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新型PBT增韧剂对PBT增韧的研究_吕通建

# 18 #

塑料工业 CHINA PLASTICS INDUSTRY

第 32 卷第 2 期 2004 年 2 月

新型 PBT 增韧剂对 PBT 增韧的研究
吕通建1 , 沈燕侠1 , 安丽平 1, 吴雪冬1 , 王艳秋2
( 11 辽宁大学化学科学与工程学院 , 辽宁 沈阳 110036; 21 沈阳四维高聚物塑胶有 限公司 , 辽宁 沈阳 110141 ) 摘要 : 采 用新型双官能化增韧剂 SWR - 6B 对 PBT 及增 强 PBT 进行增韧 研究。结果表 明 , 随着增 韧剂 SWR - 6B 用 量 的增 加 , PBT 的冲击强度显著提高 ; 当其质量分 数为 10% 时 , 冲 击强度 为 101 0 kJ/ m 2, 是 纯 PBT 的 2 倍 ; 在 增强 PBT 中的 效果也优于其它增韧剂 ; 且 SWR - 6B 在改 善冲击强度的同时 , 材料的拉 伸性能 , 弯曲 性能下降较 少 , 是一种比 较 理想的 PBT 增韧剂。同时对比了 SWR -6B 和美国杜邦 MN -PTW 及法国阿托 AX8900 等对 PBT 及增强 PBT 性能的影响。 关键词 : 双官能 ; PBT ; 增强 ; 韧性 中图分类号 : TQ3231 4+ 1 文献标识码 : B 文章编号 : 1005- 5770( 2004) 02- 0018- 02

Study of Toughening of New Toughening Agengt on PBT
LB Tong - jian1, SHEN Yan - xia 1, AN Li ping1 , WU Xue - dong 1 , WANG Yan - qiu2
( 11 Institute of Chemical Sci1 and Eng1 , Liaoning University, Shenyang 110036, China; 21 Shenyang Siwei Polymer Plastics Co 1 , Ltd1 , Shenyang 110141, China)

Abstract: The effects of a new dual functional toughening agent SWR - 6B on the toughening of PBT and rein forced PBT were studied1 The results indicated that the impact strength enhanced obviously with the increase of the content of SWR -6B, and when the mass fraction of SWR - 6B was up to 10% , the impact strength was 101 0kJ/ m 2, which was about 2 times of that of pure PBT; the toughing effect of SWR - 6B on reinforced PBT was better than those of other toughing agents1 When the impact strength of PBT was improved by the addition of SWR -6B, the tensile and flexural properties decreased only a little, which showed SWR - 6B was an ideal toughing agent for PBT1 Comparisons of the toughing effects of SWR -6B with those of MN - PTW( Dupont, US) and AX8900( Atochem, France) on PBT were made1 Keywords: Dual function; PBT ; Reinforcing; Toughening 对苯二甲酸丁二 醇酯 ( PBT ) 具有优异 的力学、 电学、耐化学腐蚀、易成型及吸湿率低、耐摩擦等性 能, 是综合性能 优良的 工程塑 料, 但 是无论 是 PBT 还是增强 PBT [ 1] , 缺口冲击敏感性大, 从而限制了它 在许多领域中的应用。目前关于 PBT 增韧的报道不 多, 由于普通橡胶在 PBT 中分 散较差, 因 此, 对橡 胶先进行官能化
[ 2~ 5]

PBT: 台湾 ; 双官能 PBT 增韧剂: SWR - 6B, 沈阳 四维高聚物塑胶有限公司 ; 增韧剂: PTW, 美国杜邦 公司; 增韧剂 : AX8900, 法国阿 托化 学公司 ; 玻璃 纤维: 沈阳玻璃纤维总厂 ; 增韧剂: PC- 15, 广东 柏晨高分子材料有限公司; 增韧剂: PC- 833, 深圳 益兴工程塑料有限公司。 112 实验仪器 注射机 : WG- 100 型, 无锡格兰机械有限公司; 双螺杆挤出机: TSE- 30 型 , 南京瑞华机械电子有限 公司 ; 数 字式试验机 : WSM - 2000 型 , 长春智能仪 器设备研究所; 熔体质量流动速率测定仪 : PXRZ400C 型, 吉林大学科教仪器厂 ; 悬臂梁冲击实验机: JJ- 11, 长春智能仪器设备研究所。 113 试样的制备 将增韧剂与 PBT 及助剂按不同的比 例经过双螺

