聚碳酸酯与聚乳酸及聚琥珀酸丁酯.doc

聚碳酸酯與聚乳酸及聚琥珀酸丁酯-乳酸共聚物三成分合膠改質研究 石哲維、王曄 東海大學化學工程與材料工程學系摘要：本研究主要對於PC/PLA/PBSL三成分合膠改質研究，主要分為兩個部分做討論，第一部分是在PC當中添加PLA與PBSL以達到生質材料目的，並觀察不同比例的生物降解材料對PC性質的影響。本實驗分成兩個系統，分別是PC(70%)三成份合膠與PC(50%)三成份合膠，PC(70%)三成份合膠連續相為PC，隨著PLA比例減少PBSL比例增加，拉伸測試結果顯示延展性有增加的趨勢；熱變形溫度有下降的趨勢。PC(50%)三成份合膠連續相轉為PLA或PBSL，隨著PLA比例減少PBSL比例增加，在拉伸測試中發現延展性會有增加的趨勢，但PBSL比例過高時應變會有下降的趨勢；添加PBSL後熱變形溫度會有顯著的提升，但隨著PBSL比例增加，熱變形溫度有下降的趨勢。不同比例的合膠在SEM上皆可發現PLA比例減少PBSL比例增加，斷面缺陷減少，連續相與分散相黏著性變好，合膠相容性增加。 第二部分是在合膠中添加改質劑MDI，利用PLA與PBSL交聯產生共聚物進一步增容合膠系統，由SEM中可以發現添加改質劑的合膠缺陷皆有減少，分散相有變小且分散較均勻，合膠機械性質也有提升的趨勢，說明合膠添加改質劑後相容性有進一步獲得改善。 一.簡介 聚碳酸酯(PC)為五大泛用工程塑膠之一，為熱塑性材料，無明顯的熔點，可以再-60~120下長期使用，為透明材料，有類似金屬的強度，延展性、強韌性及耐衝擊性佳。聚碳酸酯的高透明性與高韌性為其最大特色，且兼具耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性及低介電損失等優良性質，廣泛地應用於光學、電子、機械、汽車、醫療和建材等領域上。 聚乳酸是由可再生和可降解的資源如玉米和水稻衍生它可以幫助緩解能源危機為減少社會對化石燃料的依賴，而PLA非常脆的，具有小於10％的斷裂伸長率，因此它不適合於高要求的機械性能的應用，除非它被適當地改質。 PC具有高衝擊強度與高熱變形溫度優點的高分子，若將其與機械性質較差的脂肪族與芳香族共聚酯高分子摻合，或許能得到擁有PC的優良機械性質與共聚酯高分子的生物可分解性性質的混摻物，也能因此減少石油系高分子PC的用量。 PBSL具有好的韌性和彈性，將PLA與PBSL混摻，混摻後的合膠具有較強的衝擊強度，PBSL和PC有較佳的相容性及PBSL本身帶有乳酸的單， 二.實驗材料 1.基材 A. 聚碳酸酯(Polycarbonate)，日本Teijin公司提供。型號L1250，射出級，MI (g/10min) [1]=9.6， 實測Notched Izod Impact (J/m) =367(ASTM D256)，實測玻璃轉移溫度154 ，實測Mn=39237，PDI=1.48。 1. ISO 1133, 300, 1.2Kg, Provided by Teijin Chemicals B. 聚乳酸(PLA)，又稱聚丙交酯(Polylactide)，NatureWork?公司提供，型號4032D，D-Lactate 2%，玻璃轉移溫度約60 左右，熔點約160左右，MI：3.78(g/10min, ASTM D1238, 180, 2.16 Kg)。 C. 聚琥珀酸丁酯-乳酸共聚物，poly(butylene succinate-co-L-lactate) (PBSL)，Mitsubishi Chemical Corp.，GS-PLA(AZ-type，直鏈型含lactate unit ca. 3 mol%，Tg=-26，Tm=110，MI：6.4(g/10min, ASTM D1238, 180℃, 2.16 Kg)。 Methylenediphenyl Diisocyanate (MDI) 4,4-二苯甲烷二異氰酸酯，分子量為250，熔点：38-44。 三.實驗方法 合膠混煉熔融混料系統使用之設備為雙螺桿(廠牌為弘煜機械，型號為PSM30)進行合膠混合，並以電腦設定參數，混煉合膠進料組態與溫度分布，轉速為160r.p.m，固定15Kg/hr進料速率以履帶式進料器一次進料混煉合膠，PC(70%)三成分合膠系統PC每組合膠用量為2.38Kg進行混煉，PC(50%)三成分合膠系統PC每組料用量為1.70Kg進行混煉，將合膠混煉後押出造粒，乾燥後進行射出成型。 試片的製作分成兩種，(1)押出：由雙螺桿直接壓出， (2)射出：經射出機射出試片 第一段 第二段 第三段 噴嘴 ℃ 235 235 240 245 物性檢測：A.衝擊測試(Impact strength)：依據ASTM D256試驗法，測試合膠的衝擊強度；B.熱變形測試(HDT)：依據ASTM D648試驗法，測試合膠