聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料的力学性能敏感度
发布时间：2022-01-26 10:13
研究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）与相容剂甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯三元共聚物（MBS）对聚碳酸酯（PC）/ABS复合材料的拉伸强度及其熔接痕敏感度与冲击厚度敏感度的影响。结果表明,随ABS含量的增加,相容相苯乙烯-丙烯腈（SAN）与橡胶相丁二烯（PB）共同作用,使得体系的拉伸强度逐渐降低,拉伸强度因子呈现先微弱增加、后减小、再增加的趋势,并在ABS含量为10%时获得最大值;冲击厚度因子在PC或ABS出现严重聚集态时表现出最强烈的厚度敏感性。同时,MBS能显著增加PC与ABS两相的相容性,降低拉伸强度对熔接痕的敏感程度。
【文章来源】：功能材料. 2020,51(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ABS含量对PC/ABS合金拉伸强度因子的影响规律曲线
图5给出不同MBS添加量下PC/ABS复合材料冲击断口扫描电镜图片。由图可以清晰地看到,随着MBS添加比率的增加,ABS相的聚集尺寸逐渐减小,在PC母相中的分散呈现越来越均匀的状态。与未添加MBS体系的类“海-岛”结构相比,随着MBS的加入,ABS相聚集的“小岛”分散性逐渐改善。而当MBS的添加比率达到15%时,复合材料体系的断口形貌更趋近于一种“海绵”结构,ABS作为“液体”被均匀地“吸附”于PC相的“海绵”当中,PC与ABS两组分逐渐形成了较为均一的相畴体系。上述一系列的电镜图片均表明,MBS的加入可以使PC与ABS两组分间的相容性得到明显提高,使得多点进料过程中两股料流相遇时,PC与ABS相更好地融合在一起,拉伸强度得到改善。3 结 论
图2给出了不同厚度的PC/ABS复合材料样品的冲击强度曲线及相应的厚度因子变化情况。从图中可以看到,无论是6.4 mm厚的样品,还是3.2 mm厚的样品,冲击强度曲线均呈现两个峰值,分别出现在ABS含量为20%和50%左右。而厚度影响因子呈现先下降后上升的趋势,在PC/ABS为30/70时达到最小值,即此时复合材料的冲击强度对厚度最敏感。图2中复合材料冲击强度及其厚度因子的变化规律可以通过图3的扫描电镜测试图片给予更直观的解释。PC与ABS中的SAN相间存在着较好的相容性,而与PB相间呈现较大的溶解度差,使得PC与ABS共混后形成的体系既不可能是独立的两相,也不会完全融合为一个均一相。从图3(a-c)的形貌变化可知,当ABS的添加量<50%时,ABS相汇聚为大量的孤岛分散于PC相基体中,整体呈现传统的“海-岛”结构。当ABS含量<20%时,ABS相聚集的“岛屿”细小而均匀,并在含量为20%时达到最佳的状态,如图3(b)所示。在此过程中,体系中橡胶相的比例增加,PC的缺口敏感性得以改善,复合材料的冲击强度逐渐增加,并在ABS为20%时获得最大值。而当ABS的添加比例继续增加,导致ABS相进一步聚集,如图3(c)所示。此时体系中ABS相的分散均匀性下降,整体的相界面面积逐渐减小,界面应力增加。同时,PC与ABS两相间的弹性收缩因子存在一定的差异,体系的分散均匀性越差,将导致受力过程中在更小的能量作用下两相界面产生分离。上述因素的综合作用造成体系的冲击性能曲线在ABS含量为20%时出现第一个峰值。而当ABS的含量在50%左右时,ABS与PC相均能达到各自连续的均匀分布状态,脱离了“海-岛”结构,复合材料的冲击强度出现第二个峰值,如图3(d)所示。继续增加ABS含量后,两组分的均匀分布状态被破坏,冲击强度下降。另外,从冲击强度厚度因子的变化规律曲线可以清晰地看到,样条的厚度越大,上述成分聚集造成的不均匀性的累积效果越明显,导致厚样条的冲击性能明显低于薄样条的冲击性能,并在其中一相严重的聚集态下获得最小值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物纳米石墨烯复合材料导热性能研究进展[J]. 符博支,高洋洋,冯予星,赵秀英,卢咏来,张立群. 功能材料. 2019(08)