, 再与 PBT 共混, 可以 获得增

韧的工程塑料。本文采用新型 PBT 增韧剂 SWR - 6B 添 加到 PBT 中 , 由于 SWR - 6B 与 PBT 有较好的相容性, 在 PBT 中分散性较好 , 其增韧效果优于国内一些厂 家的 PBT 增 韧剂 的增 韧 效果 ; 同 时本 文 还 对比 了 SWR - 6B、美国杜邦 PTW、法国阿托 AX8900 等对 PBT 的增韧效果, 并进行力学性能的比较。

1
111

实验部分
主要原材料

X 作者简介 : 吕通建 , 男 , 副教授 , 主要从事高分子材料改性及加方面的研究。 ( 024) 62202443

第 32 卷第 2 期

吕通建等 : 新型 PBT 增韧剂对 PBT 增韧的研究

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杆挤出、造粒; 共混粒料在注塑机上制成标准试样。 各种增韧剂与 PBT 及助剂按不同比例进行共混, 在加料口加入, 玻璃纤维在第一排气口加入 , 经双螺 杆挤出、造粒; 共混粒料在注塑机上制成标准试样。 114 性能测试 拉伸性能 : 按 GB/ T 16421- 1996 测试 ; 弯曲实 验: 按 GB/ T 16419- 1996 测 试; 悬臂 梁冲 击性 能: 按 GB/ T 16420- 1996 测试 ; 熔体质量流动 速率: 按 GB/ T 9341- 1988 测试。

而且其拉伸强度、 断裂伸长率及弯曲强度及弯曲模量 损失较少。从表中数据还可看出, 各增韧剂对玻纤增 强 PBT 共混 体系的 冲击性 能都有 很大程 度的 改善。 相对而言, 双官能化 PBT 增韧剂 SWR - 6B 增韧效果明 显优于国内外增韧剂, 而且其拉伸强度、 断裂伸长率、 弯曲强度及弯曲模量损失较少。
表2 国内外不同增韧剂和 SWR - 6B 对 PBT 力学 性能影响1) toughening agents on mechanical properties of PBT
增韧剂 种类 无 PC- 15 AX- 8900 悬臂梁 冲击强度 / kJ#m - 2 5 10 ( 13 1 8) 6 16 ( 20 1 7) 10 14 ( 21 1 8) 10 12 ( 20 1 4) 10 10 ( 23 1 3) ( 20 1 5) 拉伸强度 / MPa 541 1 ( 11111) 461 8 ( 11819) 461 8 ( 12113) 461 0 ( 11819) 491 5 ( 12216) ( 11716) 断裂伸 长率 / % 35118 ( 1211) 20610 ( 911) 15210 ( 1011) 11012 ( 916) 25213 ( 1119) ( 910) 弯曲强 度 / MPa 7311 ( 199 1 9) 7014 ( 180 1 0) 7117 ( 181 1 5) 7110 ( 176 1 3) 7117 ( 191 1 5) ( 180 1 6) 弯曲模 量 / GPa 2148 ( 6114) 1195 ( 5157) 1196 ( 5169) 1193 ( 5140) 1195 ( 5190) ( 5181)

Tab 2 Effects of SWR - 6B and different domestic and foreign

2
211

结果与讨论
增韧剂 ( SWR -6B) 对 PBT 力学性能的影响
表 1 不同用量的增韧剂 ( SWR - 6B) 对 PBT 性能影响 1) Tab 1 Effect of different content of SWR - 6B on mechanical properties of PBT
增韧剂质 悬臂梁冲 击强度 量分数 /% / kJ#m - 2 0 5 10 5 10 ( 13 1 8) 6 10 ( 23 1 3) 10 10 ( 25 1 2) 拉伸强度 / MPa 541 1 ( 11111) 491 5 ( 12216) 461 8 ( 14210) 断裂伸 长率 / % 20615 ( 819) 23510 ( 1119) 35118 ( 1211) 弯曲强度 / MPa 7311 ( 199 1 9) 7216 ( 191 1 5) 7118 ( 170 1 4) 弯曲模量 / GPa 2148 ( 6114) 2120 ( 5190) 1197 ( 5131)

