摘 要

聚碳酸酯（PC）因其具有良好的力学性能，透明度和热稳定性被广泛用作于高性能的热塑性材料, 然而，聚碳酸酯的高熔体粘度，缺口敏感性，生产过程中产生的残余应力以及成型加工时流动性差的缺点又限制了其进一步应用的空间，通过与其他聚合物进行熔融共混来改性，如ABS，可一定程度上弥补PC的不足。但是，ABS的耐候性比较差，其制品无法长期用于室外，加工过程中易降解。丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯（AES）作为一种新型树脂，具有优良的耐光老化和耐热老化性能，PC/AES合金由于具有PC和AES两种塑料的优异性能，应用前景非常广泛。

论文主要研究了通过双螺杆挤出机熔融挤出制备PC/AES合金，选用马来酸酐接枝苯乙烯（SMA）作为相容剂，改善PC与AES两相相容性。通过比较单体配比、SMA含量对合金力学性能、加工性能及微观形貌的影响规律，确定制备合金的最佳组成配比和SMA用量。

研究结果表明：当单体配比为PC：AES=70：30时，合金的综合性能最好。此时合金兼有PC的高强度、优秀的热稳定性和AES良好的流动性，合金体系的相容性和韧性也能达到不添加增容剂时各配比中相对较好的程度。在此基础上将增容剂SMA应用于PC/AES(70/30)合金上，研究发现：增容剂SMA含量为8phr时添加到PC/AES（70/30）合金表现出的综合性能最优。此时合金体系的力学性能和相容性达到最佳，流动性能也能够满足加工需求。

本文的特色：使用AES来对PC进行共混改性，不仅能够优势互补，而且克服了目前市场上主要应用的PC/ABS合金的致命缺陷，使得合金能在户外和光照条件下使用。并且研究结果得到的最佳单体配比和增容剂SMA的最佳用量使得合金能够在满足生产需求的条件下综合性能达到最佳。

关键词：PC；AES；SMA；合金；相容性

Abstract

Polycarbonate (PC) because of its good mechanical properties, transparency and thermal stability is widely used as a in high performance thermal plastic material, however, the high melt viscosity of the polycarbonate, notch sensitivity, generated in the production process of residual should force and processing flow to the shortcomings of the poor and limit its further application of space, and other polymers by melt blending modified by, such as ABS, to a certain extent, make up for the inadequacy of the PC.But, weather resistance of the ABS is poor, the products cannot be used outdoor for a long time, Degradation is easy to occur during the processing..Acrylonitrile epdm - styrene (AES), as a new type of resin with excellent light aging and heat aging resistance, PC/AES alloy has the excellent properties of PC and AES two kinds of plastic ,application prospect of it is very wide.

Thesis mainly studied through twin-screw extruder melt extrusion for PC/AES alloy, selects the maleic anhydride grafted styrene (SMA) as compatilizer, improve compatibility of PC with AES.By analysing the influence law of monomer ratio and SMA content on the alloy mechanical properties, processing performance and microstructure, to determine the best composition ratio of alloy preparation and consumption of the SMA.

The results show that when the monomer ratio of alloy is PC:AES = 70:30, comprehensive performance of alloy is best.At this time,the alloy with high strength, good thermal stability of PC and AES, good liquidity, the compatibility and toughness of alloy system can also achieve relatively good without adding compatibilizers .Based on this ,compatibilizers SMA will be applied to PC/AES (70/30) alloy, the study found that: When the compatibilizer content of SMA is 8 phr added to the PC/AES (70/30) alloy,it showed the optimal comprehensive performance.The mechanical properties and compatibility of the alloy system to achieve the best, flow properties can also meet the processing needs.

This article features: Using AES to carry out blending modification of PC, can not only complement each other, but also overcome the main on the market at present the application of PC/ABS alloy fatal flaw, makes the alloy can be used outdoors and illumination conditions. And get the best results monomer ratio and the best dosage of compatibilizers SMA make alloy’s comprehensive performance to achieve the best under the condition of meeting the production requirements.

