塑料2011年40卷第1期江水青等- - -棄爝烴/尼龍合金材料的性能聚烯烴/尼龍合金材料的性能江水青,李海玲,袁芳(青島大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,山東,青島266061)摘要:為了改善尼龍6的綜合性能,采用聚烯烴與其復(fù)合,制得高分子合金材料,對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能進行分析。結(jié)果表明:聚烯烴和尼龍6在相容劑的作用下可以較好地復(fù)合,并有效地降低了PA6的吸濕性,提高制品的尺寸穩(wěn)定性;隨著相客劑用量的增加,合金體系的拉伸強度、斷裂伸長率都有所提高; PA6的低抗沖擊性、低溫韌性也得到有效的改善。關(guān)鍵詞:聚烯烴;尼龍6;相容劑;合金;性能中圖分類號:TQ323.6文獻標識碼:A 文章編 號:1001 - 9456(2011)01 -0032 -04The Properties of Polyolefin/Nylon AlloyJIANG Shui-qing, LI Hai-ling, YUAN Fang(Institute of Technology Qingdao University , Qingdao , Shandong 266061 ,China)Abstract:In order to improve the comprehensive performance of nylon 6. The polymer alloy materials was prepared withpolyolefin , the structure and properties of the composite were analyzed. Results showed that the polyolefin and nylon 6 couldcomposited well by compatibilizer , and could efectively reduce the hygroscopicity of PA6 , improve the dimension stability of theproducts. W ith an increasing in the amount of compatibilizer, the tensile strength and elongation at break of alloy system wereimproved. Low impact resistance of PA6 and low temperature toughness were efectively improved.Key words:polyoefn;nylon 6 ;compatibilizer; aly ;property聚合物合金是功能性的新型材料,也是聚合物實現(xiàn)高性能接枝馬來酸酐為例介紹反應(yīng)機理":化、精細化、發(fā)展新品種的主要途徑之- - ,它的品種千變?nèi)f化,性●- t -CHCHcH+-.能優(yōu)異,加工周期短,針對性強,已廣泛應(yīng)用于電子、電氣設(shè)備、+cucHcn5+. +。家用電器、汽車等許多方面。0。0而發(fā)展高性能功能性尼龍合金(如耐高溫合金、高強度合金、高剛性合金導(dǎo)電性合金、電磁屏蔽合金等)是高分子材料(1)高性能化研究的主要方向。尼龍合金的專用化成為工程塑料應(yīng)其中有機過氧化物通常采用過氧化苯甲酰( BPO)或過氧化二異用的主流。丙苯(DCP)等。尼龍是分子間能形成氫鍵,且有一定反應(yīng)活性的結(jié)晶性聚接枝分機械接枝法、溶液滴加法或引發(fā)一次投料法等2]。合物。尼龍有很多的優(yōu)點,如優(yōu)良的力學(xué)性能、耐磨性、自潤性、制備方法有以下幾種: .耐腐蝕性和成型加工性。但是尼龍的吸水性大,影響制品的尺1)普通機械共混法[']又稱物理混合法,其中包括粉料共寸穩(wěn)定性和電性能。在PA中加人聚烯烴類塑料,可以有效地混、溶液共混、乳液共混、熔體共混。