解析:PETG/PC 共混物的制备及结构性能

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3372020-09-30 收藏

聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)透明度高、光泽度好,是一种新型透明工程塑料,PETG具有冲击强度高、耐热性 好、弯曲不泛白、耐划痕、耐老化、防静电、耐化学性优异、耐水解、流动性好、着色力强、易于成型加工、卫生性好(符合FDA)等优 点,属于新一代环保塑料。


聚碳酸酯(PC)是性能优异的工程塑料,具有冲击强度高、抗蠕变、尺寸稳定性好、电绝缘性好等优点, 但PC同时也有熔体粘度大、流动性差、耐溶剂性差,在溶剂和碱性环境下易发生应力开裂和溶胀,对缺口的敏感性较大,加工时容易发生应力开裂,且加工温度较高,价格偏高等缺点。选择其它聚酯改善PC性能,获得综合性能优异的复合材料,是一种较为有效、简便的 改性途径。 


研究表明,利用PETG改善其它聚酯的性能可以获得性能优异的新产品。国内有关用PETG改性PC的研究甚少,国外也未见系统报道。笔者选择PETG与PC进行熔融共混,制备力学性能优异、透明性好的PETG/PC共混物。 


一、实验部分 


(1)原材料 

PETG:BR003,粒料,美国伊士曼化学公司; 

PC:P5001,粒料,日本尤尼吉卡公司; 

抗氧剂1010:粉末,市售。 


(2)主要仪器、设备 

双螺杆挤出机:ZSK–25WLE,德国WP公司; 

注塑机:JPH10,广东泓利机器有限公司; 

电子万能材料试验机:LR30K,英国AMETEK有限公司; 

扩展流变仪:ARES,美国TA公司; 

差示扫描量热(DSC)仪:204F1,德国NETZSCH公司; 

透光率雾度测定仪:WGT–S,上海精密科学仪器公司。 


(3)试样制备 

将PETG、PC分别在65℃和140℃真空干燥5h,按照100/0、80/20、60/40、40/60、20/80、0/100的配比混合均匀,在双螺杆挤出机中挤 出制备PETG/PC共混物,挤出温度为230~245℃,螺杆转速为190r/min,制得共混物于80℃干燥4h,注射温度为240℃,注塑成标准测试样条。 


(4)性能测试 

透光率和雾度按照GB/T2410–1980测定,样片厚度为1.5mm; 

SEM分析:将试样在液氮中脆断,观察共混物的断面形貌与相结构; 

拉伸强度:按照GB/T16421–1996测定哑铃型试样的拉伸强度和断裂伸长率,拉伸速度为50mm/min,温度为25℃; 

动态流变性能测试:测试方式为平行板,频率范围为0.1~100rad/s,测试温度为245℃,应变为5%; 

DSC测试:取适量颗粒样品,在N2气氛中以20℃/min的升温速率升温至300℃,保持5min消除热历史;再以50℃/min的速度快速降温, 从300℃降温至室温,再从室温以20℃/min等速升温至300℃,记录升温曲线。 


二、结果与讨论 


(1)PETG/PC共混物的DSC曲线 

解析:PETG/PC


由图可以看出,纯PETG的Tg约70℃,而纯PC的Tg约140℃,随着PC含量的增加,并没有出现明显的两个Tg,说明两者具有良好的相容性。


(2)PETG/PC共混物的透明性透光率、雾度是表征材料透光性的主要指标,透光率是透射光通量与入射光通量的比值,而雾度是散射光通量与透射光通量之比,衡量透明材料不清晰或混浊的程度,反映材料内部或外部表面对光线的散射程度。 


不同配比PETG/PC共混物透光率及雾度测试结果可以看出,纯PETG和纯PC以及两者的共混物的透明特性没有太大的差别,均表现出很好的透明性能,这是由于两者相容性较好,且两者折光指数很近的缘故(PETG的折光指数为1.57,PC的折光指数1.58)。

解析:PETG/PC

解析:PETG/PC


从图可以看出,共混物的断裂属于韧性断裂,PETG与PC呈现良好的相容性,两相分散比较均匀,断裂面上没有空洞化现象,没有明显的分层。纯PETG是由完全伸展的分子链平行规整排列组成;而共混物则表现出分子链发生了曲折,且分布走势较为密集;但随着PC含量的增加,断裂面裂纹逐渐变密,可能是由于PETG与PC之间存在链滑移扩散和酯交换反应两种机理,熔混时的酯交换反应使PC链段嵌入到PETG分子链中,使得分子链结构更加致密;同时由于两者良好的相容性,通过分子链的滑移扩散使得分子链缠结,使断层组织变密。 


(3)PETG/PC共混物的力学性能 

解析:PETG/PC

解析:PETG/PC

由图中可以看出,随着PC用量的增加,共混物拉伸强度逐渐提高,断裂伸长率降低,这是由于PC强度及 刚度大于PETG,而且二者相容性良好,PC的加入使共混物拉伸强度提高;另一方面,PETG结构中的乙二醇基和1,4–环己烷二甲醇基能够 为分子链提供柔韧性和弹性,使PETG具有优良的韧性,引入PETG可使PETG/PC共混物的断裂伸长率提高。


(4)PETG/PC共混物的流变性能 

解析:PETG/PC

从图中可以看出,PETG/PC共混物熔体的复数粘度随剪切速率的增加而下降(即剪切变 稀),表现出典型的假塑性流体的特征。随着PC含量的增加,复数粘度逐渐增大,这可能是由于PETG与PC间发生了酯交换反应,增加 了共混物的相容性,随着PC中苯环引入量的增多,增加了空间位阻,使分子运动阻力增大,从而导致PETG/PC共混物熔体的复数粘 度增加,且PC加入量越多,这种作用越显著。


三、结论 

(1)采用共混改性的方法,通过熔融共混制备PETG/PC共混物,其呈现出良好的透明性能; 

(2)PETG、PC具有良好的相容性;PETG/PC共混物为韧性断裂; 

(3)随着PC含量的增加,PETG/PC共混物拉伸强度逐渐增加,断裂伸长率下降; 

(4)PETG/PC共混物属于假塑性流体,表现出强烈的剪切变稀现象。复数粘度在低频区随着PC含量的增加而增大。

来源:雅式橡塑网 ,如侵删

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