【正文】 微團(tuán)間相容性有限，與PC樹(shù)脂相比合金的力學(xué)性能有一定程度的下降。添加一定量的增容增韌助劑有助于改善合金內(nèi)部各微團(tuán)間的相互作用，使合金在惡劣的環(huán)境條件下繼續(xù)保持優(yōu)異的力學(xué)性能[56]。Balakrishnan S[11]和賈娟花[24] 分別用ABSgMAH與不同型號(hào)的PC、ABS共混，利用接枝的酸酐基團(tuán)與PC末端的羥基發(fā)生酯化反應(yīng),原位產(chǎn)生增容作用，提高了合金中微團(tuán)間的相容性。本章采用ABSgMAH與PC、ABS在雙螺桿擠出機(jī)中共混，通過(guò)與ABS的物理相容和與PC的化學(xué)反應(yīng)作用提高合金的相容性，達(dá)到顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能的目的?？疾炝讼嗳輨┑奶砑恿繉?duì)合金拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響，以及對(duì)合金缺口沖擊強(qiáng)度的改善情況。 實(shí)驗(yàn)部分 相容性的測(cè)定與表征 共混物玻璃轉(zhuǎn)化溫度的變化在共混體系中，共混物各組分完全相容，將出現(xiàn)一個(gè)Tg點(diǎn)；相容性有限，共混物的Tg將出現(xiàn)多重峰，且與單一組分峰相比較，多重峰介于單一組分峰之間；共混物中各組分只是簡(jiǎn)單的物理混合，將出現(xiàn)各組分單獨(dú)的Tg峰。采用美國(guó)Mettler Toledo公司的DSC821e型差示量熱掃描儀（DSC）測(cè)定合金中各組分的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的變化，測(cè)試條件為：升溫范圍40~250℃，升溫速率10℃/min，N2氣靜態(tài)保護(hù)。 合金微觀斷面分析由于低溫條件下合金中PC分子鏈在斷裂時(shí)沒(méi)有發(fā)生取向，而是以無(wú)規(guī)線團(tuán)的形式存在，合金的SEM照片可以反映ABS微團(tuán)在PC相中的真實(shí)分布情況。采用STEREOSCAN 250MK3型掃描電鏡觀察試樣液氮冷凍低溫橫斷面的形貌結(jié)構(gòu)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論相容劑ABSgMAH為環(huán)狀酸酐型反應(yīng)型相容劑，將ABSgMAH相容劑（SWJ2B）與PC、ABS（PC：ABS=60：40）在雙螺桿擠出機(jī)中共混，制備出PC/ABS合金材料。相容劑的添加量為0、10份[35]。用注塑機(jī)在一定注塑工藝條件下制備測(cè)試樣條。 相容劑對(duì)PC/ABS合金力學(xué)性能的影響 對(duì)PC/ABS合金缺口沖擊強(qiáng)度的影響圖31 相容劑用量對(duì)PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度的影響Fig 31 Effect on notched impacted strength of PC/ABS blend of patibilizers content由圖31可以看出，相容劑ABSgMAH的添加顯著改善了PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度。相容劑添加量小于4份時(shí)，隨相容劑添加量的增大，PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度逐漸增大。添加量達(dá)到4份時(shí)，PC/，%。相容劑添加量大于4份時(shí)，隨相容劑添加量的增大，PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度逐漸減小。添加量達(dá)到10份時(shí)，相容劑對(duì)PC/ABS合金缺口沖擊強(qiáng)度的改善情況不明顯。 對(duì)PC/ABS合金拉伸強(qiáng)度和拉伸斷裂伸長(zhǎng)率的影響圖32為相容劑ABSgMAH對(duì)PC/ABS合金拉伸強(qiáng)度影響的變化曲線。相容劑添加量較少時(shí)，PC/ABS合金的相容程度改善有限。隨ABSgMAH添加量的增大，PC/ABS合金的拉伸強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)添加量達(dá)到6份時(shí)，PC/。當(dāng)添加量大于6份時(shí)，隨相容劑添加量的增大，PC/ABS合金的拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)降低趨勢(shì)。