丙烯腈-丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)是综合性能优良的工程塑料，在-40℃时仍能保持较高的冲击强度，同时其尺寸稳定性好，绝缘性佳，耐磨、耐油，广泛应用于家用电器、机械配件、办公用品和通讯器材等领域。但纯ABS存在一些缺陷，如熔体黏度高，流动性差，热稳定性和耐候性不佳，硬度较低，限制了它的进一步应用。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种光学性能好、耐候性优异、表面硬度较高、机械强度好的热塑性塑料，但其冲击强度不高。因此，制备ABS/PMMA合金可综合两种塑料的优点，弥补各自的缺点，可望获得具有高光泽、防划伤性能的合金材料。

　　目前国内关于ABS/PMMA共混体系的改性研究主要集中在不同原料比例、不同黏度的PMMA、不同牌号的ABS对ABS/PMMA合金性能的影响等方面，而对ABS/PMMA合金表面光泽度、表面硬度方面的报道较少。本实验使用TiO2和BaSO4两种无机填料，考察了其加入前后合金的物理力学性能及表面光泽度、表面硬度，探讨了无机粒子对合金性能的影响。ABS与PMMA的相容性会随着ABS中丙烯腈等含量的变化而不同，并且无机粒子与树脂基体界面间的黏结并不牢固，因此，本实验添加苯乙烯/马来酸酐的无规共聚物(SMA)及乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)的复配物来改善共混体系的相容性，以期获得光泽度较高、表面硬度较高(防划伤)的ABS/PMMA合金材料。

　　1 实验部分

　　1.1 原料

　　ABS，GP22，巴斯夫公司；

　　PMMA，CM-207，奇美实业股份有限公司；

　　SMA，PC-18，广州市柏晨高分子新材料有限公司，

　　苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)，ICE-80HF，宁波乐金甬兴化工有限公司；

　　EMA，Elvaloy 1125AC，美国杜邦公司；

　　乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)，Elvaloy PTW，美国杜邦公司；

　　抗氧剂，GX2921，瑞士汽巴公司，

　　BaS04，粒径45μm，上海江沪实业公司；

　　TiO2，VK-TA100，杭州万景新材料有限公司。

　　1.2 仪器与设备

　　双螺杆挤出机，LTE26-40，Lab Tech Engineering有限公司，

　　注射机，EC75NII-2Y，日本东芝公司；

　　万能材料试验机，Zwick/roll Z010，德国Zwick公司，

　　悬臂梁冲击试验机，Zwick/roll 5113，德国Zwick公司，

　　弯曲试验机，5500R,美国Instron公司；

　　热变形/维卡测试仪，意大利西斯特科学仪器公司；

　　熔体流动速率仪，意大利西斯特科学仪器公司；

　　表面光泽度测试仪，500MC,德国Erichsen公司；

　　铅笔硬度计，BY型，上海普申化工机械有限公司。

　　1.3 制备工艺

　　将ABS和PMMA置于80℃烘箱中干燥5h，无机填料在120℃下干燥5h，其他试剂在真空40℃下干燥7h，按一定配比混合后在双螺杆挤出机上进行熔融共混，挤出、切粒；然后在80℃下干燥8h后，用注射机制成待测试样。

　　1.4 性能测试

　　拉伸强度按GB/T1040-1992测试，拉伸速率50mm/min；

　　弯曲强度按GB/T9341-2000测试，压缩速率20mm/min；

　　冲击强度按GB/T1843-1996测试；

　　表面硬度按GB/T6739-1996测试；

　　热变形温度按GB/T1634.2-2004测试，压力1.8MPa；

　　熔体流动速率按GB/T3682-2000测试，温度220℃，载荷10kg。

　　2 结果与讨论

　　2.1 PMMA含量对ABS/PMMA合金性能的影响

　　不同含量PMMA对ABS/PMMA合金力学性能和表面光泽度的影响如图1-图3所示，其中相容剂SAN5%，PTW5%。由图1可见，随着PMMA用量的增加，合金的拉伸强度和弯曲强度均逐渐升高。当PMMA用量为30%时，合金的拉伸强度和弯曲强度分别达到52MPa和82MPa。图2表明，PMMA用量增加使得合金的缺口冲击强度迅速下降，这可能是由于ABS中的AS基体的一部分橡胶颗粒转移到了PMMA相中，所以在受到外来冲击时，AS基体不足以吸收全部的冲击能；同时，PMMA相中橡胶粒子的密度还太低，也不能吸收足够的冲击能。因此，合金的冲击性能随PMMA含量的增加而迅速降低。

　　由图3可以看出，PMMA的引入可较好地改善ABS的表面光泽度。随着PMMA用量的增加，ABS/PMMA合金的表面光泽度值不断上升。这是因为PMMA本身就是一种光学性能极好的材料，而且是无定形态，可使制品表面平滑，因而与ABS共混有利于提高合金的光泽性能。

