PC/ASA合金的研发

黄李胜，李　景，麦伟宗，赖世亮

(广州合成材料研究院有限公司，广东广州 510665)



PC/ASA合金的研发

黄李胜，李景，麦伟宗，赖世亮

(广州合成材料研究院有限公司，广东广州 510665)

摘要：利用双螺杆挤出机制备PC/ASA合金，探讨了不同PC与ASA配比对性能的影响。结果表明：在PC/ASA体系中，PC与ASA的配比为70 ∶30，添加4%的相容剂SMA以及0.8%的抗氧剂、润滑剂，能获得最优的性能：悬臂梁缺口冲击强度达66.7kJ/m2，拉伸强度达56.1MPa，弯曲强度达82.3MPa，热变形温度达105.6℃；同时比同等条件下制备出来的PC/ABS合金拥有更好的耐光性。

关键词：PC/ASA合金，性能及制备，研究

聚碳酸酯简称PC，其具有机械性能、冲击韧性、耐热性、稳定性及透明无毒优异特征，是一种热塑性工程塑料。聚碳酸酯自1960年进入市场并得到迅速的发展，其应用的领域包括仪表、电子、机械、电器、电子、汽车及航空等重要领域，不仅涉及到工业领域，还涉及到生活领域，应用的范围十分广泛。聚碳酸酯消耗量与聚酰胺旗鼓相当。聚碳酸酯虽然优点较明显，但当前影响其发展的重要因素有：加工难、熔体粘度大、产品应力开裂及价格昂贵等。社会各领域对聚碳酸酯研究也逐渐深入，主要是为了解决聚碳酸酯的缺点，扩大其应用领域。当前市场上主要是将其与ABS共混改性，也是当前常见的改性措施，这种改性措施很大程度上提高了聚碳酸酯的流动性，不仅使其制品的敏感性有所减少，还改善了聚碳酸酯的加工性能，降低成本，促进了PC的应用范围，其聚合物合金是当前世界产量最高的合金。而ASA是由苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸橡胶共聚而成的三元聚合物。ASA维持了ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的光泽好、加工性能良好和高冲击强度等优点，同时ASA的熔体粘度比较低，容易加工成型，耐候性比ABS优异，价格也比较低。现在市场上，聚碳酸酯与ASA的共混改性，正在逐步地取代现有的PC/ABS合金市场[1]。

1实验部分

1.1原材料采集及设备

实验前主要采集的原料有PC、ASA、ABS、相容剂、抗氧剂及润滑剂，设备有双螺杆挤出机、高速混合机、注塑机、电子万能试验机、维卡软化点试验机、悬臂梁冲击试验机、熔体流动速度测定仪及氙灯老化试验箱。

1.2制备方法研究

实验前首先将收集的原材料PC及ASA放置在90℃～120℃下容器内进行干燥，时间控制在4h[2]，其次将干燥完成的两种材料与相容剂、抗氧剂、润滑剂等调整比例均匀混合，混合后将这些混合物放置在加料器中，通过从双螺杆挤出机中定量挤出(温度控制在200℃～250℃的范围内，螺杆转速控制在280r/min～320r/min)。经过混合程序、挤出、冷却及切粒这几项流程后便可得到高性能的PC/ASA合金的成品。PC/ASA合金的成品的流程如图1所示。

图1　PC/ASA合金的成品的流程

1.3性能测试

将PC/ASA合金成品的粒子放置在90℃容器内进行干燥，至4h后通过注塑机进行制样，将注塑机的温度及压力分别控制在230℃～260℃及70MPa～90MPa条件下进行[3]，测试的主要内容有以下几项：力学性能悬臂梁冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、熔融指数及耐候老化性能。这几项测试的标准依次为GB/T 1843、GB/T 1040、GB/T 9341、GB/T 1634、GB/T 3682、GB/T 16422.2。其中耐候老化性能的测试是在氙弧暴露的环境下进实验，将成品放入到氙灯老化试验箱内[4]，实验条件如表1所示。

表1　实验循环及实验条件

实验完成后，利用评价样品灰卡的颜色变化程度测定耐光性等级。确定灰卡级别的标准是在光源D65的条件下，具体等级可分为5级、4级、3级、2级、1级，最好的等级是5级，最差的为1级，等级高度代表试样耐光老化性能越高。

2结果与讨论

2.1相容剂对PC/ASA合金力学性能的影响

此次实验相容剂为SMA，主要的测试判断方式是改变SMA的加入量而制备出等量不同的PC/ASA合金，PC ∶ASA ∶SMA ∶其他助剂控制在70 ∶30 ∶4 ∶0.8，通过测试后制作出各类合金及物理性能及力学示意图，如图2、图3所示。

