聚碳酸酯(PC)是一種綜合性（xìng）能優良（liáng）的熱塑性工程塑料[1]，具有優異的電絕緣性，較高的耐熱性、耐寒性、尺寸穩定（dìng）性及耐化學腐蝕性，在工程塑料（liào）中的用量位居第（dì）二，僅次於聚酰胺，被（bèi）廣泛用於汽車、電子電氣、包裝、建築材料、醫療等領域[2-4]。但PC分子鏈的剛性較大，空間位阻高，導致其柔韌性和流動性差，加工困難，因此在實際應用中，常常對PC進行改（gǎi）性[5-6]。PC改性（xìng）的方法有（yǒu）很（hěn）多，通常通過加入聚對苯二甲酸乙二酯（zhǐ）(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚丙烯(PP)等高聚物與PC熔融共混，來改變PC的性能不足。但通過現有改性（xìng）方法製得的複合材料在性能提升（shēng）上（shàng）有其局限性，因此急需找到一種新的改性方法。筆者選擇細（xì）化到納米級的PET作為填料（liào）與PC熔融共混，以提升PC的綜合性能。PET不僅是重要的合成纖維原料，而且可用（yòng）於製造（zào）薄膜，是包裝領域最具潛力的樹（shù）脂品種之一，其（qí）分子鏈柔韌性較高，具有熔體流動性較好等（děng）特點[7-8]。此外，納米PET (NPET)具有更大的比表麵積、較好的耐熱性、較強的力學性能及流動性好等優點[9-12]，將（jiāng）NPET與PC共混可以更好地實現聚酯材料的生產（chǎn）加工[13]。筆（bǐ）者（zhě）以PET為原料，通過超（chāo）聲化學沉積法製備了NPET[14-15]，以PC為基材，不同比例的NPET為填料，采用熔融擠出法製備了（le）PC/NPET的複合材料，並研究了（le）PC/NPET複合材料的結（jié）晶（jīng）性（xìng）、相容性、熱穩定性以及力學性能等。

1實驗部（bù）分1.1 主要原材料PC：1302-10，韓國LG化學公司；PET：CR8863，華潤化學材（cái）料科技股份有限公司；六氟異丙（bǐng）醇：H107501，上海阿拉丁生化科（kē）技股份有限（xiàn）公司（sī）。1.2 主要（yào）儀器及設備轉矩流變儀：HAAKE Polylab OS型，美（měi）國賽默飛世爾科技公司；切粒（lì）機：LSQ-15型，上海科創（chuàng）橡塑機械設備有（yǒu）限公（gōng）司；微量（liàng）注塑機：RR/TSMP/B4型，上海威訊科技有限公司（sī）；電熱鼓風幹燥箱：101-0AB型（xíng），林茂科技(北京)有限公司；激光粒度分析儀；90Plus型，美國布魯（lǔ）克海文公司；掃描電（diàn）子顯微鏡(SEM)：TM4000型，相確精密儀器(上（shàng）海)有限公司；傅裏葉變（biàn）換紅外光譜(FTIR)儀：Spectrum One型，美國PE儀器公司；熱（rè）重(TG)分析儀（yí）：TGA Q500型，美國沃斯特（tè）公（gōng）司；差（chà）示掃（sǎo）描量熱(DSC)儀：DSC Q200型，美國TA儀器公司；溫（wēn）控式電子萬能材料試驗機：C54504型，美特斯工業係統(中國)有限公司；熔體流動速率（lǜ）(MFR)測試儀：XRL-400型，山東德瑞克儀器（qì）股份有限公司。1.3 樣品製備(1) NPET的（de）製備。將20  g的PET在室溫條件下完全溶（róng）解在200mL的（de）六氟異丙（bǐng）醇溶劑中，得到（dào）濃度為100 mg/mL的聚合物溶液。把得到的有機溶（róng）液緩（huǎn）慢滴加到180W超聲波條件下的冰浴冷卻的蒸餾水中，超聲5~10min。此過（guò）程中，聚合物溶劑迅速溶解到蒸餾水中，在空化作用（yòng）下形成NPET粒子[16]。超聲結束後，將得到的聚合物溶液用旋轉蒸發儀蒸（zhēng）掉有機溶（róng）劑，再過濾掉存在的固體懸浮物，最後得到納米顆粒和蒸餾水的懸浮（fú）液（yè），該方法得（dé）到的NPET的平均粒徑為84 nm，粒（lì）徑集中在60~100 nm。(2) NPET和PC材料的預處理。將NPET和PC嚴（yán）格（gé）按（àn）照（zhào）質（zhì）量比例混合均勻，放入（rù）烘箱中，在(100±10)°C條件下幹燥12 h。(3) PC/NPET複合材料的製備（bèi）。將幹燥好的（de）NPET和PC一（yī）起加入轉矩流變儀中，在(270±10)°C，60 r/min的條件下熔融共混。將得到的混合材料切粒（lì）後加入微量注塑機在(280±10)°C，120 MPa的條件下，注塑得到測（cè）試樣條，每組製備5根樣條。樣品配方見（jiàn）表1。