PTW SWR -6B PC- 833

注 : 1) 玻纤用量 10% , 括号内的数据为 5% 玻纤增强 PBT 的 力学性能。

注 : 1) 括号内的数据为 30% 玻纤增强 PBT 的力学性能。

213

不同增韧剂( SWR -6B) 对 PBT 流动性的影响

表 1 是不同用量的增韧剂 ( SWR - 6B) 对 PBT 力学 性能的影响。由表 1 看出, 随 着增韧剂用量 的增加, PBT 复 合 材料 的 冲 击 强 度也 逐 渐 提 高。 这是 由 于 SWR - 6B 是一种双官能化增韧剂 , 由于其 含有双功能 活性基团, 甲基丙烯酸缩水甘油酯 ( GMA) 基团可以与 PBT 的端羧基或端羟基发生化学反应 , 而主要是与前 者发生反应 , 其反应速 率常数是后者 反应的 10 倍以 上, 这样就降低了 PBT 与弹性体的界面张力, 改善了 共混物的相形态 , 并使得两相分散均匀。丙烯酸酯基 团赋予柔韧性, 因而 SWR - 6B 与 PBT 相容性好 , 在 PBT 中分散性也较好 , 故而能很好的增韧 PBT。此外, 由表 1 还可以看出, 随着 SWR - 6B 用量的增加 , 冲击强度明 显提高 , 同时其它力学性能受到不同程度的影响。当 增韧剂用量达到 5% 时, 冲击强度提高的同时, 其它性 能损失最少, 达到了要求。这是由于随着 SWR - 6B 用 量的增加, 其中弹性橡胶粒子的增加, 在提高 PBT 树 脂体系冲击强度的同时, 致使其它力学性能下降。 212 国内外不同增韧剂和 SWR -6B 对 PBT 力学性能 影响比较 表 2 是国内外不同增韧剂和 SWR -6B 对 PBT 力学 性能影响比较。从表 2 数据可知, 各增韧剂都具有一 定的增韧效果。相对而言 , 双官能化 PBT 增韧剂 SWR 6B 增韧效果明显优于国内增韧剂, 接近国外增韧剂,
图 1 不同用量 SWR -6B 对增强 PBT 流动性的影响 Fig 1 Effect of different content of SWR - 6B on flowability of reinforced PBT

图 1 为不同用量 SWR -6B 对增强 PBT 流动性的影 响。由图 1 可知, 随着增韧剂用量的增 加, PBT / SWR 6B 及玻纤增强 PBT / SWR - 6B 共混体系的熔体质量流 动速率逐渐下降。

3

结论
1) 随着 SWR - 6B 用量的增加 , 冲击强度明显提高,

当增韧剂用量达到 10% 时 , 冲击强度提高了近 2 倍, 达到了增韧 PBT 的要求。 2) 和国内外其它增韧剂相比较, SWR - 6B 在提高冲 击强度的同时, 其拉伸性能与弯曲性能损失较少, 能使 共混体系的力学性能得到均衡改善。
( 下转第 25 页 )

第 32 卷第 2 期

黄新光等 : PE/ PP 共混物熔 融接枝马来酸酐的研究

# 25 #

也是 DCP 和 MAH 的共同作用是主要影响因素。
表1 低 DCP、MAH 质量分数下 交互作用正交实验 Tab 1 Orthogonal designing of grafting under low mass fraction of DCP and MAH
因素 实验 1 实验 2 实验 3 实验 4 实验 5 实验 6 实验 7 实验 8 实验 9 DCP 1 1 1 2 2 2 3 3 3 MAH 1 2 3 1 2 3 1 2 3 DCP/ MAH1 1 2 3 2 3 1 3 2 1 01043 01867 DCP/ MAH2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 0 1 110 0 1 466 MFR / g# 接枝率 ( GE ) / % ( 10min) - 1 0134 0154 0182 0134 0163 0166 0150 0187 0194 12 9 16 8 12 9 10 8 14 5 12 8 10 5 12 3 14