[2]聚磷酸酯阻燃剂对PC/ABS合金阻燃性能影响[J]. 苟佳,申慧滢,陈超,秦维,龚维,班大明. 功能材料. 2019(05)
[3]熔接痕性能评价的WSt模型及其验证[J]. 吴雄喜,刘健. 材料工程. 2015(09)
[4]充模过程中熔接痕的改进光滑粒子动力学方法模拟与预测[J]. 任金莲,陆伟刚,蒋涛. 物理学报. 2015(08)
本文编号：3610310
【文章来源】：功能材料. 2020,51(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ABS含量对PC/ABS合金拉伸强度因子的影响规律曲线
图5给出不同MBS添加量下PC/ABS复合材料冲击断口扫描电镜图片。由图可以清晰地看到,随着MBS添加比率的增加,ABS相的聚集尺寸逐渐减小,在PC母相中的分散呈现越来越均匀的状态。与未添加MBS体系的类“海-岛”结构相比,随着MBS的加入,ABS相聚集的“小岛”分散性逐渐改善。而当MBS的添加比率达到15%时,复合材料体系的断口形貌更趋近于一种“海绵”结构,ABS作为“液体”被均匀地“吸附”于PC相的“海绵”当中,PC与ABS两组分逐渐形成了较为均一的相畴体系。上述一系列的电镜图片均表明,MBS的加入可以使PC与ABS两组分间的相容性得到明显提高,使得多点进料过程中两股料流相遇时,PC与ABS相更好地融合在一起,拉伸强度得到改善。3 结 论
图2给出了不同厚度的PC/ABS复合材料样品的冲击强度曲线及相应的厚度因子变化情况。从图中可以看到,无论是6.4 mm厚的样品,还是3.2 mm厚的样品,冲击强度曲线均呈现两个峰值,分别出现在ABS含量为20%和50%左右。而厚度影响因子呈现先下降后上升的趋势,在PC/ABS为30/70时达到最小值,即此时复合材料的冲击强度对厚度最敏感。图2中复合材料冲击强度及其厚度因子的变化规律可以通过图3的扫描电镜测试图片给予更直观的解释。PC与ABS中的SAN相间存在着较好的相容性,而与PB相间呈现较大的溶解度差,使得PC与ABS共混后形成的体系既不可能是独立的两相,也不会完全融合为一个均一相。从图3(a-c)的形貌变化可知,当ABS的添加量<50%时,ABS相汇聚为大量的孤岛分散于PC相基体中,整体呈现传统的“海-岛”结构。当ABS含量<20%时,ABS相聚集的“岛屿”细小而均匀,并在含量为20%时达到最佳的状态,如图3(b)所示。在此过程中,体系中橡胶相的比例增加,PC的缺口敏感性得以改善,复合材料的冲击强度逐渐增加,并在ABS为20%时获得最大值。而当ABS的添加比例继续增加,导致ABS相进一步聚集,如图3(c)所示。此时体系中ABS相的分散均匀性下降,整体的相界面面积逐渐减小,界面应力增加。同时,PC与ABS两相间的弹性收缩因子存在一定的差异,体系的分散均匀性越差,将导致受力过程中在更小的能量作用下两相界面产生分离。上述因素的综合作用造成体系的冲击性能曲线在ABS含量为20%时出现第一个峰值。而当ABS的含量在50%左右时,ABS与PC相均能达到各自连续的均匀分布状态,脱离了“海-岛”结构,复合材料的冲击强度出现第二个峰值,如图3(d)所示。继续增加ABS含量后,两组分的均匀分布状态被破坏,冲击强度下降。另外,从冲击强度厚度因子的变化规律曲线可以清晰地看到,样条的厚度越大,上述成分聚集造成的不均匀性的累积效果越明显,导致厚样条的冲击性能明显低于薄样条的冲击性能,并在其中一相严重的聚集态下获得最小值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物纳米石墨烯复合材料导热性能研究进展[J]. 符博支,高洋洋,冯予星,赵秀英,卢咏来,张立群. 功能材料. 2019(08)
[2]聚磷酸酯阻燃剂对PC/ABS合金阻燃性能影响[J]. 苟佳,申慧滢,陈超,秦维,龚维,班大明. 功能材料. 2019(05)
[3]熔接痕性能评价的WSt模型及其验证[J]. 吴雄喜,刘健. 材料工程. 2015(09)
[4]充模过程中熔接痕的改进光滑粒子动力学方法模拟与预测[J]. 任金莲,陆伟刚,蒋涛. 物理学报. 2015(08)
本文编号：3610310
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3610310.html