1.4 性能測試與表征粒度測（cè）試：通過激光粒度分析儀（yí）對利用超聲化（huà）學沉積法製備的NPET懸浮液在室溫條件下進行粒度測試。SEM測試：將PC/NPET複合材料進行（háng）液氮淬斷並對斷麵噴金（jīn）處理後，通過SEM對複合（hé）材料的淬斷（duàn）麵進行形貌分析。MFR測試：樣品質量控製在6 g以內，溫度設（shè）置為270 °C，預熱時（shí）間為4 min，切割間隔時（shí）間為15 s，測試5個切割樣品取平均值。FTIR測試：通過FTIR儀分析複合材料表麵化學基團的變化，掃描次數（shù）為32次，掃描範圍為400~4000 cm-1。TG測試：樣品質量控製在5 mg以內，氮氣流速為20 mL/min，溫度範圍為25~800 °C，升溫速率為10 °C/min。DSC測試（shì）：樣品質量控製在5 mg以內，氮氣流速為（wéi）50 mL/min，溫度範圍為25~200 °C，升溫速率為10 °C/min。力學（xué）性能測試：①室溫(25 °C)下，采用溫控電子萬能材料試驗機按照ISO 527-21BA測試複合材料拉伸性能（néng），啞鈴型標準樣條，拉伸速率為20 mm/min。②缺（quē）口衝擊強度按照GB/T 1843-2008測試，衝擊能（néng）2 J，V型（xíng）缺口，測試5個試樣（yàng）取平均值。2結果與討（tǎo）論（lùn）2.1 粒度分析經計算得出NPET的（de）平均粒徑為84 nm，粒（lì）徑集中在60~100 nm，且（qiě）分布較窄，達到（dào）了納米（mǐ）材料的（de）要求，為（wéi）後續（xù）測試提供了數據支持（chí），粒徑分布見圖1。

2.2SEM和（hé）MFR分析（xī）NPET作（zuò）為一種高分子聚合物，加入到PC中能夠影響PC/NPET複合材料的相容性和（hé）分散性等。圖2是PC，NPET，NPET-10，NPET-20，NPET-25和NPET-30複合材料的淬斷麵在5000倍下（xià）的SEM圖（tú）。結合（hé）表2和圖2可（kě）以看（kàn）出（chū），純PC內部粒子的結合（hé）不夠緊湊，流動性較差，當NPET質量分數（shù）低於25%時，隨著NPET含量的增加，複合材料的相容性和流動性得到改善，這可能（néng）是因為隨著NPET含量的提高，PC發揮了成核（hé）劑的作用，複合材料的晶體結構得以改善。從圖2e可以看出，當NPET質（zhì）量分數達到25%時，複合材料（liào）已經出（chū）現團聚現象，在其質量分數達到30%時，團聚現象加重，這可能會影響（xiǎng）複合材料的性能（néng）提升，具體（tǐ）情（qíng）況（kuàng）需要後（hòu）續分析驗證。