量分数为 20% 时 , 熔体质量流动速率最高。当 PP 质 量分数大于 30% 时, 接枝物的熔体粘度几乎不变。

图 4 PP 用量对接枝率和熔体质量流动速率的影响 Fig 4 Effect of PP content on GE and MI

GE 极差 01227 01414 MFR 极差 41400 41067

3

结论
1) 分析红外光谱 , 发现部分单体已成功接枝在

PE/ PP 分子链上。
表2 高 DCP、MAH 质量分数交互作 用的正交实验数据处理 Tab 2 Orthogonal designing of grafting under high mass friction of DCP and MAH
因素 实验 10 实验 11 实验 12 实验 13 实验 14 实验 15 实验 16 实验 17 实验 18 GE 极差 DCP 1 1 1 2 2 2 3 3 3 01093 MAH 1 2 3 1 2 3 1 2 3 01157 01327 MAHDCP/ MAH1 1 2 3 2 3 1 3 2 1 0 1 186 0 1 393 DCP/ MAH2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 0 1 090 0 1 093 GE / % 1120 1112 1107 1128 1105 1133 1132 1126 1136 MFR / g1 ( 10min) - 1 2 12 1 15 1 16 2 10 1156 1198 1164 1180 1142

2) 在 PE 接枝 MAH 的反应中 , 在一定范 围内, 随着 DCP 的加入, 熔体质量流动速 率下降, 而接枝 率则先是急剧上升; 当 DCP 用量达 到一定后, 上升 变得缓慢。对于所研究的体系 , DCP 的加入量最佳值 为 0120% 。 3) 接枝率随着 MAH 用量的增加而增加 , 至一定 程度后增速减缓甚至下降。 4) 对 DCP 和 MAH 的交互作用的研究 表明, 在 低 DCP、MAH 用量时 , 它 们之间的交互作用并不明 显; 而当用量均提高至一定程度后 , 交互作用就变得 十分重要。DCP 用量为 MAH 用量的 10% 时 , 产物的 接枝效率最高。 5) PP 的加入对接枝率影响并不大, 而熔体质量 流动速率的变化则很明显 , 表明 PP 的降解对体系的 粘度影响很大。 参
1 1998, 68 ( 12) : 2019 ( 本文于 2003- 11- 10 收到 ) 2 3 4 5 王新波 , 周振华 1 合成技术与应用 , 2002, 17 ( 6) : 9 董丽杰 , 张会轩 1 高分子学报 , 2003, 4 ( 2) : 167 高宁 , 叶苗 1 高分子学报 , 2001, 12 ( 6) : 711 魏刚 , 黄锐 1 中国塑料 , 2003, 17 ( 9) : 29 ( 本文于 2003- 10- 31 收到 )

MFR 极差 01227

215

PP 用量对共混物接枝率的影响 图 4 为 PP 用量对接枝率和熔体质量流动速度的

影响。由图 4 可以看出, 改变 PP 用量 , 对接枝率的 影响 并不是 很大 , 接枝率 只在 很小 的范 围内变 动。 PP 用量对熔体质量流动速率有显著的影响。当 PP 质
( 上接第 19 页 )







Braun D, Richte R, Hellmann G P, et al1 J Appl Polym Sci,

3) 随着增韧剂用量的增加, PBT 共混体系的熔 体流动速率逐渐下降。 参 考
1





程奎 , 阮文红 1 塑料工业 , 2002, 30 ( 7) : 35





5 塑料工业6 2004 年第 1 期第 10 页的英文题 目应为 : High - temp Resistant CFRP Produced by Blending Novolac VE and Highly Cross linking VE0 , 目录 页的相应标题也同样更正。在此谨向作者致歉。 5塑 料工业6 编辑部


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