硅酮粉对改性PC体系的耐划伤性能的研究

塑料l丁业

CHINAPLASTICSINDUSTRY

第40卷第3期

2012年3月

硅酮粉对改性PC体系的耐划伤性能的研究

刘斌,孙小文,邱蝶

(华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室,聚合物新型成型装备国家工程研究中心,广东广州510640)

摘要:主要用硅酮粉对已用质量分数为5%的晶须硅改性后的聚碳酸酯(Pc)体系进行了抗划伤改性;测定了改

性后PC体系的热力学,力学,流变和耐划伤性能.通过比较和分析试验数据,得出了硅酮粉对Pc 5%晶须硅体系

耐划伤改性的最佳配方即Pc 5%晶须硅 1%硅酮粉.

关键词:硅酮粉;晶须硅;改性聚碳酸酯;热力学性能;耐划伤性能

中图分类号:TQTQ323.41文献标识码:A文章编号:1005—5770(2012)03—0112—03

ResearchontheScratchResistantPerformanceofSiliconePowderto

ModificatiOnOfPCSystem

LIUBin.SUNXiao-wen.QIUDie

(TheKeyLaboratoryofPolymerProcessingEngineeringofMinistryofEducation,National

Engineering

ResearchCenterofNovelEquipmentforPolymerProcessing,SouthChinaUniversityofTec

hnology,

Guangzhou510640,China)

Abstract:SiliconepowderwasusedtomodifythescratchresistantpropertiesofthePCsystem

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whichhad

alreadymodifiedwith5%siliconwhisker.Thethermodynamicproperties,mechanicalprope

rties,rheological

propertiesandscratchresistantpropertiesaboutthemodifiedPCsystemweretested.Bycomp

aringandanaly—

zingthetestdata,thebestformulaofmodifyingPCsystemwhichhadthebetterscratchresistan

tproperties

wasPCwith5%siliconwhiskerand1%siliconepowder.

Keywords:SiliconePowder;SiliconWhisker;ModifiedPC;ThermodynamicProperties;S

cratch

ResistantPerformance

聚碳酸酯(PC)是综合性能优异的热塑性工程

塑料.具有突出的抗冲击能力和尺寸稳定性,并有较

高的耐热性和耐寒性,是五大工程塑料中唯一具有透

明性的产品,被誉为透明金属.其产品广泛应用于电

子电器,汽车,机械制造,航空航天,计算机和光盘

等技术领域?I2.然而,PC材料的表面耐划伤性能

很差,很大程度上降低了产品的美观程度,而且在制

品表面产生的划痕也会导致应力集中,为了提高PC

的耐划伤性能,实验用不同质量分数的晶须硅对Pc

进行耐划伤改性,通过对其改性后的性能表征和实验

分析,得到PC 5%晶须硅的条件下其耐划伤性能有

一

定的改善,其铅笔测试硬度为H,而且改性后的

Pc体系具有较好的综合性能.但是对制品表面性能

要求高的领域比如手机等电子产品的外壳,Pc的应

用仍受到一定限制.为了扩大Pc在高端产品中的应

Pc需有更高的耐划伤性能.为此,本文以PC 用,

5%晶须硅为基础体系,通过加入硅酮粉和增容剂对

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其进行进一步耐划伤改性J,并探讨硅酮粉对改 性PC体系的力学性能,热学性能,流变性能和耐划 伤性能的影响.

1实验部分

1.1原料及试剂

聚碳酸酯:PC3101,泰国拜耳;晶须硅:化学

纯,上海汇精亚纳米新材料有限公司;硅酮粉:化学 纯,东莞市百事特化工有限公司;偶联剂:KH550, 化学纯,广州维立纳贸易有限公司.

1.2设备与仪器

高速混合机:GH一10DY型,北京市塑料机械厂; Brabender双螺杆挤出机:Plasti'Corder型,德国Bra— bender公司;平板硫化机:QLB.25D/Q型,无锡市 联系人[e-mail] 作者简介:刘斌,男,1969年生,工学博士,教授,主要研究方向为模具

CAD/CAE/CAM和材料成型装备及数控技 术,已发表科技论文180余篇[e-mail]

塑料工业2012年

碳酸键的水解,醇解和异亚丙基的链断裂仍为其降解 的主要途径.由于硅酮粉的添加量很少,所以对其热 失重率影响较小.

2.3硅酮粉用量对改性PC体系力学性能的研究 图3和图4分别是不同硅酮粉用量对改性Pc体 系拉伸性能和缺口冲击强度的影响.由图3和图4可 知,随着硅酮粉用量的增加,PC的拉伸强度逐渐增 加,缺口冲击强度稍微有改善,但改善效果不明显, 断裂伸长率却随之下降.这是因为硅酮粉是由超高摩 尔质量的硅氧烷组成的,其分子主链含Si—O—Si

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键,分子间作用力强,同时含有无机刚性粒子,平均 粒径5/zm,与树脂的分散效果好,而且硅酮粉具有 良好的润滑性,当它添加到改性Pc体系中,可以与 改性PC体系均匀混合,相互作用力强,增强效果 好,所以改善了改性Pc体系的拉伸强度,但由于硅 酮粉的含量较少,少量硅酮粉对PC的增韧效果不明 显,因此缺口冲击强度无明显改善.

重

羞

硅酮粉质量分数

图3不同用量的硅酮粉对改性Pc体系拉伸性能的影响 Fig3Theeffectofsiliconepowderwithvariouscontenton

tensilestrengthofmodifiedPCsystem

甲

嚣

言

甾

硅南粉质量分~t/~/o

图4不同用量的硅酮粉对改性PC体系缺口冲击强度的影响 Fig4Theeffectofsiliconepowderwithvariouscontenton

notchedimpactstrengthofmodifiedPCsystem

2.4硅酮粉对改性PC体系流变性能的研究

图5是不同用量的硅酮粉对改性PC体系熔体质 量流动速率的影响.由图5可知,随着硅酮粉用量的 增加,改性PC体系的熔体质量流动速率得到明显改 善,这是由于硅酮粉具有非常好的表面润滑功能和分 散功能,它可均匀分散在改性Pc体系中,对聚合物 熔体起到较好的润滑作用,提高了Pc的加工流动 性,所以的熔体质量流动速率曲线一直处于上升

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状态.

蓍

删

蓬

硅翻粉质量分数

图5不同用量的硅酮粉对改性PC体系熔体质量流动 速率的影响

Fig5Theeffectofsiliconepowderwithvariouscontentonmelt

flowrateofmodifiedPCsystem 3结论

1)在硅酮粉改性PC体系中,随着硅酮粉用量 的增加,改性PC体系的拉伸强度,熔体质量流动速 率增大,缺口冲击强度基本保持不变,断裂伸长率减 小,熔体的非牛顿性减弱.其中当耐划伤剂质量分数 为1.2%时,改性Pc体系的耐划伤性能较好,铅笔 硬度为2H.

2)本体系的最佳改性配方为:PC 5%晶须硅

1.O%硅酮粉.此时改性体系的热变形温度为 133.8qC,拉伸强度为69.04MPa,断裂伸长率为 6.94%,缺口冲击强度为10.11kJ/,熔体质量流 动速率为45.81g/10min,铅笔硬度为2H.

参考文献

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