无卤阻燃PC/ABS二元合金的研发

刘 霞，黄 艳，范凤艳

(四川化工职业技术学院，四川 泸州 646000)

PC/ABS合金研制的技术难点之一在于PC、ABS的相容性改进。PC的溶解度参数为39.8～41.0 (J/cm3)1/2，ABS的溶解度参数为40.2～41.9 (J/cm3)1/2，理论上二者具有一定的相容性。研究发现ABS中PB相是导致PC/ABS合金不相容性的主要原因。Masaru Ishikawa发现，发现当ABS橡胶含量较高时，PC/ABS合金具有较高的拉伸和屈服性能，而橡胶含量较低时有助于PC/ABS合金冲击强度的提升，但合金相容性变差[1-4]。此外，MBS作为常用的增韧剂，可明显提高PC/ABS合金的韧性。赵勃等发现15份的MBS可以提高PC/ABS合金冲击强度近4倍，而ABS-g-MAH基本无影响[5-6]。Jiann-Shing Wu等也证明MBS对PC/ABS合金低温和高温冲击性能均有显著提升。本文主要针对PC和ABS属于部分相容体系，用磷系阻燃剂、增容剂和增韧剂等助剂并用的复配技术，力求开发兼具热性能、阻燃性能和力学性能于一体的高性能PC/ABS合金材料[7-10]。

1 实验原料及设备

原料：PC：02-10R，苏州协高塑化公司；ABS：苏州协高塑化公司；阻燃剂：RXP江苏雅克；相容增韧剂 (MBS)(SMA)。

设备：电热恒温鼓风干燥箱，予双螺杆挤出机组，注塑机，摆锤冲击仪等。

2 实验方法

将 PC在125℃下烘干3.5 h，将ABS在80℃下烘干4 h，按不同比例混合后，添加相同量的PTFE粉，于240～250℃条件下在双螺杆挤出机中挤出造粒，并于100℃下烘干8 h后注塑成检测试样，将待检试样置于25℃、50%湿度环境中24 h后检测。

3 测试参数

热变形温度；拉伸性能；缺口冲击强度；熔融流动指数；阻燃性能。

4 结果与讨论

4.1 PC 含量对 PC/ABS合金冲击性能影响

图1为添加 MBS后不同PC含量与对PC/ABS合金冲击性能的关系曲线图，由图可知，PC含量的不同对 PC/ABS二元合金的冲击是具有影响的，当PC含量小于50%时，冲击强度均低于60 kJ/m2，当 PC含量为50%时，冲击强度大于60 kJ/m2，其中PC含量超过50%时，此时冲击强度逐渐减小。分析造成这种趋势的原因可能是：随着PC含量的增高，合金中的连续增多的PC，为合金提供了较高的冲击强度，并且ABS中的橡胶相在冲击应力作用下会与PC产生协同增韧，使得PC/ABS合金的的冲击在PC含量在40%～50%期间增长迅速。

图1 PC 含量对 PC/ABS合金冲击性能影响

4.2 磷系阻燃剂RXP用量对PC/ABS合金阻燃性能的影响

结果表明：阻燃剂RXP对PC/ ABS二元合金具有良好的阻燃作用，添加量为14%时，阻燃可达UL94 V0。分析原因可能是：这是因为含有RXP的PC/ABS二元合金受高温时，磷系阻燃剂RXP分解成的磷的含氧酸能促进含羟基化合物的吸热脱水反应，并且能在材料表面生成一层石墨状的焦炭层，隔绝空气，阻断燃烧。因此RXP可显著的提高合金的阻燃性。

表1 磷系阻燃剂RXP用量对PC/ABS合金阻燃性能的影响

4.3 增容剂SMA对PC/ABS合金冲击性能的影响

由图2可知SMA 对合金有增容增韧的作用，可有效提高合金的冲击强度，分析原因可能是采用 SMA的酸酐官能团能与 PC的端羟基或者竣基反应形成了PC-g-SMA的中间物，其苯乙烯链段又与ABS有较好的相容性，从而改善共混组分的相容性，使得PC/ABS二元合金的缺口冲击强度有所提高。

图2 SMA对 PC/ABS合金冲击性能影响

4.4 增韧剂MBS对PC/ABS合金拉伸性能的影响

图3 MBS对 PC/ABS合金拉伸性能影响

由图3可知：随之MBS含量的增加，PC/ABS合金的拉伸性能下降，导致合金的拉伸强度下降的原因可能是 MBS成为了合金中两相的表面活性剂，可以将MBS看作“第三组分”，其在PC和ABS的两相界面起连接作用，降低界面张力，而MBS中的橡胶相性能最弱，从而影响了合金的性能，导致合金的拉伸屈服强度下降。

5 结论

当PC含量50%时，PC/ABS二元合金的冲击韧性最佳；磷系阻燃剂RXP对PC/ABS有良好的阻燃作用，添加量为14%时阻燃可达UL94 V0 (1.5 mm)；增容剂SMA可提高PC/ABS合金的冲击强度；增韧剂MBS可使PC/ABS合金得拉伸强度降低。