通（tōng）過公（gōng）式(1)計算得到MFR。W表示切取樣條質量的算數平均值；t表（biǎo）示（shì）切樣的間隔時間（jiān），具體數（shù）值見表2。

3FTIR分（fèn）析圖3為PC/NPET複合材料的FTIR譜圖。從（cóng）圖3可以看到，NPET與PC熔融共混後製得的複合材料保留了PC的特（tè）征峰，但PC/NPET複合材料在1780 cm-1處特征峰的（de）峰寬變窄且峰麵積變小，這可能是因為PC在兩種（zhǒng）聚（jù）合物之（zhī）間發生了結晶成核作用，導致複合材料在1780 cm-1處的特征基團發生了變化，結合圖2可以看到，複（fù）合材料的相（xiàng）界麵（miàn）的相容性更好，這（zhè）也表明NPET和PC已經開始混合。圖中（zhōng）2966 cm-1處為—CH3的（de）不（bú）對稱伸縮振動峰，隨（suí）著NPET含量的增加，2966 cm-1的特征峰開始向（xiàng）波數小的方向偏（piān）移（yí），這可（kě）能是因為在複合（hé）材料（liào）中2966cm-1處的—CH3的吸收強（qiáng）度增（zēng）加，導致該處特征峰發生偏移。1502 cm-1處的振（zhèn）動吸收峰是—C6H5的特征吸收峰，1227，1194 cm-1和1161 cm-1處（chù）為PC的（de）3個並列的強（qiáng）吸收峰。此外，可以看（kàn）到複合材料出（chū）現了NPET特有的特征峰，且隨著NPET含（hán）量（liàng）的增（zēng）加，該特征峰特征越明顯，對比圖3a和圖3b可以發現，當NPET質量（liàng）分數達到5%時，複合材料在727 cm-1處的特征峰也出現了類似的偏移，這是因（yīn）為熔融共混後複合材料的相互（hù）作用增強，導致該處的—CH吸收強度增加，從而出（chū）現了特征峰的偏移，在相關文獻中也（yě）有類似報道（dào）[17-19]。且（qiě）質量分數30%的NPET複合材料在727 cm-1的特征峰比其他比例處更寬，這可能（néng）是因為在熔融共混時，複合材料的分子鏈相互作用減小了（le）能（néng）量的轉移率。PC及PC/NPET複合材料的FTIR振動峰歸（guī）屬列（liè）於表3。

2.4TG分析圖4是不同比例的PC/NPET複合材料的TG曲線（xiàn）。具體配比見表4。結合圖（tú）4和表4可以看出，隨著NPET含量的增加，複合材料的熱穩定性逐漸降（jiàng）低，NPET比例從0增加到30%，而熱分解溫度則從364 °C降低到了349 °C，這說（shuō）明NPET的加入降低了共混體係的熱穩定性，比例越高，分解溫度越低，這可能是（shì）因為隨著NPET含量的增加，複合材（cái）料的鏈（liàn）段結構和官能團發生（shēng）了變化，從而降低了複合材料的分解溫度。此外，從表4可以看到，隨著NPET含量的增加，複合材（cái）料的殘炭率獲得了較大提（tí）升，NPET比例從（cóng）0增加到（dào）30%，而殘炭率則從9.64%增加（jiā）到了20.12%，這可（kě）能是因為PC和（hé）NPET均有較高的殘炭率，且PC在降（jiàng）解過程中形成了不穩定片段，與（yǔ）NPET的分子鏈進一步反應（yīng）生成聚芳烴等（děng），較高的聚芳烴限製了複（fù）合（hé）材料在較（jiào）低的溫度下（xià）轉化成更多的揮發（fā）物，導致了殘炭率提高[17]。綜上，隨著NPET含量的增加，PC/NPET複合材料的熱穩定性較PC均有所（suǒ）降（jiàng）低，殘炭率有所增加，與FTIR分（fèn）析結論一致。