圖32 ABSgMAH用量與PC/ABS合金的拉伸強(qiáng)度的關(guān)系Fig 32 The content of ABSgMAH vs the tensile strength of PC/ABS blend 圖33 PC/ABS合金的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率與ABSgMAH用量的關(guān)系Fig 33 The elongationatbreak of PC/ABS blend vs ABSgMAH conten相容劑ABSgMAH的添加對(duì)PC/ABS合金拉伸斷裂伸長(zhǎng)率的影響變化如圖33所示。合金拉伸斷裂伸長(zhǎng)率受共混物中彈性組分含量、ABS分散相粒徑尺寸以及PC、ABS微團(tuán)間相容程度的影響。由圖線顯示，相容劑的添加增大了PC/ABS合金的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率。添加2份ABSgMAH對(duì)合金拉伸斷裂伸長(zhǎng)率的影響顯著；同樣，添加10份相容劑時(shí)PC/ABS合金的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率增大較為明顯。 對(duì)PC/ABS合金彎曲強(qiáng)度的影響圖34反映了相容劑添加量與PC/ABS合金彎曲強(qiáng)度變化的關(guān)系。由圖可知，隨相容劑添加量的逐漸增大，PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)添加量大于4份時(shí)，合金的缺口沖擊強(qiáng)度增加程度趨緩。當(dāng)添加量達(dá)到10份時(shí)，PC/，%。圖34 相容劑ABSgMAH用量對(duì)PC/ABS合金彎曲強(qiáng)度的影響Fig 34 Effect on flexural strength of PC/ABS blend of the ABSgMAH content綜上所述，添加相容劑ABSgMAH顯著提高了PC/ABS合金的力學(xué)性能。這主要是因?yàn)橄嗳輨┲械腁BS組分與基體樹(shù)脂ABS完全相容，同時(shí)接枝物的酸酐基團(tuán)與PC端羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而提高了PC/ABS微團(tuán)間的結(jié)合強(qiáng)度。當(dāng)相容劑添加量較少時(shí)，對(duì)合金的力學(xué)性能改善不明顯，這是由于相容劑增強(qiáng)作用有限，添加適量的相容劑，將對(duì)合金不同方面的力學(xué)性能有不同程度的提高。當(dāng)相容劑添加量過(guò)多時(shí)，由于ABSgMAH為反應(yīng)型相容劑，反應(yīng)程度的增加將使基體樹(shù)脂的分子鏈變化程度增強(qiáng)；同時(shí)，力學(xué)性能較差的ABS含量的增大降低了合金的整體力學(xué)性能，使得相容劑添加量過(guò)多時(shí)PC/ABS合金的力學(xué)性能改善不明顯。 PC/ABS復(fù)合材料力學(xué)性能的變化表31 ABSgMAH作用的PC/ABS復(fù)合材料力學(xué)性能Tab 31 Effect on mechanical properties of PC/ABS posite material of ABSgMAH復(fù)合材料組成缺口沖擊強(qiáng)度/KJ*m2拉伸強(qiáng)度/MPa彎曲強(qiáng)度/MPa彎曲模量/MPaPC/ABS(60/40)PC/ABS/ABSgMAH(60/40/4)由表31可知，4份ABSgMAH作用后PC/ABS復(fù)合材料的力學(xué)性能得到明顯的增強(qiáng)。復(fù)合材料的韌性（缺口沖擊強(qiáng)度）、剛性（拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度）和彈性（彎曲模量）均得到增強(qiáng)，表明PC/ABS復(fù)合材料整體相容性得到增強(qiáng)。力學(xué)性能指標(biāo)對(duì)比顯示，%，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度達(dá)到4%左右，彎曲彈性模量增大了110MPa?？梢?jiàn)ABSgMAH是PC/ABS共混材料的合適相容劑。 ABSgMAH增容的PC/ABS合金微觀結(jié)構(gòu)圖35為合金樣條在液氮中充分冷凍后脆斷面的SEM照片。