ABS 硅油混合物力学性能的研究

ABS/硅油混合物力学性能的研究
朱伟平
(吉林化工集团公司研究院　吉林132021)
通过采用旋转回归设计,对影响ABS/硅油混合物力学性能的各种因素进行了研究,通过对比发现,在ABS 树脂中加入硅油能大大提高其力学性能;同时考察了滑石粉对ABS/硅油混合物力学性能的影响,并确定了制作轿车门立柱、门内基板等内装饰件的ABS/硅油混合物配方。

关键词　ABS 硅油　共混　力学性能
ABS 塑料合金自1948年由美国Nougata 公司首创以来,由于具有良好的综合性能而广泛应用于家用电器、建材、汽车、工业结构材料等领域。

但ABS 树脂本身也存在缺陷,如耐热性、耐候性及润滑性差,不阻燃以及抗冲击性与硬度不能兼顾等,难于满足制作轿车门柱、门内基板等内装饰件的要求。

因此,我们利用硅油具有良好的耐热性、耐候性、润滑性和阻燃性,通过物理共混或化学方法将其引入ABS 之中。

考查了硅油对ABS 摩擦性能、熔体流动性能的影响。

结果表明,硅油可使
ABS 的摩擦性能和熔体流动性能有较大幅度
的提高[1,2]。

本文继续考查了硅油对ABS 抗冲击性和硬度的影响。

1　实验部分111　主要原料
主要原料见文献[2]。

112　主要设备及测试仪器
主要设备及测试仪器见表1。

113　实验流程及条件
实验流程如图1所示。

表1　主要设备及测试仪器
设　备　名　称型　号　及　规　格/mm
产 地双辊筒炼塑机SK 2160B 160×320上海橡塑机械厂平板硫化机XQLB 350×350×2上海第一橡胶机械厂万能制样机NHY 2W 300×2河北省承德市试验机厂同向双螺杆挤出机SH J 2582Ⅱ南京航空航天信立塑料机械厂同向双螺杆挤出机KS J 235北京化工大学邵尔橡塑硬度计XHS 型营口市材料试验机厂冲击试验机
X J 240A
吴忠材料试验机厂
硅油　ABS
　助剂
配料搅拌混合加热混炼母料混炼　ABS
出片
压片
制样
性能测试
图1　实验流程
混炼条件:温度　185～200℃
压片条件:预热温度　185～200℃,10min ;
热压温度　185～200℃,15min ;冷压温度　室温,10min 。

试片厚度:3mm、4mm。

114　性能测试
邵氏D硬度H D:按G B/T2411280(89)进行(试样厚度应不小于3mm),测量5次取平均值。

缺口冲击强度a k(简支梁冲击试验方法):按G B/T1043-93测试。

试样长度(l) 55mm±1mm,宽度(b)6mm±012mm,厚度(d)4mm±012mm,缺口深度d/3,缺口宽度018mm±011mm,圆弧半径r1≤011mm;每组5个试样。

无缺口冲击强度a(简支梁冲击试验方法):按G B/T1043-93测试。

试样长度(l) 55mm±1mm,宽度(b)6mm±012mm,厚度(d)4mm±012mm;每组5个试样。

115　实验设计及数据处理
本实验采用旋转回归设计方法[3]。

在采用旋转回归设计进行实验时,往往需要做许多试验,整个实验周期较长,由于环境条件、设备状况的变化以及试验人员操作方法的差异等原因,可能增加试验误差。

通常把由于时间延续而产生的对试验结果的影响称为时间飘移。

本实验考虑到时间飘移的影响,设计了带有时间飘移四因子三区组旋转试验表[2]。

实验的数据采用回归数据处理法,通过计算机处理。

2　结果与讨论
211　硅油种类对混合物力学性能的影响硅油种类对ABS/硅油混合物力学性能的影响见表2。

表2　硅油种类对ABS/硅油混合物力学性能的影响
无缺口冲击强
度a/kJ・m-2
缺口冲击强度
a k/kJ・m-2
邵氏D硬度
H D/度
空白411110156515二甲基硅油661617156313
甲基苯基硅油751816196613
羟基硅油781417106418
聚醚硅油671816126318
从表2可以看出,在ABS树脂中加入硅油后,制品的冲击强度(缺口和无缺口)均有明显的提高,而制品的硬度除添加甲基苯基硅油的以外都有少许降低。

这是由于直链的二甲基硅油分子高度卷曲,并具有螺旋形结构,分子间作用力很弱,有较大活动空间,因而加到ABS树脂中,可提高ABS树脂的抗冲击性。

212　硅油粘度对混合物力学性能的影响硅油粘度对ABS/硅油混合物的冲击性能和硬度的影响见图2,图3(横坐标为硅油粘度的对数值)。

从图2可以看出,冲击强度(缺口和无缺口)首先随着硅油粘度的增加而增大,在900～1500mm2/s处有较大值,然后随着硅油粘度的增加而降低;另外从图2还可以发现,硅油粘度的变化对制品的缺口冲击强度影响较小。

从图3可以看出制品的硬度并非随着硅油粘度的增大而呈单调性变化,而是先随硅油粘度的增大而增大,当硅油粘度约为400mm2/s时硬度达到最大;后又随硅油粘度的增大而降低。

