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双金属耐磨复合钢板PC/ABS合金相容性与阻燃性的研究

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双金属耐磨复合钢板PC/ABS合金相容性与阻燃性的研究

发布日期:2018-05-16 作者: 点击:

研究了 PC/ABS 合金的相容性与 ABS 树脂中丙烯腈含量、橡胶含量之间的关系以及增容剂对 PC/ABS 合金相容性的影响。一方面通过差热扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)方法对合金的相容性进行了定性的描述。另一方面,将 Flory-Huggins 溶液热力学理论应用于聚合物合金共混体系,建立了通过测定共混前后组分玻璃化转变温度的变化以及玻璃化转变时的比热差来计算共混体系相互作用参数的方法。该方法可以对 PC/ABS 这类部分相容聚合物共混体系的相容性进行定量的表征。通过对 PC/ABS 合金的 DSC 研究结果表明,当 SAN 中 AN 含量在 24~25wt%左右时,合金中 PC 相和 SAN 相玻璃化转变温度(Tg)的变化幅度均达到最大,表明在该 SAN 组成时合金的相容性达到最佳。此外,合金中 PC 相 Tg 的漂移幅度大于 SAB 相,意味着合金中 SAN 组分溶于 PC 相的部分要多于 PC 组分溶于SAN 相的部分。另一方面,ABS 树脂中橡胶含量的改变并没有对共混合金中两组分 Tg 的漂移带来明显影响。随着 PB 含量的增加,合金中 PC 相 Tg 的漂移均在 0~2K 之间,而 SAN 组分的 Tg 则基本不改变。从 PC/ABS 合金中两组分的相互作用参数χ12的计算结果来看,χ12在 SAN中 AN 含量为 24wt%时达到最小值,为 0.0167,此时 PC/ABS 合金相容性达到最好。但随着 ABS 中 PB 含量的变化,χ12波动范围较小,在实验测定误差范围内可视其不变。可见 ABS 树脂中橡胶含量变化对 PC/ABS 合金的相容性没有影响。此外,从 PC/ABS 合金的内部分散形态来看,当 SAN 中 AN 含量为 24%时,合金体系的分散程度很均匀,分散相尺寸约为 0.5μm 左右,且均匀分布于 PC基体中,相界面比较模糊,也说明此时合金的相容性最好。从而更有力地证明了DSC 和χ12 的分析结论。当对 PC/ABS 合金进行增容处理后,从 DSC 的分析结果显示,增容剂的加入一定程度上改善了 PC/ABS 合金的相容性,且 ABS-g-MAH 的增容效果要好于SMA,这亦从 SEM 的分析结果得到了验证。针对由十溴联苯醚和三氧化二锑复配阻燃剂生产的 PC/ABS 阻燃合金在成型加工过程中存在热稳定性差、加工温度区域窄、以及合金的力学性能下降幅度 I较大等问题,本文使用热失重的方法对十溴联苯醚/三氧化二锑复合阻燃剂以及PC/ABS 阻燃合金的热分解行为进行了系统的研究,探讨了提高 PC/ABS 阻燃合金成型加工热稳定性的各种方法。通过测定阻燃体系热失重的方法来评价阻燃剂的热稳定性。热失重曲线的分析数据显示,低分子量的磷酸酯和磷酸盐类阻燃剂的热稳定性与 PC/ABS 合金差异较大。虽然十溴随着苯醚与 PC/ABS 合金的热分解行为相似,但部分三氧化二锑的加入即十溴/锑为 3/1 时使十溴联苯醚的分解提前。通过在十溴/锑(3/1)的基础上加入第三组分—氧化锌或氧化钙虽能推迟其分解温度,但其阻燃性能却明显下降。此外,通过调节十溴/锑的配比亦可推迟其分解温度。当十溴/锑(2.5/1)或十溴/锑(1/1)时阻燃剂的热稳定性明显提高,其在 250~290℃之间的恒温热失重分析结果也证明了这点。更重要的是随着十溴/锑配比的变化,合金的阻燃性能并未受到影响,且当十溴/锑为 2.5/1 时,阻燃合金表现出较好的加工热稳定性和阻燃性。另外本文还从阻燃剂的表面偶联处理以及加入增容剂两方面入手来改善阻燃合金的力学性能。结果显示,对阻燃剂进行表面处理和加入增容剂的方法均可以在不降低合金阻燃性能的基础上提高其缺口冲击强度,尤其以阻燃剂经钛酸酯偶联处理的效果最佳。通过调节阻燃体系的组成和用量,可制备出满足不同需求的一系列阻燃 PC/ABS 合金。

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