2.5DSC分析圖5是（shì）PC/NPET複合材料的DSC降溫和二次（cì）升溫曲線。從圖5可以看出，隨著NPET含量的增（zēng）加（jiā），複合材料的結晶溫（wēn）度(Tc)和熔融溫度(Tm)發生轉變，複合材料的Tc先增大後（hòu）減（jiǎn）小，這是（shì）因為隨著NPET含量的增加，複合材料的分子間作用力增強，使其結晶溫度（dù）增大，但當NPET比例達（dá）到25%時，因為複（fù）合材料開始出現團聚，因此結晶溫度（dù）表現為先增大後減小。Tm逐（zhú）漸減小，這（zhè）表明NPET與PC熔融共（gòng）混會降低其熔融溫度，降低複合材料的（de）熱穩定（dìng）性，與TG分（fèn）析一致。通過公式(2)可以計算出複（fù）合材料的結晶（jīng）度，χPC/NPET為複合材料的結晶度，∆HPC/NPET為複合材料的結晶焓，∆H100%為PC在100%結晶度時的（de）結晶焓，具體的數值見表5。從表5可以看出，在加入NPET後，複合材料（liào）的結晶（jīng）度先增大後減少，說明加入（rù）NPET與PC熔融共混能夠改善（shàn）複（fù）合材（cái）料的結晶性能

2.6 力學性能分析圖6是PC/NPET複合材（cái）料（liào）的力學性能（néng）。從圖6可以看出，PC/NPET複合材料的斷裂（liè）伸長率（lǜ）和缺口衝擊強度變化趨勢（shì）一致，均為（wéi）先（xiān）增大後減小，在NPET質量分數為25%時最大，PC/NPET複（fù）合材料的斷裂伸長率和缺口衝擊強度（dù）達到最大，分別較純（chún）PC增加了（le）20.53%，19.52  kJ/m2，但在NPET質量分數超過25%後，斷裂伸長（zhǎng）率和缺口衝擊強度都出現了（le）下降，這可能是因為在NPET含量達到一定比例後，複合材料的團聚現象影響了其性能的進一步提升。此外，從圖6可以看出（chū），隨著NPET含量的增加，PC/NPET複合材料的拉伸強度逐漸降低，且在NPET質量分數超過25%後下降幅度更大，同樣（yàng）說明了複合材料的團聚（jù）現象會（huì）影響其拉伸強度，這可能減（jiǎn）小了複合材料分子鏈間界麵作用力，因而導致複合材料的拉伸強度（dù）降低。綜上（shàng）所述，NPET與PC熔（róng）融共混能改（gǎi）善複合材料的力學性能，綜（zōng）合考慮在NPET質量分數為25%時，力（lì）學性能最優

3結論（lùn）（1）粒度分析表明，NPET的平均粒徑（jìng）為84nm，達（dá）到了納（nà）米材料的（de）要求。（2）SEM和MFR分析表明，NPET的加（jiā）入改善了PC流動性差的問題，但在其質量分數超過25%後，複合材料的團聚現象加重（chóng）。（3）FTIR分析表明，隨著NPET含量的增加，PC/NPET複合材料的特征峰發生偏移且強度增強。（4）TG分析表明，隨著NPET含量的增加，PC/NPET複合材料的熱穩定性（xìng）較PC均有所降低。（5）DSC分析表明（míng），NPET的加入會降低複合材料的結晶（jīng）度，隨著NPET含量的增加，複合材料（liào）的Tc先降低後增加，Tm逐（zhú）漸減少。(6)力學性能分析表明，PC/NPET複合材料的斷（duàn）裂（liè）伸長率和缺口衝擊強（qiáng）度先增加再減小，拉伸強度降低，綜合填充量（liàng）和力學性能考（kǎo）慮，最佳配（pèi）比為：mPC/mNPET  =75/25，此時斷裂伸長率較純PC增加了20.53%，缺口衝擊強度增加了19.52 kJ/m2

摘（zhāi）要：工程塑料（liào）應用