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如何从工艺和相容化角度制造超韧PBT

2016-09-01 11:47:54   Source:    Views:

日本高分子工艺专家Sakai教授在“第三届相容化论坛“上演讲的双螺杆挤出方面的内容依旧历历在目。从教授所讲来看,对于高分子合金而言,除了配方以外,生产工艺与相容化技术是其高性能化的关键。其中,工艺包括螺杆组合、温度设置、停留时间分布等很多方面,相容化技术主要是选择对合金体系最适合的相容剂。

一. 超韧PBT制造关键之一:工艺

图1 不同螺距的FKD和BMS螺纹元件对停留时间分布的影响

图2 不同螺杆组合对PC/ABS性能的影响

如sakai教授所讲,不同的螺纹元件、不同的螺距、捏合块不同的角度都对原料在挤出机中的停留时间、最终产品的性能有很大影响,如图1和图2 。

 

受此启发,小编结合到螺纹元件(如表1)以及渗逾理论的相关知识,初步研究了不同剪切强度螺杆组合对POE-g-GMA增韧PBT微观分散与冲击强度的影响。

表1 相同角度捏合块螺距与传输方向对分散分布能力及传输效率的影响

1#低剪切强度螺杆组合                                   2#中等剪切强度螺杆组合

 

图3 不同剪切强度螺杆组合对PBT/POE-g-GMA(80/20)体系的影响

结合软件分析,由图3可知, 1#的橡胶相平均粒径约为0.9μm,2#的是0.76μm,1#明显大于2#。根据渗逾理论可知,影响材料冲击强度的关键是橡胶相的粒子间距,由计算可知1#的粒子间距为0.52μm,而2#的为0.44μm,已知PBT/POE体系的临界粒子间距为0.49μm,故而2#的橡胶相粒子间距小于临界粒子间距,实现脆韧转变,最终表现结果是2#的冲击强度远远大于1#。也就是说,较强的剪切强度对POE-g-GMA增韧PBT有好处,但剪切强度最佳区间需要进一步验证。

 

二. 超韧PBT制造关键之二:相容剂

      Sakai教授提到,对于不相容的体系而言,加入相容剂是最经济最有效的方法,所以选用合适的相容剂很重要。如图4,在PA/PP合金中,PP-g-MAH的接枝率越高,分散相的粒径越小。这是因为MAH接枝率越高,与PA接触面积越大,反应机率越高,表面张力减小,分散粒径变小。

图4 MAH接枝率对PA/PP合金微观形貌的影响

     在PBT/POE-g-GMA体系中,我们也观察到类似的现象,如图5,随着GMA接枝率的上升,PBT/POE-g-GMA合金的橡胶分散相粒径随之变小,冲击强度随之增大。但其他研究表明,GMA含量高于1.6%时,该合金的加工性下降明显,而且很容易后交联,故而需要选择GMA含量合适的POE-g-GMA才能制出高韧性PBT。

1.0%GMA                        1.4%GMA(SOG-02)                     2.4%GMA

图5 不同GMA接枝率对PBT/POE-g-GMA合金的影响

       通过学习Sakai教授的PPT,我们将理论结合实践,并选择合适的工艺与合适的相容剂,从而制造出具有高流动性的高韧性PBT。

 

备注:图1、图2和图4均来源于Sakai教授的PPT



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