降低PA的吸濕性,提高制品的尺寸穩(wěn)定性,提高PA的抗沖擊2)接枝共聚法'是聚合物單體在聚合物的主鏈上發(fā)生聚性,PA的低溫韌性得以有效地改善。單純的聚烯烴與PA是不合反應(yīng)的過程。該法所制得高分子合金仍是一個宏觀的物理共相容的,需要加入相容劑合成聚烯烴/PA合金。接枝共聚或嵌混聚合物體系。段共聚是合成高分子相容劑的有效方法。3)嵌段共聚法5] ,該法嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)必須科學(xué)設(shè)計和實驗中用馬來酸酐改性類增容劑就是通過聚烯烴與馬來酸嚴格控制,才能獲得所期望的卓越性能,其合成工藝比較特殊。酐接枝共聚而成,在有過氧化物存在的條件下進行,式(1)以PP?有效地生成極徼細的中國煤化工●收稿日期:2010-06 -13FYHCNMHG基金項目:青島大學(xué)青年基金項目(2008)資助。作者簡介:江水青(1975 -),女,碩士.研究方向:塑料合金材料。Emil:jgqbsjh@ 163. com。一32-塑料江水青等-一聚烯烴/尼龍合金材料的性能2011年40卷第1期聚合物乳化粒子。2結(jié)果與討論5)反應(yīng)擠出法["] ,在雙螺桿擠出機中,在進行化學(xué)反應(yīng)的2.1 SEM 電鏡掃描照片同時完成共混為該法的特點。圖片1所示是缺口抗沖樣條在破斷后,所拍到的斷面SEM實驗中,采用反應(yīng)擠出制備相容劑。照片。1實驗1.1 原料UHMWPE:M=2 x10* ,北京助劑二廠;HDPE:石家莊化纖有限責(zé)任公司;PP:中國石油天然氣股份有限公司大慶石化公司;，a)([hPA-6:石家莊化纖有限責(zé)任公司;馬來酸酐:分析純,北京益利精細化學(xué)品有限公司;引發(fā)劑DCP:分析純，上海化學(xué)試劑采購供應(yīng)站聯(lián)營企業(yè)中心化工廠;己內(nèi)酰胺:分析純; .硬脂酸鈣:工業(yè)級,市售。(e(d1.2 實驗設(shè)備高速混合機:CH-10A,北京市塑料機廠;雙輥簡塑煉機:無錫市新華橡膠機械廠;架盤藥物天平:JYT-5,上海醫(yī)用激光儀器廠;塑料注射成型機:FT-90,浙江申達塑料機械公司;同向雙螺桿擠出機:KS-20,昆山科信橡塑機械有限公司;(a) PA/HDPE;(b) PA/HDPE/HDPE-g-MAH:(e) PA/PP;(d) P/PPP.g-MAH:微機控制全數(shù)字化電子萬能試驗機: RC3020,深圳市瑞格(e) PA6/UHMWPE:() PA6/UHMWPE/UHMWPEgMAH.爾儀器有限公司;圈1復(fù)合物沖擊斷面形態(tài)( x1.5萬)電子簡支梁沖擊機:河北承德金建檢測儀器公司;掃描電子顯微鏡:JSM-840,JEOL日本電子有限公司。從圖片中可以看出,在不加相容劑的情況下,即體系未經(jīng)接1.3實驗方法 .枝則共混物中彈性體分散相尺寸較大,且有較廣的分布;體系改按比例值稱取DCP和己內(nèi)酰胺(CALA)溶于少量的分散劑性后,分散相尺寸較小且分布均勻。而且斷面SEM照片還可以(乙醇)中,與粉狀MAH.CaSt,和粒料聚烯烴在高速混合機中混看出,體系未經(jīng)接枝直接和尼龍6共混其斷裂處光滑,呈脆性斷合10-15 min,使之分散均勻,取出物料在通鳳處涼置一段時裂,表面有柱狀隆起物和空滑,這表明樣條斷裂時斷裂路線經(jīng)過間,以揮發(fā)除去分散劑。彈性體和尼龍的界面,彈性體粒子從尼龍樹脂相中被拔了出來，將混合成塊狀的相容劑放進粉碎機中,粉碎成顆粒狀。再說明兩相粘結(jié)作用差,界面是相對薄弱環(huán)節(jié),增韌效果不好;而將粒料投人雙螺桿擠出機中,充分混合,擠出造粒。制得混合均彈性體經(jīng)接枝后共混制得的增韌尼龍,斷面粗糙不平,突起部分勻的相容劑。不能被彈性體的溶劑所蝕刻,說明斷裂面在尼龍6的連續(xù)相,不將聚烯烴、相容劑和PA6置于真空烘箱中干燥一天,再把在兩相界面,斷裂處尼龍6被延展伸長成韌性斷裂,說明加人相經(jīng)過嚴格干燥的聚烯烴相容劑接枝物和PA6按-定比例充分容劑后,改善了 PA6和樹脂的兩相相容性,提高了PA6與樹脂混合均勻后在雙螺桿擠出機中進行熔融接枝反應(yīng),經(jīng)冷卻、切粒之間的界面粘合力,增韌效果大大提高,結(jié)果表明:增韌尼龍6制成粒料。