(a)PC/ABS =60/40, (b)PC/ABS/ABSgMAH=60/40/4圖35. PC/ABS合金液氮冷凍低溫橫斷面SEM照片F(xiàn)ig 35 SEM photograph of lowtemperature fractured surface of PC/ABS blend 圖35（a）顯示，PC、ABS共混材料的橫斷面不平滑，且有凸凹不平清晰的梯槽，表明PC與ABS相容性有限。添加4份ABSgMAH共混的PC/ABS復(fù)合材料的低溫橫斷面比較平滑，且層狀斷面邊緣比較模糊不清，說(shuō)明相容劑的添加提高了PC/ABS合金微團(tuán)間的相容性，從而使共混物結(jié)合成完整的整體。 ABSgMAH對(duì)PC/ABS合金Tg的影響由于ABSgMAH的接枝基團(tuán)可與合金中PC組分端羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且與基質(zhì)ABS間具有良好的相容性，相容劑對(duì)PC、ABS起到增容作用。將ABS接枝物作用后的復(fù)合材料用DSC法測(cè)定Tg，結(jié)果如圖36所示。由圖36可知，PC/ABS共混物出現(xiàn)兩個(gè)玻璃轉(zhuǎn)化溫度，℃℃，表明PC與ABS是不完全相容的。相容劑作用的PC/℃℃出現(xiàn)放熱峰。145℃左右出現(xiàn)多重峰，表明接枝基團(tuán)與PC組分發(fā)生了一定程度的化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，合金中部分有機(jī)聚合物分子鏈增長(zhǎng)，提高了單一組分的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。圖36 PC/ABS合金體系Tg的DSC圖 Fig 36 DSC thermograms of the glass transition temperature for PC/ABS blends 本章小結(jié)⑴ 本章考察了相容劑ABSgMAH對(duì)PC/ABS合金力學(xué)性能的影響。相容劑的添加顯著提高了PC/ABS合金的力學(xué)性能。添加4份ABSgMAH的PC/；同時(shí)PC/ABS合金的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，彎曲強(qiáng)度都有一定程度的增加。綜合PC/ABS合金的力學(xué)性能，ABSgMAH適合增容PC/ABS合金，合適添加量為4份。⑵ ABSgMAH提高了PC/ABS合金中各微團(tuán)的相容性。接枝物含有的酸酐基團(tuán)與PC端羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的PCgABS增強(qiáng)了PC、ABS微團(tuán)間結(jié)合強(qiáng)度，原位產(chǎn)生增容作用。⑶ 微觀電子掃描（SEM）圖片顯示，PC/ABS共混后微團(tuán)間相容性有限。相容劑ABSgMAH作用的PC/ABS復(fù)合材料的低溫脆斷面光滑，共混合金的相容程度增強(qiáng)。⑷ 通過(guò)DSC測(cè)定PC/ABS復(fù)合材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg，表明接枝基團(tuán)與PC組分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。第四章 EVA對(duì)PC/ABS合金性能的影響 引言PC/ABS合金是一種性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的工程塑料，在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用。合金中的ABS組分一方面為PC/ABS合金提供了較好的加工流動(dòng)性；另一方面，ABS組分提高了復(fù)合材料的耐低溫性能。PC/ABS合金具有復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)，其微觀結(jié)構(gòu)的改善能夠顯著提高合金的機(jī)械性能。PC、ABS共混時(shí)加入助劑可以提高界面粘結(jié)力，減少共混物中分散相粒子尺寸，從而改善PC/ABS合金的微觀結(jié)構(gòu)。助劑與合金中各微團(tuán)相互作用，一方面可通過(guò)化學(xué)方法，即其端基與共混高聚物基團(tuán)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵，從而提高界面粘結(jié)力。