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摘要：为了提高建筑装饰用聚碳酸酯（PC）的耐刮擦性能，通过在聚碳酸酯（PC）中添加聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的方法来提高材料性能，通过实验测试的手段研究PMMA对聚碳酸酯材料耐刮擦性能和光泽度的影响。研究结果表明：当PMMA加入量上升后，材料硬度随之提高，通过十字刮擦方法得到的色差值变化发生了先升高后降低的情况，材料色牢度降低。当摩擦次数上升后，所有材料的光泽度先迅速下降之后到达一个稳定的状态。PC/PMMA高分子材料的耐刮擦性能得到了改善。该研究有助于提高建筑装饰材料的高分子特性，为后续的化工精炼奠定一定的理论基础。
关键词：聚甲基丙烯酸甲酯；聚碳酸酯；耐刮擦性能；建筑装饰材料
0引言
高分子聚合物在建筑装饰领域得到广泛的应用，对不同聚合物进行共混处理可以发挥各自的性能优势[1-2]。例如，在丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯塑料（PC）中加入聚碳酸酯（PC）以共混方法制成合金后可以显著提升PC的比强度、耐热性与刚性，同时也可以优化PC的耐候性、加工性与耐溶剂性，从而更好地满足户外应用要求[3-4]。
考虑到PMMA和PC两者的溶解度比较接近，这使得两者可以实现良好相容性；并且PMMA与PC分子结构中都存在酯基结构，因此也能够实现一定的相容过程[5]。由此可见，对PC、PMMA进行共混处理的方式可以使各自的优势得到相互弥补，从而制得具备优异综合性能的高分子材料[6-7]。牛振威，等[8]利用密度泛函理论研究了PMMA和PC聚合物的各向异性在可见光范围内，研究有助于理解PMMA和PC聚合物各向异性光学特征。蔡令波，等[9]使用激光器对PC与PMMA塑料板材进行无吸收剂激光透焊，分析无吸收剂激光透射焊接PC/PMMA塑料的可行性，焊接效果较为理想。邹永昆，等[10]分析PC/PMMA质量比对材料综合性能的影响，PC/PMMA质量比为55/40时还具有良好的力学性能、加工流动性和耐热性能。
本文通过在聚碳酸酯（PC）中添加聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的方法来提供材料的性能，通过实验测试的手段研究PMMA对聚碳酸酯材料耐刮擦性能和光泽度的影响。
1实验部分
1.1材料制备
本实验选择含胶量为50%的PC高胶粉来实现对PC/PMMA共混体系进行增韧的效果，按照质量比加入10份PC高胶粉以及90份的PMMA组成PC/PMMA共混物。之后加入同样质量份数的黑色粉完成配色过程。ACR属于增容剂，总共添加6份。
把PC与PMMA升温至90℃并保持4 h完成干燥过程，之后将其根据设定比例和增容剂及其它助剂混合，通过双螺杆挤出机造粒，设定：温度200~260℃,螺杆转速280～340 r/min，注塑压力9 MPa。实验设备和试样照片如图1所示。
1.2性能测试
根据GB/T 6739—2006标准进行硬度测试，将运动速度控制在5～10 cm/s范围内，总共运动10 mm距离，并按照由软到硬的变化规律不断调整铅笔硬度，直至形成能够被肉眼观察的明显划痕，以材料没有产生划痕时使用的最大铅笔硬度作为测试结果。根据PV3952进行十字网格刮擦测试。根据GB/T 251—2008标准度材料进行色牢度测试。
2材料耐刮擦性能影响结果与讨论
2.1硬度测试
表1给出了各PMMA含量条件下的PC/PMMA合金硬度。根据表1测试结果可知，当PMMA加入量上升后，材料硬度随之提高。经测试发现PC合金硬度低于HB，纯PMMA材料的硬度为4H。当PMMA的加入量为5～20份时，材料硬度增大至HB，并没有达到良好的增强效果，进一步提高PMMA含量达到30份时，材料硬度提高到了H，之后将PMMA含量增加到60份时，材料硬度变为2H。因为PMMA属于一种硬度较高的材料，因此当PMMA加入量上升后，合金获得更高的表面硬度。
2.2十字网格刮擦测试
通过色差仪对刮痕色差改变情况进行分析，如果测试得到的色差越小，则表明材料刮擦测试时颜色改变程度低，即代表材料具备更优的耐刮擦性能。
从图2中可以看到对不同PMMA含量下的合金进行十字刮擦测试得到的色差值改变曲线。根据图2结果可知，当合金PMMA含量增大后，通过十字刮擦方法得到的色差值变化发生了先升高后降低。当把PMMA加入到PC合金基体中之后，将引起材料硬度的升高，使材料具备更强抵抗外部载荷作用而发生形变的能力。当PMMA的加入量小于30份时，合金的韧性减小，最终引起十字刮擦测试的色差值明显上升；当PMMA的加入量大于大于30份时，材料将达到更高的硬度，此时材料表面将获得更强的抵抗外力变形的能力，通过十字刮擦测试得到的色差值降低。
2.3色牢度测试
图3中为不同含量PMMA的材料表面光泽度与摩擦次数的关系。对图2进行分析可以发现，当摩擦次数上升后，所有材料的光泽度都发生了先迅速下降之后到达一个稳定的状态。
表2给出了各PMMA添加量下的材料经过1000次摩擦测试得到的材料表面光泽度变化率以及摩擦布沾色情况。对表2结果进行分析可以发现，对材料进行1000次摩擦后得到的光泽度变化率高低跟PMMA添加量之间的关系是：60份PMMA高于30份PMMA高于未添加PMMA，由此可以推断当材料中加入更高含量的PMMA时将使合金摩擦测试时达到更高的光泽度变化率。同时测试得到材料沾色程度与PMMA加入了之间的变化关系为：0份PMMA高于30份PMMA高于60份PMMA，该结果表明随着材料中PMMA添加量的增大，材料摩擦测试期间的沾色程度也上升，从而降低了材料色牢度。
对合金进行十字网格刮擦测试时，对球形压头施加载荷后将划入材料基体中，此时材料表面将形成具有压头外形特征的压痕。把压头从合金表面脱离之后，只有压痕弹性变形部分可以发生回弹的过程，塑性部分将不能回复并变成永久压痕。
3结论
本文开展PMMA对聚碳酸酯建筑装饰材料耐刮擦性能的影响分析，取得如下有益结果：
1）当PMMA加入量上升后，材料硬度随之提高，通过十字刮擦方法得到的色差值变化先升高后降低，材料色牢度降低。
2）当摩擦次数上升后，所有材料的光泽度都发生了先迅速下降之后到达一个稳定的状态。通过研究结论改善PC/PMMA高分子材料的耐刮擦性能。
参考文献
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[2]倪敬越，余科松，唐娅娥，等.聚乳酸*纳复合泡孔的结构与性能研究[J].中国塑料，2020，34（4）：20-24.
[3]葛正浩，乔宇杰，岳奇.聚乳酸改性研究进展[J].工程塑料应用，2020，48（4）：144-149.
[4]Jong I W，In-Hee C，Si-Yong S，et al.Quantitative evalution of scratch induced damage on polymer surfaces using a colorimetric analysis[J].Macromolecular Reasearch，2010，18（6）：610-613.
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PMMA对聚碳酸酯建筑装饰材料耐刮擦性能的影响论文
人参与 2024-10-11 11:07:37 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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