ABS/PETG合金的制备与性能

陈延明，白世阳,2，郭立颖，王立岩

（1.沈阳工业大学石油化工学院，辽宁 辽阳 111003；2.中石油辽阳石化公司热电厂，辽宁 辽阳 111003）

0 前言

PETG是由对苯二甲酸、乙二醇和1，4—环己烷二甲醇合成的非结晶型共聚酯，透明度高，光泽度高，是一种全新的透明工程塑料[1]。PETG具有优异的冲击强度、耐划痕、耐老化、耐热性、耐化学药品性、易于成型加工等性能，属于新一代环保塑料[2]。

ABS树脂是苯乙烯系列树脂中发展与变化最快的品种，其性能的高级化与相对低廉的价格，使其与其他树脂相比有着不可替代的优势。但其透明性、热变形温度和耐候性等不足限制了ABS的广泛应用[3-4]。

将ABS与PETG共混制备ABS/PETG合金，不仅保留了ABS与PETG原有的性能优势，还可以通过改变聚集态结构而赋予ABS/PETG合金新的性能，使其综合性能更加优良，用途更为广泛。因此，研发ABS/PETG共混材料新产品具有十分重要的意义。

1 实验部分

1.1 实验原料与仪器

实验主要原料：ABS，辽宁盘锦华锦集团；PETG，辽阳石化公司研究院；抗氧剂1010，瑞士汽巴精细化工有限公司；PE-g-MAH无规共聚物，杭州冠嘉塑化有限公司。

实验主要仪器：TE-35双螺杆挤出机，南京科亚塑料机械有限公司；Φ3×3LQ冷切粒机，江苏鑫力橡塑机械有限公司；DSC-822差示扫描量热仪，瑞士梅特勒公司；CMT6104电子万能实验机，深圳市新三思材料检测有限公司；XJU-22冲击实验机，承德市试验机厂；SZ-68塑料注射成型机，柳州塑料机械总厂。

2.2 ABS/PETG合金的制备

首先对ABS、PETG两种原料进行干燥处理，再将一定质量配比的ABS和PETG与抗氧剂等助剂充分混合，经双螺杆挤出机熔体挤出后，水冷、切粒。粒料经干燥后在注塑机上注塑成型，所得样条即为新型的ABS/PETG共聚酯合金材料。

2.3 ABS/PETG合金的相关性能测试

2.3.1 相容性能测试

以 Al2O3标准样品为参照物，称取10 mg ABS /PETG合金样品，用差示扫描量热仪对试样进行DSC分析。通过DSC升温曲线的方法测定ABS、PETG以及ABS/PETG合金的玻璃化转变温度，考察其相容性，升温速度10℃/min，测定温度范围25～200℃，氮气保护。

2.3.2 流变性能测试

采用XLY—Ⅱ型毛细管流变仪测试ABS /PETG合金的流变性能[5]。具体方法是将质量为1.5 g已干燥好的合金试样装入不同温度的料筒中压实，恒温10 min，然后分别在30 kg、50 kg、70 kg、90 kg、110 kg恒负荷下，熔体从毛细管中挤出，电子记录仪将自动记录挤出温度和速度。

2.3.3 力学性能测试

采用CMT6104电子万能材料实验机，按照GB1040-92对ABS /PETG合金进行拉伸性能测试，拉伸速度为 50 mm/min。采用简支梁冲击实验仪按照GB1043-93测定ABS/PETG合金材料的缺口冲击强度。标准样条宽6 mm，厚4 mm。

3 结果与讨论

3.1 ABS/PETG合金相容性能的测定

采用DSC测试的方法，对原料及其不同配比的合金材料的相容性进行了初步的研究，得结果见图1。

图1 ABS/PETG合金的DSC升温曲线

图1是ABS/PETG合金的DSC升温曲线，图中曲线说明，纯PETG玻璃化转变温度为79℃，纯ABS的玻璃化转变温度为109℃，而合金的曲线明显表现出两个玻璃化温度，这表明两者之间的相容性不是很好，要想提高合金的力学性能，需加入增容剂进一步改性，从而提高两相之间的界面黏结力。比较而言，ABS/PETG配比为40/60的合金相容性优于其他配比的合金，因此研究合金其他性能时，选择ABS/PETG质量配比为40/60。

