不同类型增容剂对ABS/PETG共混物的结构和性能影响文献综述
2020-06-03 21:51:21
1. 概述
当今高分子材料已成为工业、农业生产和人民生活不可缺少的重要材料。但是随着现代科技的日新月异和人民生活水平的逐步提高,对高分子材料也提出了日益广泛和苛刻的要求。聚合物共混改性不仅是聚合物改性的重要手段,更是开发综合性能优异的新型材料的重要途径,降低了生产成本,带来较大的社会效应。据国外统计[11],一种工业化的新型聚合物,从研制到中试需近两亿美元的投资,而研制并投产一种新型聚合物共混物只需数百万美元的投资。此外,一些工程聚合物共混物的力学性能可与某些金属合金相媲美,这是均聚物难以比拟的。
1.1 PETG简介
聚对苯二甲酸乙二醇酯-1, 4-环己烷二甲醇酯(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]。由于PETG是以1,4-环己烷二甲醇(CHDM)部分代替乙二醇(EG)所得的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共聚酯。其结晶度很低甚至是完全非晶的,由于分子链中环己烷单元的引入,首先破坏了原PET分子链的规整性,其次环己基体积比亚乙基的大,且柔性差,在动力学上更加不利结晶,致使PETG可成为完全无定形的透明共聚酯[3]。PETG的不结晶性,使其在用于挤出吹塑等工艺中避免了因应变诱导结晶或热结晶而使制品透明度降低的情况,从而克服了PET在这方面的缺陷。它与PET比较多了1,4-环己烷二甲醇共聚单体,与PCT比多了乙二醇共聚单体,具有较好的粘性、透明度、颜色、耐化学药剂、和抗应力发白能力。可广泛应用于板片材、高性能收缩膜、瓶用及异型材等市场[4]。
20 世纪 70年代,美国伊斯曼公司率先研制出 PETG 系列产品,其优异的性能迅速铺开了市场。到 2012 年,伊斯曼公司全球销售量达 20 万吨,并且以每年 20%的速度增长。我国 PETG 的消费量占全球产能的30%左右,2002年中国石化辽阳石化分公司研究院开始致力于研发 ”PETG 共聚酯切片生产技术”,以期打破国外公司技术和产品的垄断[21]。
蒋文柔[12]等人同样采用熔融法制备聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)用于增容改性聚乳酸/聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PLA/PETG)共混物,通过 FTIR、SEM 和力学性能测试,考察了共混物的结构和力学性能。结果表明,采用与 PLA 相比延展性良好的 PETG 与 PLA 共混,未增容时相容性差,而力学性能表现不佳。采用 PLA-g-MAH 对共混体系增容后,共混体系的拉伸强度和弯曲模量略有下降,但冲击强度和断裂伸长率显著提高。
1.2 ABS简介
ABS是丙烯睛-丁二烯-苯乙烯的接枝嵌段共聚物,具有优良的综合性能,是应用最广、用量最大的热塑性工程塑料之一。我国对ABS的需求近年来一直呈大幅增长趋势,导致ABS树脂价格持续增长。多年来ABS树脂在电器、玩具及交通领域广泛应用,积累了大量ABS废旧塑料,这些废旧塑料的高性能化再利用并实现对ABS新料的替代,能缓解ABS的供应压力,降低ABS的使用成本,减小材料对环境的负荷[4]。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[5-6]。
PC 和 ABS 共混可以得到性能优异的 PC/ABS 共混物,一方面提高了 ABS的耐热性、冲击强度和拉伸强度,另一方面降低了 PC 的成本和熔体黏度,改善 了其加工性能,但是 PC 和 ABS 中的橡胶相相容性较差。赵勃[13]等人通过双螺杆挤出机将 PC 和 ABS 熔融共混,并用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)作为增容剂,研究了 PC/ABS 共混物的相容性、力学性能、形态结构和动态力学性能。结果表明,PC/ABS 共混物的拉伸强度和弯曲强度随着 MBS 添加量的增加呈下降趋势,当 MBS 添加量为 15 份时,PC/ABS 的缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值;此外,MBS 的加入使得 ABS 分散相分布均匀,增强了两相的界面粘结力并使得 PC 和 ABS 两相的玻璃化转变温度相互靠拢,从而提高了共混物的相容性。
1.3共混改性与增容
1.3.1 共混改性
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