一般而言,PC含量為60%-80%之間,PC/ABS的韌性最佳。
關于PC/ABS配比,我們耳熟能詳的比例為70/30。那么為什么是這個比例呢?它在什么情況下都是最優(yōu)的選擇嗎?
將ABS38(Rubber=38%)與合適SAN共混使膠含量為16%再與PC3.2(Mw=3.2w)以不同比例共混制得合金,其缺口沖擊性能如圖8。
圖8:PC含量對PC/ABS缺口沖擊強度的影響
可以看到,隨著PC含量的提升, PC/ABS的1/8”缺口沖擊是不斷增大的,而1/4”缺口沖擊則呈現先增大后減小的趨勢,在PC/ABS為70/30時呈現最大值,也就是說此時PC/ABS對厚度的敏感性最弱。
PC含量對PC/ABS脆韌轉變溫度的影響又是什么樣的呢?
圖9.PC含量對PC/ABS脆韌轉變溫度的影響
圖9表明,PC/ABS的3.18mm樣條的脆韌轉變溫度基本隨PC含量的增大而降低,而6.35mm樣條則呈現先降低后升高,在 PC/ABS為50/50時呈現最低值??梢?,對有低溫韌性要求的PC/ABS來說,70/30未必是最佳選擇,而且厚度不同時,其PC含量變化方向也應不同。
可見,PC中引入ABS后,其3.18mm的常溫IZOD沖擊下降,脆韌轉變溫度提升;但6.35mm的IZOD沖擊強度提升,脆韌轉變溫度下降。因此,常用配比70/30可認為是綜合考慮了厚度、溫度等因素對沖擊性能影響的選擇。
也有研究認為,當PC/ABS配比為80/20 時,沖擊強度出現最大值,當PC/ABS配比為70/30時,拉伸強度出現極大值;當ABS 含量為50%時,PC/ABS的流動性最好。將市場上常用的PC1100和 ABS8391復配后發(fā)現,基本符合此規(guī)律,如圖10所示。
圖10.PC含量對PC1100/ABS8391不同厚度樣條缺口沖擊強度的影響
因此,PC/ABS共混物沖擊強度的表現是與樣條厚度、測試溫度等相關的,且其變化趨勢未必一致,對于不同的PC和 ABS,其最佳配比可能有所不同。從研究及經驗來看,一般最佳值出現在PC含量為60%-80%之間。回復“PC/ABS”查看更多
相態(tài)穩(wěn)定對于保持或者提升PC/ABS的韌性至關重要,而對于改善相態(tài),除了選擇合適的PC和ABS基材,添加反應型相容劑也是重要的手段。
對于PC/ABS來說,相態(tài)是一個非常重要而又常常被忽視的問題。我們經常遇到一種情況,就是用樣條測試時,沖擊強度明明很高,但在注塑制件后,在卡扣、拐角或熔接線等位置卻容易發(fā)生斷裂。這除了因各種原因造成的降解外,還有一個重要的原因便是相態(tài)不佳。
一般來說,相態(tài)包括相疇的尺寸、形狀和分散等方面。在原則二時已提到,使用膠含量為10%的PC/ABS(70/30)的6.35mm彎曲樣條的近澆口端和遠澆口端分別測試沖擊強度,其結果有很大差異。
圖11. PC/ABS近澆口和遠澆口端沖擊強度差異
通過TEM照片,可以看出兩部分的相態(tài)有明顯區(qū)別。其中,SAN相(白色區(qū)域)包裹著橡膠相(黑色區(qū)域),分散于PC相(灰色區(qū)域)中。遠澆口端(右圖)與近澆口端(左圖)相比,相疇尺寸大,形狀被拉伸呈不規(guī)則的長條形,橡膠分散不均勻。這就導致其在受到外力作用時吸收能量少,表現為沖擊強度下降。
圖12 PC/ABS注塑樣條近澆口端(左)和遠澆口端(右)TEM圖
這就可以解釋前面提及的沖擊樣條沖擊強度高而注塑制件韌性差的現象了。沖擊樣條結構簡單,故其相態(tài)無較大缺陷;而一般制件結構較復雜,在出現流道較長、制件較厚、拐角、料流匯合等情況時,其相態(tài)就會出現缺陷,導致容易斷裂。那么如何解決這一問題呢?
添加反應型相容劑是一個較好的選擇。接上例,在PC/ABS中加入1份SAN-胺類相容劑(如圖13),不管近澆口還是遠澆口端相態(tài)都出現較大改善,如圖14。
圖13 SAN-胺相容劑與PC反應形成SAN-g-PC
圖14 PC/ABS/SAN-胺(70/30/1)注塑樣條近澆口端(左)和遠澆口端(右)TEM圖
這是因為,SAN-胺相容劑一方面與ABS相容性好,另一方面其官能團可與PC反應,通過原位反應形成共聚物SAN-g-PC,降低了兩相的界面張力,阻止了橡膠相團聚的傾向,增加兩相界面間的粘結力,并使SAN相的尺寸減小,因而相態(tài)更為穩(wěn)定。
目前,市場上已有類似相容劑在售,如佳易容®SAG系列(SAN-GMA),其結構與上述相容劑類似,只是將胺基官能團替換為更適合于PC的環(huán)氧官能團GMA,反應后同樣生成SAN-g-PC共聚物(如圖15)。
圖15 SAG改善PC/ABS相容性
上海錦湖日麗的柏蓮桂等人的專利“一種高韌性的聚碳酸酯組合物及其制備方法”(申請?zhí)枺?01310713277.4)中即提到添加此種相容劑佳易容®SAG,“通過反應型相容劑和基材反應使粘度增加,使PC/ABS 的雙連續(xù)相的組成向PC 高的方向移動,使得雙連續(xù)相的結構在很大的組成范圍內形成,提高了韌性”,便是從改善相態(tài)的角度改善韌性。
總之,相態(tài)穩(wěn)定對于保持或者提升PC/ABS的韌性至關重要,特別在一些較長、較厚、較復雜的制件中,較易出現因相態(tài)失穩(wěn)導致的韌性下降。而對于改善相態(tài),除了選擇合適的PC和ABS基材,添加反應型相容劑也是重要的手段。