（1．Faculty of Materials and Energy，Guangdong University of Technology，Guangzhou，510006，China；2．College of Chemical Engineering and Materials Science，Zhuhai Campus of Beijing Institute of Technology，Zhuhai 519085，China）

In this paper，the blends of recycled PVB／ABS blends、compatabilized PVB／ABS blends and its blends filled with nano－CaCO3were prepared．The effect of PVB on mechanical properties of ABS，compatabilized PVB／ABS blends and its blends filled with nano－CaCO3were investigated．The results showed that addition of ABS－g－MAH and SAN－g－EPDM effectively increased mechanical properties of blends due to the improved compatibility between ABS and PVB．The mechanical properties of PVB／ABS blend compatabilized by ABS－g－MAH were higher than that of blends compatabilized by SAN－g－EPDM．The optimum mechanical properties of PVB／ABS blends were obtained at the amount of ABS－g－MAH of 5% －7%and nano－CaCO3of 5%．

PVB／ABS；blend；properties

TQ314．269

A

1673－9981（2010）04－0663－05

2010－10－10

广东省高校人才引进专项（厅人才引进080118＃）；广西科学基金（桂科自0679020）

汪慧（1985—），女，安徽池州人，硕士研究生．