EMA增韧改性ABS/PMMA共混合金的研究

摘要

随着壳体材料薄壁化、轻质化和美观化的市场需求，注射成型的高表面光泽度、颜色亮泽的塑料产品受到消费者的日益青睐。高光树脂材料的研发可以避免传统喷涂、抛光等高光工艺对环境、成本、资源和人力等造成的不利影响，因此逐渐成为了一个研究热点。ABS/PMMA合金在壳体产品的成型中体现了突出的综合性能优势，而且随着PMMA含量的增加，合金的表面光泽度和透明性得到明显提升，这为开发高光亮泽的树脂材料提供了一个很好的途径。然而，PMMA含量的增加降低了合金的韧性，限制了其在某些领域产品的应用。共混增韧改性为树脂材料的开发提供了一种便捷的途径，然而目前国内外对ABS/PMMA体系的增韧改性成果较少，增韧效果也不理想，因此进一步深入开展ABS/PMMA体系的增韧改性及其增韧机理的研究具有十分积极的意义。
　　采用试模分析的方式，通过控制模具结构和注射成型工艺参数，探究了测试试样的“零缺陷”注塑成型。同侧进胶流道和整体顶块顶出机构改善了试样的冷料痕和顶出痕缺陷。温度、时间和压力等成型工艺对试样质量都有显著的影响，合格的试样需要各参数的合理控制。与普通模具相比，热流道模具更适于成型哑铃型的拉伸试样，同时能有效的改善收缩、冷料痕等注塑缺陷。
　　利用啮合同向双螺杆挤出机，通过熔融共混的方式，研究了EMA含量对ABS/PMMA合金力学及表面光泽性能的影响。EMA的引入使合金断裂伸长率和冲击强度得到显著提升。SEM断面形貌显示，改性后合金在拉伸断裂和冲击断裂时均发生了明显的剪切屈服和银纹化现象，剪切屈服带在引发和扩展的过程中会吸收大量的能量，从而提高了合金的韧性。另外，随着EMA含量的增加，合金的表面光泽度呈现了先上升后下降的趋势，这可能与低含量的EMA增加了ABS、PMMA树脂的相容性有关。EMA含量为6wt％时，增韧后的合金具有最佳的综合性能。
　　在EMA有效增韧ABS/PMMA体系的基础上，进一步研究了EMA改性合金的缺口敏感性。试验表明，ABS/PMMA/EMA合金具有很强的缺口敏感性，但其与EMA的含量无关。SEM断面形貌显示，EMA粒子可能促进了缺口前缘裂纹的产生，从而使合金发生了脆性断裂。缺口越尖锐，合金的缺口敏感性越强。另外，采用缺口拉伸试验研究了低应变速率下缺口深度对合金缺口敏感性的影响，缺口深度对缺口敏感性的影响较为明显，这可能与注塑件的表层-核心结构有关。SEM断面分析表明，深入表层的缺口拉伸断面仍然存在明显的剪切屈服带，而深入核心的缺口断面呈现了明显的脆性断裂。
　　利用助剂对ABS/PMMA合金缺口冲击的增韧作用，探究了SEBS-g-MAH和ABS高胶粉对ABS/PMMA/EMA合金缺口冲击敏感性的影响。SEBS-g-MAH和ABS高胶粉均能有效改善ABS/PMMA/EMA合金的缺口敏感性。由于助剂增韧方式的不同，SEBS-g-MAH更适用于缺口尖锐情况下的改性，其改性效果与SEBS-g-MAH/EMA含量比值有关，比值越大，合金的冲击韧性越好，而光泽度值越低;ABS高胶粉的改性效果与其含量和缺口半径值关系不大，但与SEBS-g-MAH相比，ABS高胶粉在提高ABS/PMMA/EMA合金冲击韧性的同时，能基本保持合金的表面光泽度。