[2017年整理]PETGPC共混物的制备及结构性能研究 终版.doc

PETG/PC 共混物的制备及结构性能研究PETG 全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，PETG 的透明度高，光泽度好，是一种全新的透明工程塑料；PETG 冲击强度优异、耐热性好、弯曲不泛白、耐划痕、耐防老化、防静电、耐化学性优异、低萃取性、耐水解性、流动性好、着色力强、易于成型加工、卫生性好(符合 FDA)，属于新一代环保塑料 [1]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、电绝缘性等优点，但是PC的熔体粘度较大流动性差，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，并且加工温度较高，使得加工困难，价格偏高等缺点 [2-4]选择其它聚酯改善PC性能，从而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PETG 具有许多优异性能，尤其是在热性能和热稳定性方面，而且 PETG具有良好的耐化学性和加工性， 将其与其它一些聚酯共混可以改善后者的性能，有利于研究一些新产品 [5-6]国内有关 PETG/PC 共混物改性的研究甚少，国外也未见系统报道 [7-8] 笔文通过选择 PETG 与一定比例的 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。

1 实验部分1.1 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1.2 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1.3 试样制备将 PETG、PC 分别在 65℃ 和 140℃真空干燥 5 h，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 190 r/min，制得共混物于 80℃干燥 4 h，注射温度为 240℃，注塑成标准测试样条1.4 性能测试透光率和雾度按照 GB/T 2410-80 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/T 16421-1996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 0.1～100 rad/s，测试温度为 245℃，应变为 5%；DSC 测试：取适量颗粒样品，在 N2 以气氛中以 20℃/min 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。

2 结果与讨论2.1 PETG/PC 共混物的 DSC 曲线101502025030-0.8-0.6-0.4-0.20.0.20.40.6 Heat Flow(W/g) Temprature(℃ )PETG/PC 40/6PETG/PC 10/PETG/PC 60/4PET/PC 0/1PC 重量百分比分别为 0、40、60、100 份图4为PETG/PC共混物的DSC图像图4是PETG/PC共混物的DSC图片，由图可以看出，纯 PETG的Tg 在70℃左右，而纯PC的Tg为140℃左右，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2.2 PETG/PC 共混物透明性透光率、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 [9]不同配比 PETG/PC 共混物透光率及雾度测试结果列在表 1 中，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） 表 1 样品的透明性测试配方(PETG/PC)100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100透光率/% 90 90 91 91 92 92雾度/% 0.34 0.33 0.32 0.32 0.31 0.302.4 PETG/PC 共混物的 SEM 观察 (a) (b)PETG 与 PC 的质量比：a —100/0 b—60/40图 3 PETG 与 PETG/PC 共混物断面 SEM 照片从断面可以看出，共混物的断裂属于韧性断裂，可以清楚的看到PETG与PC熔体容易混合，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，呈现良好的相容性纯PETG是由完全伸展的分子链平行规整排列组成；而共混物则是表现出了分子链则发生了曲折，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两者之间存在链滑移扩散和酯交换反应两种机理，首先，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发生缠结作用，使得断层组织变密。

2.3 PETG/PC 共混物力学性能0204060801045505606570拉伸强度/MPaPC用 量 /份 020406080108091012031405断裂伸长率/%PC用 量 /份(a) (b)(a)—拉伸强度 (b)—断裂伸长率图 1 PETG/PC 共混物力学性能曲线图1为PETG/PC共混物的力学性能曲线由图看出，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，所以PETG具有优良的韧性 [10]，因此引入PETG可以使PETG/PC共混物的断裂伸长率提高2.4 PETG/PC 共混物流变性能1 10 10204608102140618020 复数黏度η*/Pa·s ω /rad·s-1PETG/PC 10/ / 8/2 P/P 60/4 ETG/C / P/P 20/8 / /1图 2 PETG/PC 共混物的复数粘度与频率的关系从图 2 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 [12]。

随着 PC 含量的增加，η*逐渐增大，这可能是由于 PETG 与 PC 之间发生酯交换反应，增加了共混物之间的相容性 [11]，随着 PC 中苯环的引入的增多，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，并且 PC 加入量越多，这种作用越显著3 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。