膨化石墨填充PC／ABS 共混物的性能研究

膨化石墨填充PC／ABS 共混物的性能研究

徐久升

摘要：以膨化石墨(EG) 作为导电填充物，加入相容剂，采用熔融共混方法制备了聚碳酸酯(PC)／丙烯晴– 丁二烯– 苯乙烯塑料(ABS) 共混物，研究了EG 以及破碎后的膨化石墨(TEG) 的添加量对PC／ABS 共混物的形貌、电阻率、拉伸强度、缺口冲击强度以及热稳定性的影响。结果表明，EG 经过研磨、超声破碎后颗粒更小，在基体中分布得更均匀，与基体的相容性更好。TEG 对PC／ABS 共混物的导电能力、拉伸强度、冲击强度的提升更加明显，添加了TEG 的PC／ABS 共混物的热稳定性得到了较大提升。

关键词：膨化石墨；PC／ABS 共混物；形貌分析；热稳定性

 

Study on Properties of PC／ABS Blends Filled with Expanded Graphite

Xu Jiusheng

Abstract ：Expanded graphite (EG) acted as conductive filler，PC／ABS blend was prepared with compatibilizer by melt blending method. EG was milled and ultrasonicated to prepare treated expanded graphite (TEG). The effect of EG and TEG addition on morphology，resistivity，tensile strength， impact strength and thermal stability were investigated. The results show that the particle size of TEG is smaller after mill and sonification. TEG has better compatibility and dispersibility in the composite matrix.The conductivity，tensile strength，impact strength and thermal stability are significantly improved by the addition of TEG.

Keywords ：expanded graphite ；PC／ABS blend ；morphology analysis ；thermal stability

 

聚碳酸酯(PC) 是一种热塑性工程塑料，具有良好的力学性能和热学性能，但是由于其加工条件较高且熔融流动性较差，所以在一定程度上限制了PC的广泛应用。丙烯晴– 丁二烯– 苯乙烯塑料(ABS)由于其价廉易得以及良好的加工性能和拉伸性能，是工程上常用的一种材料。从二者的物理性能可以看出，两组分具有非常好的相容性，这为二者共混提供了先决条件。将PC 和ABS 共混形成PC／ABS 共混物集合了二者的优良性能[2–3]，从而使其

在汽车、计算机等行业得到了广泛的应用。近些年来，尤其是随着纳米粉体材料的不断发展，纳米粉体对PC／ABS 改性得到了广泛研究。纳米粉体对PC／ABS 的改性主要是增强其力学性能、抗静电性能和热稳定性等，例如，Sun Yao 等将碳纳米管(CNT) 添加到PC／ABS 中制备出具有良好的导电型PC／ABS／CNT 复合材料；Chen Jie等将炭黑和CNT 添加到PA6／ABS 中，研究发现炭黑和CNT 能够增强其力学性能和热稳定性。

但是由于炭黑的导电性比CNT 差，而CNT 的价格又相对昂贵，所以选择另一种粉体——石墨作为改性材料。石墨价廉易得，导电性能远高于CNT和炭黑，而且石墨具有良好的润滑性，能够与聚合物良好地相容。选择石墨作为聚合物的改性剂具有一定的经济价值。许鹏学等将石墨添加到聚氨酯内，研究结果表明，石墨能够提高聚氨酯的力学性能和导电性能。膨化石墨(EG) 除了具备天然石墨本身的优良性能外，由于其特殊的微观结构，使其还具有良好的回弹性和低的应力松弛率，应用于工业材料上，表现出成本低、寿命长、耗能少等优点。

笔者将EG 作为PC／ABS 的改性粉体，加入相容剂，采用熔融共混的方法制备PC／ABS／EG共混物。首先对PC／ABS／EG 共混物的形貌进行分析，考察EG 在PC／ABS 共混物内的分散状况；其次考察EG 对PC／ABS 共混物的导电性能、力学性能和热稳定性能的影响。

1　实验部分

1．1　主要原材料

PC ：108U，镇江奇美化工有限公司；

ABS ：PA–707K，镇江奇美化工有限公司；

相容剂：600A，宁波能之光新材料有限公司；

可膨化石墨：青岛天和达石墨有限公司。

1．2　主要设备和仪器

密炼机：SU–70B 型，常州苏研科技有限公司；

四探针测试仪：RTS–9 型，广州四探针科技有限公司；

扫描电子显微镜(SEM) ：S–4700 型，日本日立公司；

万能试验机：WDT–20 型，深圳市凯强利试验仪器有限公司。

1．3　试样制备

可膨化石墨先经高温烧制成EG[11]，制备的EG分成两类，一类未经处理，一类经过砂磨机研磨( 转速为800 r／min) 后，再经超声(1 200 W) 破碎。PC和ABS 按7 ∶3 的比例和两类EG 分别按特定的比例，并加入PC／ABS 相容剂600A 密炼混合，制备PC／ABS／EG 共混物。按EG 在PC／ABS 中所占的比例0%，1%，2%，3%，4%，5%，6%，7%，将PC／ABS／EG 共混物标记为1#，2#，3#，4#，5#，6#，7#，8#。

1．4　性能测试

SEM 测试：制备的样品在液氮中冷断后对断面进行喷金，进行SEM 测试；

体积电阻率测试：采用四探针法测量；

拉伸强度、缺口冲击强度分别根据GB／T1040–1992，GB／T 1043–1993 进行测试，实验重复五次取平均值。

2　结论

通过熔融共混的方法分别将未作处理的EG 和经过研磨超声破碎的膨化石墨(TEG) 添加到PC／ABS 共混物中，对制备的共混物的形貌、电阻率、拉伸强度、缺口冲击强度以及热稳定性进行了研究。结果表明，TEG 相对于EG 在共混物中的分布更为均匀，与共混物的相容性更好，对共混物性能的提升更为明显。TEG 的添加量从3% 提升到5% 时，共张毅，等：膨化石墨填充 PC／ABS合金的性能研究 33混物的电阻率降低了9 个数量级；当添加量为5%时，共混物的降解温度提高了12℃；TEG 的加入使共混物的拉伸强度提高了27.5%，冲击强度提高了13.3%，比EG 对共混物的拉伸强度、冲击强度的提升分别高了16.7 和6.3 个百分点。