3.2 ABS/PETG合金流变性能的测定

采用挤出式毛细管流变仪测定ABS/PETG合金的流变性能，设定温度在215～240℃，考察不同温度下ABS/PETG配比为40/60的共混物流动曲线，结果见图2。

图2 不同温度下ABS/PETG配比为40/60的共混物流动曲线

图2是在不同温度下，配比为40/60的ABS/PETG共混物合金的流动曲线。由图可知，在215～240℃之间，共混物均显示出典型的切力变稀型非牛顿流体的流动行为，即随着剪切速率的提高，ABS/PETG共混物熔体的表观粘度均呈现较为明显的下降趋势，故表现出假塑性流体的流动行为。

上述分析结果符合聚合物熔体流动的自由体积理论。升高温度，共混物的自由体积增加，流动单元受到的阻力相应减小，流动单元的能量变高，有序化程度减小，松弛时间变短，弹性效应增加大，熔体易于流动，因此表现为粘度随温度升高而下降。

3.3 ABS/PETG合金力学性能的测定

由DSC分析结果可知，ABS与PETG是部分相容体系，因此，添加PE-g-MAH无规共聚物作为增容剂以进一步提高ABS/PETG合金的力学性能，其用量为合金总质量的1%～9%。设定挤出机各段温度分别为 180℃、200℃、215℃、220℃、215℃，机头温度215℃，熔体温度215℃。合金粒料干燥后在注塑机上240 ℃条件下制成标准试样。采用电子万能实验机、简支梁冲击实验仪测定不同添加量的增容剂对ABS/PETG合金的拉伸强度和冲击强度的影响，结果见图3。

图3 PE-g-MAH用量与ABSPETG合金拉伸强度关系曲线

由图3可知，增容剂PE-g-MAH的添加量对ABS/PETG合金的拉伸强度和冲击强度影响较大。在不添加增容剂的条件下，ABS/PETG合金的拉伸强度为48.56 MPa，冲击强度为116.7 kJ/m2。当增容剂加入1%时，拉伸强度和冲击强度都分别达到最大值50.38 MPa和361.7 kJ/m2，而随着增容剂含量的继续提高，合金的冲击强度逐渐下降，且下降幅度较大，而拉伸强度也会降低，当增容剂含量为7%时ABS/PETG合金的拉伸强度达到最小值47.49 MPa。

由此可知，适量增容剂的加入会提高ABS/PETG合金的拉伸强度和冲击强度，这是因为适量的增容剂能更好地提高两相的界面黏结力，从而提高合金的力学性能。因此最适宜的PE-g-MAH用量为合金总质量的1%。

4 结论

本文通过ABS与PETG共混制备ABS/PETG合金，并对其相关性能进行测试，得出以下主要结论。

（1）DSC测试结果说明不同质量配比的ABS/PETG合金的玻璃化转变温度有两个，表明ABS与PETG是部分相容体系，且当ABS/PETG配比为40/60时，ABS/PETG合金相容性较好，优于其他配比的合金相容性。

（2）ABS/PETG合金的流变曲线说明在215～240℃之间，合金均显示出典型的切力变稀型非牛顿流体的流动行为，即随着剪切速率的提高，ABS/PETG共混物熔体的表观粘度均呈现较为明显的下降趋势，表现出假塑性流体的流动行为。

（3）增容剂PE-g-MAH的含量对ABS/PETG合金的拉伸强度和冲击强度有很大的影响，当PE-g-MAH含量为合金质量的1%时，ABS/PETG合金的拉伸强度和冲击强度分别由原来的48.56 MPa和116.7 kJ/m2提高到 50.38 MPa和 361.7 kJ/m2。

[1]喻爱芳，蒋瑜，李文刚，等. 1，4—环己二甲醇改性聚对苯二甲酸乙二酯[J]. 化工新型材料，2004，32（11）： 27～31.

[2]应燕，王铁军，杨昌正.1，4—环己烷二甲醇改性聚对苯二甲酸乙二酯结晶行为的研究[J].高分子材料科学与工程，2000，16（1）120～123.

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[5]肖雪春，李文刚，黄象安. PET/PTT共混体系相容性的研究[J]. 合成纤维，2003，11（1）： 22～25.