徐晶晶 郭紅革

（青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島，266042）

長(zhǎng)期以來聚碳酸酯（PC）被廣泛用于機(jī)械設(shè)備、建筑工程、儀表及氣照明等領(lǐng)域［1］。雙酚A型芳香族PC是無定型、透明的熱塑性聚合物，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐候性、尺寸穩(wěn)定性和耐蠕變性，不足之處是其熔體黏度很高，使得成型加工性差，并且制品易于應(yīng)力開裂、缺口敏感性差、價(jià)格昂貴［1］。因此采用各種技術(shù)對(duì)PC進(jìn)行改性，就顯得尤為重要。

聚丙烯（PP）具有密度小、耐應(yīng)力開裂、較好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。PC 與PP進(jìn)行共混，可以使PC 的熔體黏度降低，加工性能得到提高，而且可以降低材料的成本［2］。其中PC是極性非結(jié)晶材料，且加工溫度高，而PP是非極性結(jié)晶性材料，其相容性、分散性不好，共混后兩相的黏著力差。下面主要研究通過配方和加工條件的改善來改性PC存在的加工流動(dòng)性差、易應(yīng)力開裂、對(duì)缺口敏感、容易磨損、耐化學(xué)藥品性差及價(jià)格偏高等缺點(diǎn)［3］，達(dá)到拓寬PC產(chǎn)品的加工和應(yīng)用范圍、降低PC生產(chǎn)成本的目的。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要材料

PC，141R型，美國(guó)GE公司；PP，K8303型，大連西太平洋石油化工有限公司；聚丙烯接枝馬來酸酐（PP－g－MAH），接枝率0.8%，寧波能之光新材料有限公司；三元乙丙橡膠接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯（EPDM－g－GMA），接枝率1.0%，上海日之升新技術(shù)發(fā)展公司。

1.2 主要儀器及設(shè)備

熔體流動(dòng)速率（MFR）測(cè)試儀，GT－7100－MI型；拉力試驗(yàn)機(jī)，GT－TCS－2000型；彎曲試驗(yàn)機(jī)，GT－TCS－2000 型；沖 擊 試 驗(yàn) 機(jī)，GT－7045－MDH型，均由高鐵科技股份有限公司提供。平行同向雙螺桿擠出機(jī)，D36，南京科亞機(jī)械有限公司。塑料注射成型機(jī)，130F2V，東華機(jī)械有限公司。掃描電鏡（SEM），JSM－7500F型，日本電子公司。

1.3 試樣制備

將原料PP在80℃烘箱中烘干2h，原料PC在120℃下烘干4h。共混物按照一定的比例確定配方擠出造粒，之后注射成型。

為研究在一定配比下不同改性劑對(duì)共混試樣的影響，用PC分別與PP－g－MAH，EPDM－g－GMA共混制得試樣，來探究相同配比下PC／PP，PC／PP－g－MAH及PC／EPDM－g－GMA試樣的性能。

1.4 性能測(cè)試

拉伸性能按照GB／T 1040—1992標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，室溫25℃，測(cè)試速率10mm／min。彎曲性能按照GB／T 9341—2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，跨度64mm，彎曲速度2.0mm／min。沖擊性能按照 GB／T 1043—1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。MFR根據(jù)GB 3682—2000測(cè)試，溫度300℃，負(fù)荷1.200kg。維卡軟化溫度按照GB／T 1633—2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，加熱速度120℃／h。用SEM觀察試樣形態(tài)取得不同放大倍數(shù)的照片。

2 結(jié)果與討論

2.1 配比對(duì)PC／PP力學(xué)性能影響

PC／PP按不同的共混比共混，圖1為各PC／PP共混物的MFR。由圖1可見，隨著PP含量的增多，PC／PP的MFR先是不斷增加，當(dāng)PP的量繼續(xù)增大，而PP分散相又不能很好地?cái)U(kuò)散，共混物的MFR將有下降趨勢(shì)。

圖1 不同配方PC／PP的MFR

圖2 不同配方PC／PP的拉伸性能

圖3 不同配方PC／PP的彎曲性能

從圖3彎曲性能可看出，不斷增加共混物中PP的含量，試樣的彎曲強(qiáng)度先降低，當(dāng)PC／PP質(zhì)量比為98∶2時(shí)彎曲強(qiáng)度最好，隨后又逐漸降低，當(dāng)PP含量較少時(shí)共混物的彎曲模量即抗彎曲變形能力較好。

圖4為共混物的沖擊性能，聚合共混物的離散粒子尺寸很大程度上依賴于混合物的組成，因?yàn)槟撤N成分的增加會(huì)伴隨著分散相濃度的增加。由于PC是極性且非結(jié)晶的聚合物，而PP是非極性結(jié)晶的，兩相之間有輕微的擴(kuò)散，相界面明顯，界面結(jié)合力小，因此，隨著PP份數(shù)的增多，沖擊強(qiáng)度降低。