由此可看出,硅油粘度的选择要兼顾制品对硬度和冲击强度两方面的要求。

图2　硅油粘度对ABS/
硅油混合物冲击强度的影响图3　硅油粘度对ABS/硅油混合物硬度的影响
213　硅油用量对混合物力学性能的影响硅油用量对ABS/硅油混合物硬度和冲击性能的影响见图4、图5(横坐标为回归设计的硅油水平值)。

图4　硅油用量对ABS/
硅油混合物硬度的影响图5　硅油用量对ABS/硅油混合物冲击强度的影响 从图4可以看出,制品的硬度并不随着硅
油用量的增加而呈单调性变化,硅油用量在
-2～0水平内制品的硬度呈下降趋势,在0水
平处达到最小值;在0～2水平内呈增加趋势,
这表明硅油用量对制品的硬度有一定的影响,
在实际使用过程中要合理控制硅油用量。

从图5可以发现,硅油用量对制品无缺口
冲击强度、缺口冲击强度也有一定的影响,但
对二者的影响有些差别。

制品的无缺口冲击强
度在硅油用量为-2～0水平内呈下降趋势,
在0～2水平内则呈增加趋势;而制品的缺口
冲击强度在硅油用量为-2～-1水平内呈下
降趋势,在-1～2水平内呈增加趋势。

而且,
二者下降和增大的幅度也不一样,其中缺口冲
击强度增加幅度较大,表明随着体系内硅油用
量的增加,制品对缺口的敏感程度降低,这对
制品来讲相当有利,即制品抵抗外界冲击的能
力增强。

对于制品硬度和冲击强度这对相互矛盾的
指标来讲,往往是制品的硬度增加了冲击强度
却降低;而增加制品的冲击强度又使其的硬度
下降。

体系内添加硅油在一定程度上可以调节
制品的力学性能。

从图4和图5可以看出,当
硅油用量在0～2水平内,制品硬度和冲击强
度都增大,这说明可以通过增加体系内硅油用
量来同时提高制品的硬度和冲击强度。

214　滑石粉用量对混合物力学性能的影响
滑石粉用量对ABS/硅油混合物硬度和冲
击强度的影响曲线见图6,图7(横坐标为回
归设计的滑石粉水平值)。

图6　滑石粉用量对ABS/
硅油混合物硬度的影响图7　滑石粉用量对ABS/硅油混合物冲击强度的影响 从图6可以看出,制品的硬度并不随着滑
石粉用量的增加而呈单调性变化;滑石粉用量
在-2～0水平内的硬度呈下降趋势,在用量
为0水平处硬度有最小值,用量在0～2水平
内制品硬度呈增加趋势,这表明适当增加滑石
粉的用量可提高制品硬度。

从图7可以看出,尽管随着滑石粉用量的
增加,制品的无缺口冲击强度、缺口冲击强度
都呈下降趋势,但无缺口冲击强度在滑石粉用量为0～2水平内变化不大,而缺口冲击强度却降低较多;这表明随着滑石粉用量的增加,制品对缺口的敏感性增加,这从另一方面也说明添加滑石粉用量是有一定限度的,应严格控制。

3　结论
通过添加硅油,可以改善ABS树脂的抗冲击性;从对制品力学性能影响角度来看,要选择适当粘度的硅油才能满足制品对硬度和冲击强度两方面的要求;可通过增加体系内硅油用量来调整制品的力学性能;在体系内可以通过添加滑石粉来调节制品的硬度,但这是以牺牲制品的冲击性能为代价的,在实际操作中要合理选用滑石粉用量。

最佳配方为:在ABS 树脂中添加粘度为900～1500mm2/s的二甲基硅油,硅油用量在0～2水平内,滑石粉用量在0～2水平内可提高其力学性能。

参考文献
1　朱伟平.塑料科技,1998,(5):24
2　朱伟平.有机硅材料及应用,1998,12(6):1
3　茆诗松、丁元.回归分析及其试验设计.上海:华东师范大学出版社,1981.141
收稿日期(1998210229)
Study on the Mechanical Properties of ABS/Silicone Fluid B lends
Zhu Weiping
(Research Institute of Jilin Chemical Industry Group Co.,Jilin132021)
Abstract
By using rotational regression design,the factors affected the mechanical properties of ABS/sili2 cone fluid blends were studied.By comparison,it was found that the mechanical properties of the blends were increased rapidly by adding silicone fluid.Final recipe used to manufacture inner assembly parts of automobiles was defined.
K eyw ords　ABS　mechanical properties　silicone oil　blend
(上接第3页)
2　王伟良.有机硅材料及应用,1997,11(1):16 3　王凯.合成橡胶工业,1994,17(3):172
4　王凯.合成橡胶工业,1994,17(4):2355　杜作栋,贝小来.有机硅化学.北京:高等教育出版社,1990.232
6　陈敏恒,翁元恒编.化学反应工程基本原理.北京:化工出版社,1982.33
(收稿日期1998208220)
Study on N e w Polymerization Process of Methylvinyl Silicone Rubber
Jin L ongtai
(Silicone Material Ltd.Co.,Shenzhen Petrochemical Com pany,Shenzhen518129)
Abstract
Focusing the key problem of liquid with high viscosity in heat transfer,experiments on mixing and reaction rate of hot liquid were carried out.A new polymerization process of methylvinyl silicone rubber was designed.
K eyw ords　methylvinyl silicone rubber　polymerization process　heat transfer。