改性ABS/PBT合金的增容改性研究

ABS/PBT合金制备的关键之一便是添加合适的相容剂。

 

(1) ABS/PBT/MGE三元共混增容体系

目前研究最多的相容剂是甲基丙烯酸甲酯(MMA)一甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)一丙烯酸乙酯(EA)三元共聚物(MGE),其中GMA提供反应增容的环氧官能团,少量的EA是为了防止开链,不影响与ABS中SAN的相容性。ABS/PBT/MGE共混体系的组成形态中,PBT为连续相,ABS是分散相。MGE中的MMA与ABS中的SAN相相容,同时,在两相界面上,相容剂中的环氧单元与PBT的梭基或羟基发生反应生成了PBT-g-MGE接枝共聚物。这种接枝共聚物减小了界面张力并起到了空间稳定的作用,阻止了ABS分散相粒子的相互碰撞,进而抑制了团聚的发生。此外,接枝反应增加了共混物的黏度,相应地给加工带来了一些难度。

 

表1为ABS/PBT/MGE( 30/70/X)共混物的冲击性能,由表可见,MGE加入使ABS/PBT共混物的室温冲击强度提高了100~ 200J/m,脆韧转变温度降低了20~40℃。研究表明,适量GMA(在相容剂中的含量大于5%'')和少量的相容剂(共混物中含录小于5%)可显著改善共混物的相分散,使共混物的脆韧转变温度显著降低,但却伴随着室温冲击强度损失10%一15%。研究认为,乳液法制备的ABS中残留的酸性物催化了环氧官能团的交联反应。通过适当调整共混加工顺序可以消除这一影响。如在第二步挤出加人ABS之前,先将PBT与MGE共混,使PBT与相容剂中环氧官能团的接枝反应优先发生,从而使环氧优先用于生成对共混体系起增容作用的接枝共聚物,并抑制其交联反应的发生。

 

.表1  ABS/PBT/MGE ( 30/70/X)共混物的冲击性能

ABS型号

室温缺口冲击强度/(J/m)

X=0

X=5

ABS-38

596

670

ABS-45

760

500

ABS-50

711

550

 

( 2 )  ABS/PBT/GMA三元共混增容体系

由于ABS-g-GMA中GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)的环氧官能团可以与PBT端基发生化学反应,生成ABS-g-PBT共聚物,从而提高了PBT与ABS之间的界面黏结力,因此ABS可以在PBT中均匀、稳定分散,实现对PBT的增韧。表2为ABS和ABS-g-GMA随GMA含量不同粒径的变化情况。

.表2  ABS和ABS-g -GMA粒径

 

样品名称

GMA含量/%

ABS粒径/μm

ABS

0

0.37

ABS-g-GMA1

1

0.40

ABS-g-GMA3

3

0.41

ABS-g-GMA5

5

0.43

ABS-g-GMA8

8

0.42

 

对于ABS-g-GMA/PBT共混体系表现出的形态特征可以两种不同的化学反应得以解释。

 

( 3 )  ABS/PBT/SAG苯乙烯一丙烯睛一甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)

共聚物通过其环氧官能团与PBT中的羧基或羟基反应生成接枝聚合物SAGg--PBT,从而起增容作用。其中SAG共聚物中SA链段部分S/ AN单体比应与ABS中S/AN单体比相匹配。虽然接枝带来了共混体系性能的改善,但过度接枝会对相容剂上的SA链段起屏蔽作用,反而降低了增容的效果,并使共混体系黏度大幅度增加。SAG增容能较好地解决ABS/PBT合金在挤出加工中遇到的出口膨胀和熔体破裂等问题。对该增容体系值得注意的一点是,只有当SAG和催化齐(乙基三苯基溴化磷)并用时,才能得到良好的改性效果。研究表明,在ABS/PBT共混体系中,加人少录的SAG就可以使合金的冲击强度高达800J/m以上。而过多的增加SAG的用量,合金的冲击强度反而降低。

 

( 4)  ABS/PBT/SMA

三元共混增容体系苯乙烯一马来酸酐共聚物(SMA)也可以作为ABS/PBT的相容剂。加入SMA可促使PBT分散相尺寸变小且均匀地分散于ABS中,显著改善了ABS/PBT共混物的冲击、拉伸性能。SMA先与ABS共混再与PBT共混,共混物的分散相尺寸最小、分布最均匀,优于SMA先与PBT共混再与ABS共混的方法。