圖4 不同配方PC／PP的沖擊性能

2.2 不同改性劑對(duì)PC力學(xué)性能影響

具有極性和非結(jié)晶性的PC與非極性結(jié)晶的PP共混兩相界面黏結(jié)力不理想，從而選用PP－g－MAH和EPDM－g－GMA分別與PC共混改性。

下面用PP－g－MAH 和EPDM－g－GMA分別與PC共混，進(jìn)而研究共混物性能的改善情況。各共混試樣的物理性能測(cè)試見表1。

表1 不同改性劑對(duì)PC物理性能的影響

從表1可明顯看出，在質(zhì)量比為98∶2的共混比下，PC 分 別 與 PP，PP－g－MAH 及 EPDM－g－GMA共混后，PC／PP共混后試樣拉伸強(qiáng)度低于接枝物與PC共混所得試樣的拉伸強(qiáng)度，而且相差很大，說明用接枝物來改性可提高試樣的拉伸強(qiáng)度。共混試樣的彎曲強(qiáng)度相對(duì)PC／PP有所提高，PC／PP－g－MAH共混試樣的彎曲強(qiáng)度高些。

綜合以上性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，用EPDM－g－GMA改性PC比直接用PP來改性PC更有優(yōu)勢(shì)。

2.3 共混物的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)

用SEM觀察了PC／PP（98∶2）［見圖5（a），（b），（c）］和 PC／EPDM－g－GMA（98∶2）［見圖5（d），（e），（f）］共混試樣的斷面形態(tài)。分別觀察并比較在相同的放大倍數(shù)下，這2種共混試樣微觀結(jié)構(gòu)的異同。在圖中選取了4個(gè)比較清晰且大小較均勻的微粒，如圖中紅圈所標(biāo)，測(cè)量粒徑數(shù)據(jù)：PC／PP的粒徑為0.4～0.6 μm，PC／EPDM－g－GMA的為1.3～1.5μm。

圖5 共混物沖擊斷面的SEM分析

從圖5（a）中可看出，PC明顯為連續(xù)相，PP作 為分散相，從斷面上可計(jì)算出粒徑大約0.4～0.6μm，斷面表面不平整且能看到分散相PP微粒密度很小的均勻分布其中，斷痕非常明顯，斷口大多比較平滑，斷面幾乎看不到韌窩，說明兩相間黏著力差，試樣的斷裂大部分為脆性斷裂，韌性斷裂極少，兩相相容性不好。圖5（b）中可看出，斷面中有很少的部分屬于韌性斷裂，分散相PP的微粒分布在其中，粒徑的尺寸極不均勻，斷面表面平整性很差。從圖5（c）觀察，斷面表面存在明顯的斷痕且極不平整，上面有很多分散相PP的微粒，韌窩也比較少，明顯的脆性斷裂，只有極少數(shù)的韌性斷裂。

由圖5（e）可見，中斷面明顯看到有拔出的痕跡，EPDM－g－GMA為分散相，PC為連續(xù)相，粒徑大約在1.3～1.5μm，試樣的斷裂多為韌性斷裂。圖5（e）中可明顯看到試樣斷面的表面有許多分散相EPDM－g－GMA被拔出的微孔，還有一些微粒嵌在連續(xù)相PC中，兩相的黏著力明顯改善。圖5（f）中觀察到很多斷層且斷面表面均勻分布著分散相EPDM－g－GMA微粒，大多是從連續(xù)相PC中拔出，少部分嵌在其中，主要是韌性斷裂，兩相的黏著力明顯增強(qiáng)，粒徑范圍也明顯增大。

由圖5可見，在相同的放大倍數(shù)下，EPDM－g－GMA對(duì)PC的增韌效果明顯比PP的要好。EPDM－g－GMA的加入降低了兩相的界面張力，兩相間的黏著力得到提高且粒徑的分布變窄，明顯地改善了兩相的相容性，起到了很好的增韌效果。

3 結(jié)論

a） PC的加工流動(dòng)性較差，加入不同配比的PP與PC共混后，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，試樣加工流動(dòng)性有較大提高。

b） 與PC／PP相比，在相同的配比條件下，PP－g－MAH 或EPDM－g－GMA與PC共混后，共混物的力學(xué)性能得到提高，并且其加工流動(dòng)性也有較大的提高，綜合性能較PC／PP共混物有明顯增強(qiáng)。SME觀察試樣發(fā)現(xiàn)PC／EPDM－g－GMA兩相的黏著力比PC／PP的有很大改善，相容性也有明顯提高。

［1］ 胡文軍.聚碳酸酯的力學(xué)性能及其在撞擊力學(xué)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)，2013，22（6）：141－143.

［2］ 戴芳，閆燁，孫安垣.2006年我國(guó)熱塑性工程塑料進(jìn)展［J］.工程塑料應(yīng)用，2007，35：68－74.

［3］ Paukszta D，Garbarczyk J，Sterzynski T.Structure of polypropylene／polycarbonate blends crystallized under pressure ［J］.Polymer，1994，36（6）：1309－1313.