SUPERVISOR
Saied Nouri-Khorasani
سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
STUDENT
Alireza Farzadfar
علیرضا فرزادفر
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Preparation and Investigation of Mechanical Properties of PC/ABS Blends Using Recycled Materials – Effect of Different Compatibilizers
: In this research, polycarbonate/acrylonitrile-butadiene- styrene (PC/ABS) blends based on recycled materials were prepared with the ratio of 70/30 and some physical, mechanical and morphological properties of them were investigated. Because of these blends are partially miscible, the use of compatibilizer is inevitable. So for compatibilizing these blends, two different types of compatibilizers (ABS-g-MA with two different grafting degrees of 1.5% and 8% and EVA-g-MA with grafting degree of 1.5%) were used. The alloys were prapared by using a corotating and Intermeshing twin screw extruder with L/D of 40 and then each sample were granulated after extrusion with a pelletizer. Moreover, for doing the mechanical tests such as tensile and impact, the samples were injected by using an injection molding machine. In regard to the type of the chosen compatibilizers which have maleic anhydride groups on their chains, these compatibilizers are considered as the type of reactive compatibilizers. For preparing the samples, first, one sample is supplied as the control sample, without applying any compatibilizers and just contained the basic constitutive components of blends namely PC and ABS. For comparing the influence of using different compatibilizers on mechanical properties of these blends, the blends were prepared with the use of 3 phr, 5 phr and 10 phr of all compatibilizers (ABS-g-MA with grafting degree of 1.5%, ABS-g-MA with grafting degree of 8% and EVA-g-MA). The results show that the blend without any compatibilizer have higher melt flow index while, compatibilized blends have lower melt flow indexes and in these blends, by increasing the amount of compatibilizer melt flow index increased gradually. This phenomenon confirms better interfacial adhesion of components in compatibilized blends in comparison with uncompatibilized ones. Also, the use of ABS-g-MA as a compatibilizer had no significant effect on tensile strength of prepared blends. Moreover, the use of ABS-g-MA as compatibilizer led to increase the notched charpy impact strength of alloys. The maximum increase appeared for ABS-g-MA with grafting degree of 1.5% was about 1.5 times and for ABS-g-MA with grafting degree of 8% was about 1.9 times more than uncompatibilized blends. Also, the use of EVA-g-MA as a compatibilizer led to decrease in amount of tensile strength and the maximum decrease obtained with use of 10 phr of this compatibilizer and it was about 9%. This result may because of the rubbery nature of EVA. Moreover, the notched charpy impact strength of alloy with using EVA-g-MA as reactive compatibilizer, increased more than 2.6 times in comparison with uncompatibilized blend with use of EVA-g-MA by amount of 5 phr. Also, the scanning electron microscopy photomicrographs shows that the particle size of dispersed phase was decreased in continuous phase of polycarbonate. It should be noticed that the minimum size of dspersed particle size obtained with the use of EVA-g-MA. The results of differential scanning calorimetry tests show that the use of ABS-g-MA and EVA-g-MA as reactive compatibilizers led to shift in peaks of glass transition temperatures of PC and ABS that indicates good compatibility of these alloys in comparison with uncompatibilized blend. Keywords: polycarbonate, ABS, alloy, compatibilizer, recycle, mechanical properties
در این مطالعه، آلیاژهای PC/ABS بر پایه مواد اولیه بازیافتی با نسبت های 30/70 تهیه شد و برخی خواص فیزیکی، مکانیکی و ریخت شناسی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. از آن جایی که این آلیاژ از دسته آلیاژهای به طور جزئی امتزاج پذیر است، استفاده از سازگارکننده امری ناگزیر به نظر می رسد. به همین منظور، و برای سازگارسازی آلیاژهای تهیه شده، از دو نوع سازگارکننده مختلف ABS-g-MA) وMA (EVA-g- استفاده شد. با توجه به نوع سازگارکننده های انتخاب شده، می توان گفت که این سازگارکننده ها به دلیل این که حاوی گروه مالئیک انیدرید بر روی زنجیره هایشان هستند، از نوع سازگارکننده های واکنشگر به حساب می آیند. برای تهیه نمونه ها، ابتدا یک نمونه به عنوان نمونه شاهد تهیه شد که از هیچ سازگارکننده ای در تهیه آن استفاده نشد و تنها حاوی اجزاء اصلی تشکیل دهنده آلیاژ یعنی PC و ABS بود و سپس برای مقایسه تأثیر استفاده از سازگارکننده های مختلف بر خواص مکانیکی این آلیاژ، آلیاژهایی با مقادیر phr 3، phr 5 و phr 10 از هر یک از سازگارکننده های ABS-g-MA با درصد گرافت 5/1، ABS-g-MA با درصد گرافت 8 و EVA-g-MA با درصد گرافت 5/1 تهیه شد و مورد آزمون های مختلف قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که آلیاژ PC/ABS بدون سازگارکننده MFI بالایی دارد، در حالی که آلیاژهای PC/ABS حاوی سازگارکننده با توجه به برهمکنش های بین سطحی قوی تر، دارای MFI پایین تری می باشند. شایان ذکر است که در آلیاژهای سازگار شده، افزایش مقدار سازگارکننده سبب افزایش تدریجی مقدار MFI شد. همچنین، استفاده از سازگارکننده ABS-g-MA در حالت کلی (با درصدهای گرافت 5/1 و 8 درصد) تغییر چندانی در استحکام کششی آلیاژهای تهیه شده نداشت. به علاوه، استفاده از سازگارکننده ABS-g-MA سبب افزایش میزان استحکام ضربه ای آلیاژها شد که بیشترین افزایش برای سازگارکننده با درصد گرافت 5/1 درصد حدود 5/1 برابر و برای سازگارکننده با درصد گرافت 8 درصد حدود 9/1 برابر بود. همچنین، استفاده از سازگارکننده EVA-g-MA سبب کاهش در مقدار استحکام کششی شد که حداکثر این کاهش با استفاده از phr 10 از این سازگارکننده به دست آمد و میزان این کاهش استحکام حدود 9 درصد بود. این در حالی است که با افزایش سازگارکننده EVA-g-MA به میزان phr 5 ، استحکام ضربه ای به میزان بیش از 6/2 برابر افزایش یافت. همچنین، تصاویر SEM نشان می دهد که با استفاده از سازگار کننده، اندازه ذرات ABS پخش شده در ماتریس پلی کربنات کاهش یافته و پخش ذرات یکنواخت تر شده است که علت آن مربوط به تأثیر کشش سطحی و سازگاری بر ریخت شناسی می باشد، زیرا حضور عوامل پیوند شده با مالئیک انیدرید سبب افزایش سازگاری و چسبندگی دو فاز شده است. شایان ذکر است که کوچک ترین اندازه ذرات فاز پراکنده، با استفاده از سازگارکننده EVA-g-MA به دست آمد. به علاوه، نتایج به دست آمده از آزمون DSC نشان می دهد که با استفاده از سازگارکننده های ABS-g-MA و EVA-g-MA ، قله های مربوط به اجزاء تشکیل دهنده آلیاژ به سمت یکدیگر جابجا می شوند که این مطلب نشان از سازگاری بهتر آلیاژهای سازگار شده در مقایسه با آلیاژ سازگارنشده است. کلمات کلیدی: پلی کربنات، پلی (اکریلونیتریل- بوتادین- استایرن)، آلیاژ، سازگارکننده، بازیافت، خواص مکانیکی