图2　相容剂含量对缺口冲击强度的影响

图3　相容剂含量对拉伸强度的影响

在高分子混合物中添加相容剂有助于其性能的提高，从图2及图3中可看出，高分子性能随着相容剂的增加而增大，相容剂增加到4份时悬臂梁缺口冲击出现最大值，然后出现滑落；而拉伸强度在相容剂的量为3份时出现最大值，随后出现滑落。

SMA是一种无规结构共聚物，与ASA结构相似且相容性良好，是由马来酸酐与苯乙烯进行共聚反应而成。SMA含有酸酐基团，其受剪切力及高温作用后会与聚碳酸酯发生酯交换[5]，因此，加入SMA很大程度上可降低两相的界面张力，分散了PC/ASA合金中的粒子，使其共混物的力学性能有所提高。从图2中可看出，SMA用量在4份以上时，其冲击强度反而下降，其原因是过量的基团受到剪切力及高温作用后会发生PC热降解，引起PC/ASA合金分子链断裂，从而导致相容剂未起到增容作用。

2.2不同PC/ASA配比对PC/ASA合金综合性能的影响

相容剂仍为SMA，保持其与助剂比例不变(4 ∶0.8)，主要是改变PC与ASA的配比，从而得到不同的PC/ASA合金，表2为PC/ASA合金物理性能。

表2　不同PC/ASA配比对PC/ASA合金综合性能的影响

从表2中可看出，PC/ASA合金的弯曲强度、拉伸及热形形温度随着PC用量的增大而增大，在PC ∶ASA用量比例在70 ∶30时冲击强度出现最大值，同时PC/ASA合金在这种比例下的综合性能是最好的。

2.3相同PC组分下PC/ASA合金与PC/ABS合金的性能对比

与上述实验相同，保持PC、SMA、助剂比之间使用量70 ∶4 ∶0.8，分别混合加入30份ABS或ASA，制备出PC/ASA合金及PC/ABS合金，制样条件相同并且放置在室温下24h后测试耐老化性能及力学性能，结果如表3所示。

从表3中可看出，保持混合物的比例，两者力学性能并无明显差异，而耐候老化性能方面PC/ASA合金要超过PC/ABS合金。

表3　相同PC组分下PC/ASA合金与PC/ABS合金的性能对比

3结论

在PC/ASA合金中添加相容剂SMA能提高其力学性能，且SMA用量为4%时最佳。PC/ASA用量比例在70 ∶30时综性能力为最优，在这种技术下制成的PC/ASA合金与PC/ABS力学性能无明显差异，但PC/ASA的耐候老化性能优异于PC/ABS，PC/ASA可在高耐热或高耐候条件下使用。

参考文献

[1] 阎国涛.碳纤维废丝增强PC/ABS合金复合材料的制备与性能研究[D].北京化工大学，2013.

[2] 蔡梦霞. PC/本体法ABS共混合金的制备及其性能研究[D].华东理工大学，2012.

[3] 陈婷. PBT/ASA共混体系性能及其户外制品应用研究[D].福建师范大学，2013.

[4] 罗明，陈振嘉，宋湘怡，等.阻燃高光泽PC/PMMA合金的制备与性能研究[J].塑料工业，2010(10)：21-24，38.

[5] 于春娜，宋阳，郑莹莹，等. SAN/CPE/PC合金的制备与性能研究[J].塑料工业，2013(06)：39-42.

Research on PC/ASA Alloy Performance and Preparation Process

HUANG Li-sheng，LI Jing，MAI Wei-zong，LAI Shi-liang

(Guangzhou Research Institute Co.，Ltd.of Synthetic Materials，Guangzhou 510665，Guangdong，China)

Abstract：Using a twin-screw extruder equipment，PC/ASA alloy was prepared，the effects of different ratio of PC and ASA on performance were investigated. The results showed that：in PC/ASA system，PC and ASA ratio is 70 ∶30，adding compatibility agent SMA 4% and 0.8% of antioxidant and lubricant，can achieve optimal performance：Izod notched impact strength of 66.7kJ/m2，the tensile strength of 56.1MPa，the bending strength of 82.3MPa，heat distortion temperature of 105.6℃；while PC/ABS was prepared under the same conditions，PC/ASA alloy has better lightfastness than PC/ABS.

Key words：PC/ASA alloy，performance and preparation，research

中图分类号：TQ 325