的力學(xué)性質(zhì)和用SEM觀測到的形態(tài)結(jié)構(gòu)是一-致的。經(jīng)擠出的復(fù)合材料粒料在82 C下烘干,然后再加入到注塑2.2 PA6/HDPE機中注塑成為標準試樣。共混體系的基本配方為HDPE/PA6 = 80/20'*) ,反應(yīng)擠出溫拉伸實驗按照GB1040-92方法進行;度為200C,實驗配方如表1,合金的各項性能如圖2所示。簡支梁缺口沖擊實驗按照CB1043-93方法進行;中國煤化工量的增加,合金的拉伸夸曲強度按照GB9341-88方法進行;強0H.CNMH(分時達到最大值,然后緩吸水率按照GB1034-86方法進行;SeM觀察:樣品斷口經(jīng)噴金處理。中可以看到,合金的沖擊強度隨PE-g-MAH用量增加得到明顯33一塑料2011年40卷第1期江水青等一豪烯烴/尼龍合金 材料的性能提高,當(dāng)PE-g-MAH用量為1.5份時,合金沖擊強度升至最高,R. Conzalez -nunez研究凝聚作用對PA6/HDPE體系分散相隨后繼續(xù)增加PE-g-MAH用量則對沖擊強度影響不大;彎曲強終態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:決定分散相最終相態(tài)的只是單個顆度隨PE-g-MAH用量增加略有下降。粒的形變。在HDPE 分子鏈上引人酸酐基團如馬來酸酐表1基本配方1(MAH)后再與PA6熔融共混,這些活性基團可與PA6末端的序號PA6HDPEHDPE-g-MAH氨基實現(xiàn)反應(yīng)增容,提高兩相界面粘接力,改善共混性能。80200MAH對HDPE/PA6體系的反應(yīng)擠出共混結(jié)果表明:MAH對不.0同配比的共混體系均有明顯的增容作用。.5如圖2(c)中所示,加入相容劑后,合金體系的含水率有明2.5顯下降。50r] 1000p172.0p1.8-45|1925|1.6-40。丹三20-+◆70業(yè) 色“60素墨盛0.80.60.s-‘440.2.0 1.5 20 2.501.0 1.5 2.0 2.50.5 1.01.5 2.0相容劑的含量/份PE- g-MAH的用量/份(b)()團2 PE-g-MAH 的用量對HDPE/PA6共混體系的性能影晌2.3 PA/PP表2基本配方2PA6與PP的共混改性研究很多。根據(jù)R Holsiti的研究,使號A6PPP-g-MAH70用多種增容劑來研究PA6合金共混體系,馬來酸酐接枝PP使2PA6/PP-g-MAH共混體系在干態(tài)及濕態(tài)條件下的缺口和無缺口沖擊強度均優(yōu)于純PA6。30實驗中選PA6/PP = 70/30時間),隨著PP_g-MAH 添加量的表3注塑工藝參敷增加,合金體系基本配方如表2,注塑工藝參數(shù)如表3,各項性能如圖3所示。藝料簡溫度/C螺桿注塑保壓預(yù)塑保壓冷卻由圖3(a).(b)可以看出,加人相容劑可以改變PP/PA塑條件后部中部前部轉(zhuǎn)速/壓力/壓力/背壓/時間/時間/(r/min) MPa MPa MPa :。料合金的性能,隨著相容劑含量的不斷增加,拉伸強度與斷裂伸.參數(shù)225237_243120 110 0.0 30長率都呈現(xiàn)先增大后域小的趨勢。33.0p3510.974332.5+4:32.0-10.7+.st315.三10.+25號.i成10繁31.0腮10.4-30.5-的. 是10.3-8都30.0-10.2 t29.5|10.1+-329.0L10J100.0中國煤化工廣15，.20 25相容劑的用量/份相容劑的用量容劑的用量/份)a)b)TYHCNMHG(e)團3 PP-g-MAH 的用量對PP/PA6共混體系的性能影響一34一塑料江水青等一秦烯烴/尼龍合 金材料的性能2011年40卷第1期當(dāng)相容劑的含量增加到5份時,PP/PA6合金的彎曲、拉伸從圖3(c)中可以看出,合金的吸水率與純PA6比較,有明強度達到峰值。這是由于加人適量的相容劑時,PP-g-MAH相顯的改善。