也可通過(guò)填充型的物理方法，即分子有兩種結(jié)構(gòu)，分別與兩種聚合物相容，以增強(qiáng)界面粘結(jié)力，同時(shí)提高微團(tuán)間的分散程度。EVA作為一種常用的熱塑性彈性塑料，可分別作為PC[35]、ABS[36]的增韌劑。本章將彈性體EVA添加到PC/ABS合金中，以期改善復(fù)合材料的力學(xué)性能，并觀察其在樹(shù)脂基體中的分散情況。研究發(fā)現(xiàn)EVA協(xié)同ABS起到良好的增韌作用，EVA的添加使PC/ABS合金的力學(xué)性能略受影響。 合金微觀形貌的觀察采用STEREOSCAN 250MK3型掃描電鏡觀察試樣缺口沖擊斷面和液氮冷凍低溫橫斷面的形貌結(jié)構(gòu)。 EVA對(duì)PC/ABS合金力學(xué)性能的影響圖41為EVA添加到PC/ABS合金中其添加量對(duì)合金缺口沖擊強(qiáng)度的影響曲線。由圖可知， EVA對(duì)PC/ABS合金具有明顯的增韌效果。當(dāng)添加5份EVA增韌PC/ABS合金時(shí)，%；合金中EVA含量大于5份時(shí)，隨著EVA含量的增加，PC/ABS合金體系的缺口沖擊強(qiáng)度逐漸降低。這是因?yàn)閺椥泽wEVA在PC/ABS合金體系中充當(dāng)應(yīng)力集中中心，在受力過(guò)程中誘發(fā)大量的銀紋和剪切帶，銀紋和剪切帶的產(chǎn)生和發(fā)展消耗了能量，提高了樹(shù)脂基體的韌性。EVA添加量較少時(shí)，彈性體含量較少，對(duì)合金韌性的改善程度有限；隨著增韌劑添加量的增大，吸收沖擊能量的能力增強(qiáng)，PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)EVA添加量過(guò)多時(shí)，合金體系中的彈性核相互連接。部分相互連接的彈性體吸收沖擊能量的能力有限，同時(shí)其機(jī)械強(qiáng)度比較低，使復(fù)合材料的韌性降低。圖41 EVA的添加量對(duì)PC/ABS合金缺口沖擊強(qiáng)度的影響Fig41 Effect of the EVA content on the notched impact strength of PC/ABS blend 圖42 PC/ABS合金力學(xué)性能的變化Fig42 The changing of mechanical properties of PC/ABS blend由圖42可知，5份EVA增韌的PC/%，%，%%。在拉伸力作用下，復(fù)合材料由均勻的彈性變形逐漸變?yōu)樗苄宰冃?。在PC/ABS復(fù)合材料發(fā)生塑性變形過(guò)程中，分子鏈間的滑動(dòng)、分子鏈的拉直和分子鏈的斷裂過(guò)程不斷進(jìn)行。彈性體EVA自身在發(fā)生較大的形變后才能使分子鏈斷裂，由于EVA與PC/ABS分子鏈相互纏結(jié)，使得復(fù)合材料具有較大的應(yīng)變能力，因而彈性體EVA顯著提高了PC/ABS的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率。而復(fù)合材料的拉伸和彎曲性能下降的原因是在復(fù)合材料中，EVA僅與組分發(fā)生了物理交聯(lián)作用[35]。綜合性能對(duì)比顯示，EVA適合于增韌PC/ABS合金。 EVA增韌的PC/ABS合金材料的微觀結(jié)構(gòu)圖43為合金樣條在液氮中充分冷凍后脆斷面的SEM照片。由于低溫條件下合金中PC分子鏈在斷裂時(shí)沒(méi)有發(fā)生取向，而是以無(wú)規(guī)線團(tuán)的形式存在，所以可以認(rèn)為合金的SEM照片是彈性體EVA和ABS微團(tuán)在PC相中的真實(shí)分布情況。(b)(a) PC/ABS=60/40(a) PC/ABS/EVA=60/40/5(b)Fig43 SEM photograph of low temperature fractured surface of PC/ABS blend圖43（a）顯示，材料橫斷面不平滑，表明PC與ABS相容性有限。EVA與PC、ABS共混，由于基體樹(shù)脂的黏度大于EVA的黏度，EVA在剪切力作用下，被分割成若干獨(dú)立相，分散在樹(shù)脂基體中，形成彈性核。由圖43(b)可知，~，且大小均一。PC、ABS與EVA形成了核殼結(jié)構(gòu)。核殼結(jié)構(gòu)的形成及彈性核的均勻分散均能提高彈性體的增韌效果。存在大量的空隙和表面粗糙現(xiàn)象表明，充分分散的EVA彈性核與PC/ABS基體樹(shù)脂形成了宏觀相相容，微觀相分離的體系。圖44為PC/ABS合金在常溫下的缺口沖擊斷面SEM照片。當(dāng)共混物受到外力沖擊時(shí)，PC/