高韧性PC/ABS配方设计原则之二 ABS及其胶含量

这一章我们讨论ABS及其胶含量对PC/ABS韧性的影响。

选择四种不同胶含量的ABS:

ABS16(16%Rubber),ABS38(38%Rubber),ABS45(45%Rubber)和ABS50(50%Rubber)进行评价。一般地, ABS冲击强度会随着胶含量的上升而提高,但到一定程度(45%)后提升不再明显,如图1,可以看到ABS对厚度的敏感性比PC弱得多,其1/4”冲击可达1/8”冲击的50%以上(PC只有20%-25%)。

不同ABS含量的缺口冲击强度

图表1 ABS胶量对ABS冲击强度的影响

将以上不同胶量的ABS与PC3.2 (Mw=3.2w)共混后制成合金,其冲击性能随温度变化如图2.

不同胶量ABS对PC/ABS在不同温度下冲击强度的影响

图2.不同胶量ABS对PC/ABS在不同温度下冲击强度的影响

可以看出,在常温(25℃)时,不同胶量ABS的PC/ABS均表现出高的韧性,缺口冲击均在700-750J/m。随着温度降低,胶量较低的PC/ABS缺口冲击快速下降,如在-30℃时,PC/ABS16的缺口冲击下降到了220J/m,而PC/ABS38和PC/ABS45仍保持650J/m以上。需要注意的是,ABS50 在与PC共混时,会造成PC的严重降解,无法制得有意义的合金(后续会有讨论)。

将ABS38与合适的SAN复配制得不同胶含量(0%-38%)的乳液法ABS,再分别与PC3.2共混制得合金,考察其胶含量对PC/ABS脆韧转变温度和冲击强度的影响,如图3和图4。由图3,ABS胶含量高于10%时,PC/ABS的脆韧转变温度随着胶含量的升高而逐渐降低;而ABS胶含量低于10%时,脆韧转变温度随胶量减少而迅猛提升。对于要求低温韧性的PC/ABS来说,保持ABS中胶含量在临界值以上是必要的。

ABS胶含量对PC/ABS脆韧转变温度的影响

图3.ABS胶含量对PC/ABS脆韧转变温度的影响

ABS胶含量对PC/ABS缺口冲击强度的影响

图4.ABS胶含量对PC/ABS缺口冲击强度的影响

ABS5

图4表明ABS的胶含量存在临界值,使PC/ABS在不同条件下发生脆韧转变,且胶量达到一定量后,其缺口冲击强度不再随胶量增加而明显提升。对于3.18mm 样条来说,ABS胶含量达到5%即可使 PC/ABS表现出韧性,而对于6.35mm样条来说,胶含量要达到10% 以上才表现出韧性。

而且,6.35mm的样条在胶量为10% 时,近浇口和远浇口处的断裂表现也不同。近浇口端表现出韧性,并且断面周围有明显的应力发白现象,而远浇口端只表现出准韧性,且断面呈脆性断裂。这种现象主要与ABS在PC中的相态有关,包括橡胶相的大小、形状、分散等情况(后续会有讨论)。

可见,在PC中引入ABS后,可降低PC 对厚度和缺口的冲击敏感性。一般地,ABS胶量存在一个临界值,使对应 PC/ABS在常温时呈现脆韧转变,在此之上, PC/ABS缺口冲击不再随胶量增加而明显提升;还存在一个临界值,使PC/ABS的脆韧转变温度呈现突变,且超过此临界值时,脆韧转变温度随着胶含量提升而不断降低。ABS在PC中的相态也会对PC/ABS的韧性产生重要影响。

(本文来源于相容化技术论坛佳易容