Key Words：PC；AES；SMA；alloy；compatibility

目录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 PC/ABS的共混改性研究 1

1.3 PC/AES合金的研究意义 2

1.4 合金体系相容性的研究 3

1.5 本课题的研究内容及意义 4

第2章 实验部分 5

2.1 实验原料 5

2.2 实验设备 5

2.3 原料准备 5

2.4 挤出造粒 5

2.5 注塑成型 6

2.6 性能测试与表征 6

2.6.1 DMA测试 6

2.6.2 力学性能测试 6

2.6.3 熔融指数的测定 7

2.6.4 TG测试 7

2.6.5 SEM表征 7

2.6.6 傅立叶变换红外光谱分析（FT-IR） 7

第3章PC/AES合金组分配比的确定 8

3.1引言 8

3.2 AES含量对合金相容性的影响 8

3.3 AES含量对合金力学性能的影响 10

3.4 AES含量对合金加工流动性能的影响 12

3.5 AES含量对合金热性能的影响 14

3.6 AES含量对合金微观形态的影响 17

3.7 PC/AES合金单体配比的确定 19

第4章 增容剂SMA最佳用量的确定 20

4.1 引言 20

4.2 傅里叶变换红外光谱分析 20

4.3 增容剂SMA对合金相容性的影响 22

4.4 增容剂SMA对合金力学性能的影响 24

4.5 增容剂SMA对合金加工流动性能的影响 26

4.6 增容剂SMA对合金微观形态的影响 27

4.7 增容剂SMA最佳用量的确定 29

第5章 结论 30

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1前言

当今社会，科学技术的发展可谓是日新月异，传统材料已经远远不能满足时代的需要了。高分子聚合物材料不知不觉走入了我们日常生活中，随处可见的高分子材料，在通过另一种方式告诉我们，它们已成为我们生活中不可或缺的一份子。之所以如此重视高分子聚合物材料，一方面是因为它们本身就拥有很多传统材料所不具备的优点，更重要的是因为高分子材料可以通过各种方式的共混来进行改性，发挥出彼此之间优势互补的效果，从而得到综合性能优异的合金材料^[1]。

聚碳酸酯（PC）因其具有良好的力学性能，透明度和热稳定性被广泛用作于高性能的热塑性材料^[2]，在汽车、飞机、电子、电气、信息、家用电器、机械等领域取得了比较大的应用^[3]。然而，聚碳酸酯的高熔体粘度，缺口敏感性，生产过程中产生的残余应力以及成型加工时流动性差的缺点又限制了其进一步应用的空间。鉴于这一点，可采用熔融共混的方式来改性^[4]。能与它熔融共混的高分子聚合物种类有很多，而丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）就是其中改性效果比较好的一种。ABS具有较高的冲击强度和良好的加工流动性,刚好弥补了PC存在的熔体粘度大、加工成型困难、价格昂贵等缺点^[5]。故此，目前PC最常用的共混改性物就是ABS。

1.2 PC/ABS的共混改性研究

由于组成成分之间能够优势互补，PC和ABS共混目前在工程应用中受到相当高的重视^[6-8]，科学工作者也对其做了很多的应用研究。杨永兵等^[9]在熔融共混的加工工艺基础上借助双螺杆挤出机制备出PC/ABS合金，并深入研究了甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）作为增韧剂和马来酸酐接枝苯乙烯聚合物作为增容剂对合金体系力学性能和微观形态的影响规律。研究结果表明：在PC：ABS=70:30的合金体系中，添加6份MBS作为增韧剂，合金的V型缺口处冲击强度达到了86KJ/m²，大概是体系没加增韧剂时的1.5倍，并且较好的保持了体系的拉伸强度；增容剂SMA与增韧剂MBS混合起来使用，在一定程度上表现出了协同作用，当MBS和SMA所占百分比分别达到6%和4%的时候，PC/ABS合金体系的缺口处强度增长到了115KJ/m²，拉伸强度也与不加增韧剂和增容剂时的PC/ABS（70/30）合金体系很接近。王晶晶^[10]采用熔融共混的加工工艺方法制备了PC/ABS合金，并重点从组分和相容性两个方面来深入研究了合金体系结构与性能之间的关系。通过将PC与ABS设置成几组不同的单体比例来进行熔融共混，深入研究了ABS所占百分比对PC/ABS合金体系的力学性能、加工流动性能、耐热性和微观形态的影响规律。研究结果表明：单体配比为PC：ABS=80：20的合金体系的综合性能最佳，此时，合金兼有PC的高强度、优秀的热稳定性和ABS良好的流动性；将MBS、MAH-ABS和SMA三种增容剂应用到PC/ABS（80/20）合金体系中去，研究了三者的增容作用和所对应的机理。从三种相容体系的微观形态和表观性能分析可以轻易得到，适当加入一定量的增容剂可明显提高合金体系的相容性，与此同时，PC/ABS（80/20）的冲击韧性也得到了很大程度的提高。

然而，PC/ABS存在一个明显的弊端，不能在户外条件下使用，这极大地限制了其应用的空间。主要是因为在合成ABS时使用的丁二烯橡胶中主链上含有数量众多的双键单元，当PC/ABS共混物暴露于紫外线或太阳辐射时，将很容易被氧化降解。添加稳定剂这个方法能在一定程度上解决这个弊端，但是稳定剂并不能对树脂长期作用作用有效，时间一久，稳定剂失效这个隐患还是会暴露出来，所以最根本的解决方法是使用不含双键或者双键含量很少的稳定性橡胶^[2,11]。

1.3 PC/AES合金的研究意义

丙烯腈-乙丙橡胶-苯乙烯（AES）拥有与ABS相近的结构，除了顺丁橡胶被三元乙丙橡胶（EPDM）取代^[12]。正因为如此，AES拥有了与ABS一样优异的力学性能。并且，饱和EPDM橡胶的存在使AES加工过程中展现出良好的耐候性和热稳定性，这一点是ABS所不具备的。