　　表1是PMMA含量对ABS/PMMA合金表面硬度的影响。由表1可见，随着PMMA含量的增加，合金的表面硬度呈现逐步上升趋势。未添加PMMA时，纯ABS的表面硬度只有B级，当添加10份PMMA时，合金表面硬度达到了HB级，添加量为30份时，合金的表面硬度达到H级。这是因为PMMA的硬度高于ABS，随其含量的增加，合金表面的PMMA含量也增多，故表面硬度会逐渐增大。但PMMA含量较高时，合金的冲击强度也较低。因此，PMMA含量不能过大，当ABS/PMMA比例为70/30时，合金综合性能较好。

　　2.2 BaSO4和TiO2对ABS/PMMA合金性能的影响

　　2.2.1 BaSO4和TiO2含量对合金力学性能的影响

　　无机填料能够提高聚合物的表面硬度，但过多的填料会在聚合物基体内形成缺陷，降低其力学性能，而且对其表面光泽度也有一定影响。本研究采用复配相容剂SMA/EMANABS/PMMA/无机填料共混体系进行增容，探讨了无机填料BaSO4和TiO2的含量对ABS/PMMA合金力学性能的影响，结果如表2所示，其中SMA5%，EMA5%，ABS/PMMA比例为70/30。

　　由表2可见，添加无机填料后，ABS/PMMA/无机填料共混物的弯曲性能基本不变，拉伸性能略有下降，而冲击强度则急剧下降。这可能是因为：在熔融共混条件下，无机填料用量增加后，无机粒子在树脂基体内分散不均，出现了一定程度的团聚，这些团聚体成为材料中的缺陷，在受力时引起较大的应力集中，从而降低了材料的拉伸性能和冲击性能。此外，从表2还可以看出，添加了无机填料的合金的热变形温度均比未添加无机填料前略高。在填料含量超过5%后，随其含量的增加，合金热变形温度呈逐渐下降趋势，这可能是因为无机填料含量较高时，填料分散不均，材料内部缺陷增多，从而在相同温度下填料含量较大的样条更容易发生形变。

　　2.2.2 BaSO4和TiO2对ABS/PMMA合金表面光泽度和表面硬度的影响

　　塑料光泽度主要由树脂本身及添加的其他组分所决定，无机填料可改善塑料表面硬度。图4为不同用量的无机填料对ABS/PMMA共混合金表面光泽度影响，其中SMA5%，EMA5%，ABS/PMMA比例为70/30。由图4可见，随着TiO2和BaSO4含量不断增加，合金的光泽度值呈现急剧下降的趋势。这是因为：当无机填料增多时，部分无机颗粒分布在ABS/PMMA合金表面，使其出现微观凹凸不平，反射光减少，同时无机颗粒对光线有不同程度地吸收，因而共混物的表面光泽度会降低。另外，从图4中还可发现，在相同含量时，使用TiO2的共混物表面光泽度要高于使用BaSO4的共混物，这可能是因为TiO2既有较高的不透明度，又有较高的反射率，所以其反射光通量比BaSO4大。

　　表3是无机填料含量对ABS/PMMA合金表面硬度的影响，其中SMA5%，EMA5%，ABS/PMMA比例为70/30。由表3可见，随着无机填料用量的增加，合金的表面硬度呈逐渐增加的趋势。在不加填料时，合金的表面硬度为H级，在添加15%无机填料后，合金的表面硬度达到2H级。在测试条件相同时，添加10%填料的合金的划痕较未添加填料的要浅。这是因为无机粒子为刚性粒子，硬度较大，随着无机填料的添加，合金中的部分树脂被无机填料取代，因而添加无机填料能提高合金的表面硬度。

　　3 结论

　　(1)添加无机填料后，ABS/PMMA合金的弯曲性能基本不变，拉伸性能略有下降；而冲击强度则急剧下降。

　　(2)当质量比为70/30时，ABS/PMMA合金的综合性能最佳，尤其对表面光泽度和硬度改善明显。表面光泽度从PMMA含量10%时的57提高至PMMA含量30%时的74；硬度由未加PMMA时的B级提升至PMMA含量30%时的H级。

　　(3)添加BaSO4和TiO2可提高ABS/PMMA合金的表面硬度，改善其耐划伤性，但在添加量只有5%时，合金的表面硬度改善并不明显，添加量达到15%时，硬度由H级上升到2H级，而过多的填料会导致合金冲击强度下降。

　　(4)无机填料的加入降低了ABS/PMMA合金的表面光泽度，在不含填料时，合金的光泽度为78，加入15%填料后，光泽度降为68。