PBT/TPU合金性能研究

2019-08-14李均立

山东化工 2019年14期

李均立，宋波，2

(1.佛山顾地塑胶有限公司，广东佛山 528522；2.江门职业技术学院，广东江门 529090)

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 最重要的热塑性聚酯，五大工程塑料之一。但PBT也存在诸如韧性较低等缺点，限制了其应用[1]。而热塑性聚氨酯弹性体以其优异的性能和广泛的应用，已成为重要的热塑性弹性体材料之一。本文利用熔融共混法制备了PBT/热塑性聚氨酯弹性体合金，获得了较好的增韧效果，以期为进一步的工业应用提供参考。

1 实验部分

1.1 主要原料

对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，XY1120，扬州天行健化工有限公司。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，聚醚型，东莞市中岗塑胶原料有限公司。

1.2 主要仪器与设备

同向双螺杆挤出机，SJ-20，南京杰亚挤出装备有限公司；注塑机，SJ-20，武汉怡扬塑料机械有限公司；差示扫描量热仪(DSC)，DSC60-plus，日本岛津公司；超景深三维显微镜RH-2000，日本浩视公司；悬臂梁冲击试验机，JJ-20，长春智能仪器设备有限公司；万能材料试验机，CMT6001，深圳新三思公司。

1.3 试样制备

使用前先将PBT在100℃真空干燥2 h。将干燥后的PBT和TPU按质量配比混合好，然后在双螺杆挤出机中造粒，温度控制在220～240 ℃，螺杆转速80～100r/min。粒料经真空干燥后，再在相同温度范围内通过注塑机注塑成标准样条供测试。

1.4 性能测试

拉伸强度按 GB/T1040.3-2008在室温下进行测试；悬臂梁缺口冲击强度按GB/T1843-2008在23±2℃下进行测试。

2 结果与讨论

2.1 PBT/TPU力学性能

图1 PBT/TPU冲击强度随TPU质量含量变化曲线

图1为TPU对PBT缺口冲击强度的影响。从图中可以看出，随着含量的增加，PBT/TPU冲击强度不断增加，当TPU为10%时，缺口冲击强度从7.03kJ·m-2增加到14.22 kJ·m-2，增加了1倍多；当TPU为15%时，到达25.33 kJ·m-2，增加了2倍多。说明TPU对PBT有良好的增韧效果。

图2为TPU对PBT拉伸强度的影响。从图中可以看出，随着TPU含量的增加，PBT/TPU提伸强度不断降低，当TPU为15%时，下降了17%左右。其原因是TPU强度比PBT低很多，在材料拉伸时，不能有效抵抗外力，相当于减小了体系PBT含量，表现为拉伸强度的降低。

图2 PBT/TPU拉伸强度随TPU质量含量变化曲线

2.2 冲击断面显微分析

图3 PBT和PBT/TPU(85/15)的缺口冲击断面显微图

图3为PBT和PBT/TPU(85/15)的缺口冲击断面的超景深显微图。从图中可以看出，PBT断面平整，为脆性断裂；而PBT/TPU的断面则呈云状，说明断裂产生了撕裂，生成了更多的新鲜断面，表现出部分韧性断裂的特征，从而提高了冲击强度值。

2.3 结晶行为分析

图4 PBT和PBT/TPU(85/15)的DSC测试

图4为PBT和PBT/TPU(85/15)的DSC测试。从升温熔融曲线可以看，PBT/TPU的最大熔融峰温度比PBT低了3.3℃，说明TPU的加入使PBT的熔点略有下降。从降温结晶曲线可以看，PBT/TPU的最大结晶峰温度比PBT低了1.0℃，说明TPU对PBT有微弱的成核作用。另外，根据峰面积可以计算出PBT和PBT/TPU的结晶度分别为35.66%和36.25%(其中，PBT 100%结晶时的结晶焓按142 J/g计算[2])，两者非常接近，说明TPU基本上不影响PBT的结晶度大小。