容劑使PP/PA6體系的表面能降低，界面間的作用力增大,使兩2.4 PA6/UHMWPE相相容性得到改善,表現(xiàn)為合金的彎曲強度和拉伸強度增大;當(dāng)PA6/UHWMPE取90:8,改變相容劑UHWMPE-g-MAH的用相容劑用量為5份時剛好達到平衡狀態(tài);當(dāng)超過5份時,多余的量,討論合金材料的性能1011?；九浞饺绫?所示,各項性PP-g-MAH相容劑在合金中自成一相,在一定程度上影響了合能測試如圖4所示。金的相容性,故而使合金的彎曲強度和拉伸強度有所下降。表4基本配方3PA6/PP-g-MAH共混物的沖擊強度明顯高于PP/PA6共混序號PA6UHWMPEUHWMPE-g-MAH物。接枝改性后PP與PA6共混物的流動性會發(fā)生變化,影響010對材料加工過程的控制。PP-g-MAH/PA6 共混物的非牛頓性比15PP/PA6共混物強。在--定的剪切速率范圍內(nèi)，PP-g-MAH/PA6)02(共混物的熔體黏度比PP/PA6共混物熔體黏度高。0_2η212.0r45-2-8.07.543-65|7.0孟鼻.然興1.0-電60-午。-6.5鵬41十16盛遇40-4-155-◆0.5s.s39 t380 10;20”2513一 1015 20 25.00010152025相容劑的含量/份b)(c圄4 UHMWPE-g-MAH 的用f對UHMWPE/PA6共混體系的性能影晌從圖4(a)中可知,相容劑用量增加,共混物的拉伸強度、斷參考文獻:裂伸長率先升高而后在用量大于15份時又下降;分析認為,相1] 鄧如生.共混改性工程塑料[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,003:容劑的加入降低了PA6的結(jié)晶度,使分子間的作用力減小,因273.此拉伸強度、斷裂伸長率下降。圖4(b)中看到?jīng)_擊強度增加，[2] J H Bungey. Development priortie for non-destructive examination ofconcrete structurea in nuclear plant[J]. Plastic Technology , 1998 ,44且當(dāng)相容劑用量多時,共混物的沖擊強度越大;而彎曲強度在相(8) :566容劑為15份時開始下降;這是因為相容劑的加入增大了體系的[3] 王益龍,鄒曉天 ,張玉鳳,等. PA66與PE-g-MA的擠出反應(yīng)及應(yīng)用無定形區(qū),體現(xiàn)為較好的韌性。因而，加入相容劑的用量為15[J].合成樹脂及塑料2000.17(4):40份為佳。[4] 李敏,劉長維,李小寧,等. 低溫增韌尼龍6的制備與研兗[].從圖4(c)可以看出,加入相容劑后大大改善PA6的吸水塑料,0090 ,38(2) :59 -61.[5] 王經(jīng)武. 塑料改性技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.率。使制品尺寸穩(wěn)定性有一定的改善。[6] 錢伯章. 塑料合金的研發(fā)進展[].國外塑料,207 ,25(9):61.3結(jié)論[7] 陳立軍,陳麗瓊, 張欣字,等.馬來酸酐接枝橐丙烯的方法及其發(fā)1)尼龍加人秦烯烴后的合金體系中加人適量的相容劑能展[].合成樹脂及塑料,2006 ,23(6) :68 -71.有效提高共混合金的拉伸強度、斷裂伸長率,有效的提高低溫抗[8]樊曉華,李光,楊勝林,等. PA6注塑用專用料的研制[C].005年沖擊性。全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集,005.2)加入相容劑后,所有合金體系的吸水率與純PA6比較，[9] 伍玉嬌, 王鈺,楊紅軍,等.馬來酸酐摟枝物對PP/PA6共混物相容劑的影響[J].工程塑料,2007 ,35<11):8-11. .有明顯的改善。提高了制品尺寸的穩(wěn)定性。[10]江水者UHEMWE/PA6馬ARS/PA6合令材料的研究[D].青島:3)SEM觀察結(jié)論由試樣沖擊斷面的SEM照片中可以看中國煤化工出:由于相容劑的加人明顯改善了PA6和樹脂兩相的相容性，[YHCN M H G%[D].天律:天律科技大樹脂粒子在共混物中分布均勻,分散粒徑變小。(本文編輯CZW)一35一